NO338334B1

NO338334B1 - Vibrasjonssystem og fremgangsmåte for dets fremstilling

Info

Publication number: NO338334B1
Application number: NO20075991A
Authority: NO
Inventors: Yehuda Ivri
Original assignee: Aerogen Inc
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2007-11-23
Publication date: 2016-08-08
Also published as: TNSN07437A1; JP5064383B2; US9108211B2; CN101208123B; CN101208123A; EP1896662A4; ZA200709969B; IL187549A0; JP2008545525A; KR20080015880A; EA200702608A1; US20090134235A1; BRPI0611198A2; MA29598B1; CU23753A3; US20200185591A1; ES2514470T3; BRPI0611198B1; US11389603B2; US20230108057A1

Description

[0002]Denne oppfinnelse angår generelt et vibrasjonssystem som effektivt overfører radialvibrasjon fra et vibrasjonsinduserende element for å frembringe aksial vibrasjon i et vibrerbart element gjennom et bæreelement som filtrerer ut uønsket vibrasjon. I foretrukne utføringsformer avgir en piezoelektrisk transduser ultralyd-oscillasjon til en vibrerbar plate, særlig en vibrerende apertur (orifice) -plate i en aerosol-generatoranordning, hvor den vibrerende plate er perforert med hull og kan operere i etfluidmedium. Oppfinnelsen kan også være anvendbar ved ultralyd-bølgeoverføring i et fluidmedium som innbefatter, men ikke er begrenset til, undervannssonar, dybdesonar og hinderdetekterende sonar.

[0003]Anordninger hvor en sirkulær aperturplate vibreres ved bruk av piezoelektrisk transduser i form av en ring, er kjent innen faget. For eksempel, i Maehara US-patent nr. 4,605,167, er en vibrerbar plate som har minst én dyse-åpning festet til et stivt hus og en piezoelektrisk ring er festet til den vibrerbare plate for å indusere en forskyvning i denne for utstrømming av små væske-mengder gjennom dyseåpningen. I andre anordninger som er beskrevet i faget, er en sirkulær vibrerbar plate direkte forbundet med den piezoelektriske ring og dekker den sentrale åpning i den piezoelektriske ring; f.eks. som beskrevet i Toda, US-patent nr. 5,297,734. Som andre eksempler, Humberstone et al, US-patent nr. 5,518,179, Ross et al, US-patent nr. 5,261,601 og Davison et al, US-patent nr. 6,062,212 beskriver vibrerende anordninger for en sirkulær vibrerbar plate er montert over den sentrale åpning i et tynt ringformet element, eller "skive", som er forbundet med en piezoelektrisk ring. Når den aktiveres, vibrerer den piezoelektriske ring radialt for å bringe skiven til å operere i en "bøyemodus" som vibrerer den vibrerbare plate i aksialretningen. Når disse typer anordninger fremstilles, må komponentene omhyggelig rettes inn konsentrisk med hverandre når den vibrerbare plate festes til skiven og skiven plasseres over åpningen i den piezoelektriske ring.

[0004]Installering av en ultralydtransduser direkte på en stiv ramme eller et hus, slik Maehara lærer, er også problematisk. Grunnen er at hele transduserlegemet vibrerer, idet noen partier vibrerer med en liten amplitude og noen partier vibrerer med en forsterket amplitude. Når transduseren er installert på den stive fikstur, reduseres oscillasjonsamplituden. Et annet problem med kjente arrangementer er at den piezoelektriske ring naturlig vibrerer i tre retninger (dvs. X-, Y- og Z-akser) og overfører hver vibrasjon til vibrasjonsplaten. Vibrasjonene som overføres til platen er overlagret og bidraget av aksialvibrasjonene kan oppheves eller delvis oppheves. Det er derfor ønskelig å filtrere ut den uønskede vibrasjon fra det piezoelektriske element og å bruke bare vibrasjon i en enkelt retning, f.eks. aksialretningen. Forsøk på å løse dette problem har innbefattet montering av den vibrerbare plate på elastiske holderelementer, eller "fingre", f.eks. som beskrevet i Martens III et al, US-patent nr. 6,450,419; som understøtter en to-elementtype transduser på O-gummiringer, f.eks. som beskrevet i Ross et al., US-patent nr. 5,261,601 og Humberstone et al, US-patent nr. 5, 518,179; og holder den piezoelektriske ring på plass med en kause, f.eks. som beskrevet i Helfet al, US-patent nr. 6,293,474 og Tomkins et al., US-patent nr. 6,382,522.

[0005]De ovenfor omtalte anordninger omdanner radialvibrasjonen i en piezoelektrisk ring til aksial vibrasjon i en perforert plate for å dispergere en væske som en aerosol. I en annen type anordning, kan den piezoelektriske transduser være rørformet og kan ekspandere og sammentrekke aksielt (i retning av rørets midtakse) for å bevege en perforert plate. Se f.eks. Newcombe et al, US-patent nr. 5,838,350. Generelt, i en piezoelektrisk transduser som opererer i et fluidmedium, så som de som brukes i aerosoliseringsenhet, er det et behov for å separere det piezoelektriske element fra det vibrerbare element slik at det vibrerbare element kan neddykkes i væske og det piezoelektriske element kan være elektrisk isolert fra væsken. I noen tilfeller kan slik isolasjon tilveiebringes ved å innkapsle det piezoelektriske element med elastomermateriale. Slikt materiale, selv om det gir elektrisk isolasjon, har også energiabsorberende egenskaper som demper oscillasjonsamplituden til den piezoelektriske transduser og derfor har en ugunstig effekt på anordningens effektivitet. Det er for tiden mange forskjellige aerosoliseringsenheter og forstøvere. Av særlig interesse er slike som vibrerer en aperturplate eller annet element for å frembringe aerosolen. Eksempler på noen av disse aerolsoliseringsenheter er beskrevet i US-patent nr. 5.169.740, 5.938.117, 6.540.154, 5.586.550, 5.750.647, 6.467.476, 6.014.970, 6.755.189, 6.814.071, 6.554.201, 6.732.944, 6.615.824, 6.845.770 og 6.851.626. US 6.851.626 beskriver en metode for avlevering av et forstøvet fluid for inhalasjon, som omfatter trinnene med å tilveiebringe en forstøvnings-anordning, et reservoar og en beholder, hvor reservoaret og beholderen er tilpasset for å holde volumer av fluider og kan erstattes; avlevere et volum av fluid som tilsvarer en valgt dosestørrelse fra beholderen til reservoaret; overføre volumet av fluid fra reservoaret til forstøvningsanordningen; anvende forstøvningsanordningen for å forstøve volumet av fluid, repetere avleverings- og anvendelsestrinnen en rekke ganger med den samme beholder; fjerne og erstatte beholderen; og fjerne og erstatte rerservoaret. Et problem med aerosoliseringsenhetene (særlig de som brukes for medisinske anvendelser ved bruk av sterkt korrosive væsker) er forurensning og korrosjon av deler. Visse deler av aerosoliseringsenheten som er utsatt for væsker kan trenge å vaskes eller deponeres for å holde aerosoliseringsenheten i god arbeidstilstand. Mange av disse deler lar seg vanskelig rense, og ettersom piezoelektriske transdusere og deres tilhørende elektronikk kan være forholdsvis kostbare, vil det å gjøre dem deponerbare ikke være økonomisk mulig. Derfor kan det være ønskelig å gjøre visse aerosoliseirngsenhetskomponenterfjernbare og utskiftbare. US-patent 5.819.726 omhandler en programmerbar, håndholdt, dispenserings-anordning for et legemiddel inneholdt deri. For å oppnå repeterbar dosering, frigis legemiddelet ved samme hastighet og volum. For å maksimere mengden avlevert legemiddel basert på den mengden som blir frigitt, frigis legemiddelet ved en rate fra 0,10 til omtrent 2,0 liter/sekund og i et volum på omtrent 0,15 til omtrent 0,8 liter. Parametere slik som rate, volum og partikkelstørrelse til den aerosoliserte formulering innstilles for å oppnå repeterbar dosering av den maksimale mengden legemiddel til det ønskede område av lungen. US-patent 5.788.665 omhandler et apparat for å produsere en jevnt dispergert legemiddelholdig fase i en kontinuerlig, flytende avleveringsfase.

[0006]I overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse er der tilveiebragt et vibrasjonssystem ifølge krav 1, og en fremgangsmåte for fremstilling av et vibrasjonssystem ifølge krav 24. Én eller flere utføringsformer av den foreliggende oppfinnelse er rettet mot et vibrasjonssystem som effektiv overfører radialvibrasjon fra et vibrasjonsinduserende element for å frembringe aksial vibrasjon i et

vibrerbart element gjennom et bæreelement som filtrerer ut uønsket vibrasjon. I et spesielt arrangement, kan det vibrasjonsinduserende element være en ringformet

piezoelektrisk transduser som har en sentral åpning, idet det vibrerbare element kan være en tynn sirkulær plate og bæreelementet kan ha et sirkulært tverrsnitt for å holde den sirkulære plate; imidlertid kan komponentene også ha andre former. I andre arrangementer er det vibrasjonsinduserende element atskilt fra de andre konstruksjoner slik at det kan gjenbrukes for andre anvendelser. I tillegg isolerer andre arrangementer ved den foreliggende oppfinnelse effektivt det vibrasjonsinduserende element fra kontakt med væsker og er derfor særlig egnet for bruk i et fluidmedium, f.eks. i et aerosoliseringsenhetsmiljø. Enn videre, tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for selvinnretting av komponentene i et vibrasjonssystem omfattende en piezoelektrisk ring og en sirkulær vibrerbar plate for derved å gjøre fremstilling av systemet enkelt og billig.

[0007]I én eller flere utføringsformer omfatter vibrasjonssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse en tynn sirkulær vibrerbar plate, et rørformet element som holder den vibrerbare plate og en piezoelektrisk ring som er koplet til det rørformede element. Den vibrerbare plate kan være konsentrisk anordnet i hulrommet i et tynnvegget rørformet element; og en piezoelektrisk ring kan være konsentrisk plassert om det rørformede elementets ytre omkrets ved stedet til den vibrerbare plate. Den piezoelektriske ring er utvidbar og sammentrekkbar i radialretningen, hvilket i sin tur virker til at veggene til det rørformede element utvider seg og trekker seg sammen i radialretningen. Denne bevegelse av veggene til det rørformede element gjør at platens ytre omkrets utvider seg og trekker seg sammen med den følge at dens midtparti bringes til å oscillere (dvs. vibrere) i aksialretningen. Ettersom den ytre omkrets av den vibrerbare plate ifølge foreliggende oppfinnelse er plassert i den sentrale åpning i den piezoelektriske ring i flukt med dens sentrale plan, i motsetning til kjente systemer der en overflate på den vibrerbare plate (eller konsentriske skive rundt platen) er festet ved overflaten til den piezoelektriske ring over den piezoelektriske ringens midtre åpning, blir den radiale belastning som frembringes av den piezoelektriske ring mer symmetrisk påført den vibrerbare plate ifølge foreliggende oppfinnelse.

[0008]I en utføringsform kan den vibrerbare plate være en aperturplate som omfatter en flerhet av avsmalnende aperturer og er fortrinnsvis kuppelformet. Aperturplaten kan være forbundet med en monteringskonstruksjon anordnet i hulrommet i rørelementet som holder aperturplaten vinkelrett på rørelementets midtakse.

[0009]I en annen utføringsform, kan rørelementet være fremstilt av et korrosjonsbestandig metallisk materiale, f.eks. en palladium/nikkel-legering eller syrefast stål, og ha fleksible tynne vegger, f.eks. mindre enn 0,5 mm i tykkelse. I andre utføringsformer kan rørelementet omfatte et plastmateriale, og kan omfatte minst ett elastisk segment, f.eks. en deri anordnet elastomer som tillater rørelementet å bli sammenpresset og utvidet av den piezoelektriske ring. I en annen utførings-form, kan den piezoelektriske ring være løsbar fra rørelementet og kan gjenbrukes for andre anvendelser. For eksempel kan rørelementet være avsmalnet for å danne en "konuslås" ("taper lock") hvor den piezoelektriske ring er anordnet med presspasning i rørelementet. I enda en ytterligere utføringsform, kan den piezoelektriske ring være permanent forbundet med rørelementet for å danne en integrert enhet.

[0010]I en utføringsform, inneholder rørelementet en aperturplate som kan være opererbart koplet til et væskereservoar, eller reservoaret kan være en integrert del av rørelementet, slik at væske tilføres aperturplaten i rørelementet. På denne måten, når aperturplaten vibreres i samsvar med oppfinnelsen, utstøtes væskedråper fra aperturplaten i form av en aerosol. Eventuelt kan en ring være anordnet rundt den ytre omkrets av den piezeoelektriske ring for å bistå i å vibrere aperturplaten ved dens resonansfrekvens. I utføringsformer hvor rørelementet og den piezoelektriske ring ikke er integrert med reservoaret, kan O-ringer eller andre tetninger være anordnet mellom reservoaret og rørelementet for å virke som væsketette tetninger for å hindre forurensning av den piezoelektriske ring, samt også gi demping av den piezoelektriske ring og aerosoliseringsenhetshuset, for derved å øke systemets effektivitet. I en annen utføringsform kan rørelementet være "press-fitted" (dvs. danne en "presspasning") med en utløpsåpning i reservoaret.

[0011]I en utføringsform av oppfinnelsen, kan reservoaret og rørelementet inneholde aperturplaten og kan være i ett stykke som en enkelt enhet, og den piezoelektriske ring kan forskyves over reservoaret til aerosoliseringsenheten for å danne en presspasning med rørelementet. På denne måte kan den piezoelektriske ring fjernes uten potensiell forurensning fra stoffer i reservoaret eller rørelementet, eller fra aerosol som produseres av aperturplaten. I en annen utføringsform kan den piezoelektriske ring og rørelementet være sammenføyd som en integrert enhet.

[0012]Vibrasjonssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse kan inngå i mange forskjellige produkter og kan tilkoples krafttilførsler, elektronikk for å vibrere det vibrasjonsinduserende element, og lignende. I en utføringsform er vibrasjonssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse forbundet med en krafttilførsel som anvender en første tråd som danner elektrisk kontakt med en første overflate på den elektriske ring og en andre tråd som danner elektrisk kontakt med en andre overflate på det vibrasjonsinduserende element. Disse tråder kan være beliggende i spor som omgir den utvendige overflate til huset som vibrasjonssystemet befin-ner seg i, slik at de er isolert fra væsker i reservoaret og i vibrasjonssystemets rørelement.

[0013]Eksempler på produkter som kan anvende vibrasjonssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter ventilatorer, kontinuerlige positive luftveistrykk (CPAP) -systemer, håndholdte forstøvere og lignende, så vel som anordninger som benytter ultralyd-bølgeoverføring i etfluidmedium, som f.eks. ulike sonar-anordninger. Som et eksempel kan en ventilatorkrets omfatte en rørlengde, og vibrasjonssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse kan være opererbart koplet til røret for å innføre aerosol som genereres av vibrasjonssystemet inn i ventilator-kretsen. Som et annet eksempel kan en aerosoliseringsenhet være konstruert av et hus med et munnstykke og vibrasjonssystemet ifølge oppfinnelsen kan anordnes i huset slik at væskedråper som produseres av den vibrerende aperturplate utstøtes gjennom munnstykkene og inn i brukerens respirasjonssystem.

[0014]En utføringsform av oppfinnelsen tilveiebringer en eksempelvis fremgangsmåte for fremstilling av et vibrasjonssystem omfattende de trinn å innføre en vibrerbar plate inn i en bærekonstruksjon som omgir platen, omgi bærekonstruk-sjonen innbefattende vibrerbar plate med et vibrasjonsinduserende element som er innrettet til å utvides og sammentrekkes radialt; og aktuere det vibrasjonsinduserende element til å produsere radial utvidelse og sammentrekking mot bæreelementet for å bevirke aksial vibrasjon av den vibrerbare plate.

[0015]I en spesiell utføringsform omfatter en fremgangsmåte for fremstilling av et vibrasjonssystem de trekk å tilveiebringe et reformet element med et langsgående hulrom, feste en sirkulær vibrerbar plate i hulrommet slik at den vibrerbare plate er vinkelrett på rørelementets midtakse; tilveiebringe en piezoelektrisk ring som har en midtåpning; plassere rørelementet i midtåpningen til den piezoelektriske ring slik at rørelementets ytre omkrets er i kontakt med åpningens indre omkrets og det vibrasjonsinduserende element omgir den vibrerbare plate i rørelementet, og feste det vibrasjonsinduserende element til rørdelen.

[0016]I en annen utføringsform, omfatter en fremgangsmåte for vibrering av en plate de trinn å innføre en vibrerbar plate i en bærekonstruksjon som omgir hele omkretsen av platen, innføre bæreelementet innbefattende vibrerbar plate i den sentrale åpning i et vibrasjonsinduserende element som er innrettet til å utvide seg og trekke seg sammen radialt, og aktivere det vibrasjonsinduserende element til å produsere radial utvidelse og sammentrekking mot bæreelementet som bevirker aksial vibrasjon av den vibrerbare plate.

[0017]En fremgangsmåte for behandling av en pasient er beskrevet, som omfatter de trinn å tilveiebringe et vibrasjonssystem omfattende sirkulær vibrerbar aperturplate som har en ytre omkrets, et rørformet element konsentrisk anordnet rundt den vibrerbare platens ytre omkrets, hvor det rørformede element har en ytre omkrets, og et ringformet vibrasjonsinduserende element konsentrisk anordnet rundt det rørformede elementets ytre omkrets, hvor det vibrasjonsinduserende element er radialt utvidbart og sammentrekkbart for å bringe aperturplaten til å vibrere i aksialretningen; tilføre et flytende medikament til aperturplaten via det rørformede element; aktuere det vibrasjonsinduserende element til å vibrere aperturplaten og aerosolisere det flytende medikament, og tilføre aerosol til en pasients respirasjonssystem.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0018]Fig. 1a og 1b er utspilte perspektivriss av et vibrasjonssystem ifølge oppfinnelsen.

[0019]Fig. 2 er et delvis snittriss av det sammensatte vibrasjonssystem ifølge fig. 1a og 1b.

[0020]Fig. 3a og 3b er snitt-sideriss av vibrasjonssystemet ifølge fig. 2.

[0021]Fig. 4a er snitt-sideriss av en utføringsform av en aerosoliseringsenhet ifølge oppfinnelsen.

[0022]Fig. 4b er et delvis snittriss av aerosoliseringsenheten vist i fig. 4a.

[0023]Fig. 4c er et perspektivriss av aerosoliseringsenheten vist i fig. 4a.

[0024]Fig. 4d er et snitt-sideriss av en annen utføringsform av en aerosoliseringsenhet ifølge oppfinnelsen.

[0025]Fig. 5a er et perspektivriss av en annen utføringsform av et vibrasjonssystem ifølge oppfinnelsen.

[0026]Fig. 5b er et delvis snittriss av vibrasjonssystemet vist i fig. 5a.

[0027]Fig. 6 er et perspektivriss av en annen utføringsform av et vibrasjonssystem ifølge oppfinnelsen.

[0028]Fig. 7a er et perspektivriss av en annen utføringsform av en aerosoliseringsenhet ifølge oppfinnelsen.

[0029]Fig. 7b er et snitt-sideriss av aerosoliseringsenheten ifølge fig. 7a.

[0030]Fig. 8 er et snitt-sideriss av en annen utføringsform av et aerosoliseringssystem ifølge oppfinnelsen.

[0031]Det skal bemerkes at, som benyttet i denne beskrivelse og de medfølgende krav, innbefatter entallsformene "en/ett", og "den/det" flertall såfremt innholdet klart angir noe annet.

[0032]Henvisningen er til "en utføringsform", "en versjon" eller "et aspekt" skal innbefatte én eller flere slike utføringsformer, versjoner eller aspekter, såfremt det for øvrig er klart fra innholdet.

[0033]I én eller flere utføringsformer omfatter vibrasjonssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse en vibrerbar plate, et bæreelement som omgir den vibrerbare plate, og et vibrasjonsinduserende element som omgir bæreelementet, hvor det vibrasjonsinduserende element er innrettet til å ekspandere radialt og trekke seg sammen mot bæreelementet for derved å frembringe aksial vibrasjon av den vibrerbare plate. Den følgende detaljerte beskrivelse er rettet mot en foretrukket utføringsform av oppfinnelsen hvor den vibrerbare plate er sirkulær, bæreelementet har sirkulært tverrsnitt, f.eks. et rørformet element (sylindrisk eller konisk), som den sirkulære vibrerbare plate er anordnet i, og det vibrasjonsinduserende element er en ringformet skive som har en sentral åpning, dvs. en piezoelektrisk ring som bæreelementet er anordnet i. Det skal imidlertid forstås at oppfinnelsen er ikke begrenset til denne utføringsform.

[0034]Det rørformede element kan være fremstilt av et korrosjonsbestandig metall, f.eks. syrefast stål (fortrinnsvis kvaliteter 316, 303 eller 416), titan, eller en C-276 krom/nikkel-legering (f.eks. Hastelloy® C-276). Det rørformede element har fortrinnsvis forholdsvis tynne vegger som effektivt kan bøyes av den piezoelektriske ring. I en utføringsform er tykkelsen til veggene til det rørformede element i området på 0,1 mm til 0,5 mm, fortrinnsvis ca. 0,25 mm. I en utføringsform kan det rørformede element ha en sokkelkonstruksjon anordnet rundt sin innvendige overflate som omkretsen til den vibrerbare plate kan være forbundet med, slik at den strekker seg over det innvendige hulrom i det rørformede element vinkelrett på dets midtakse.

[0035]Ulike piezoelektriske ringer som er kjent innen faget kan være egnet for bruk som det ringformede vibrasjonsinduserende element ifølge foreliggende oppfinnelse. I en utføringsform kan den piezoelektriske ring omfatte ethvert materiale som oppviser piezoelektriske egenskaper, f.eks. et piezoelektrisk keramisk materiale så som bly- sirkonattitanat (PZT) eller bly-metaniobat (PN) og kan anta form av en skive av hovedsakelig konstant tykkelse med et sentralt hull. Slike piezoelektriske ringer er kommersielt tilgjengelige, f.eks. fra American Piezo Ceramics, Inc. (APC), Mackeyville, Pennsylvania, og fra Morgan Electro Ceramics (MEC), Fairfield, New Jersey. Den piezoelektriske ring kan leveres med en elektrisk vekselstrøm med den valgte frekvens fra en kraftkilde; den piezoelektriske ring kan f.eks. ved hjelp av ledninger være elektrisk forbundet med en styreenhet som inneholder den nødvendige elektronikk for å styre vibrasjonen til den piezoelektriske ring.

[0036]I samsvar med oppfinnelsen er det rørformede element plassert i den piezoelektriske ringens midtåpning. Når den aktiveres av vekselstrømsfeltene fra styreenheten, vil den piezoelektriske ring utvide seg og trekke seg sammen i radialretningen mot veggene til det rørformede element i nærheten av den vibrerbare plate. Denne bevegelse av rørelementets vegger virker til å utvide og sammentrekke den vibrerbare platens periferi, og derved tvinge den vibrerbare platens midtpunkt til å oscillere i aksialretningen, dvs. bevege seg opp og ned langs rørelementets midtakse. Selv om den piezoelektrisk ring også kan vibrere i aksialretningen og kan skape en tverrgående overflatebølge, kan bare radialvibrasjonen overføres til den vibrerbare plate ved hjelp av rørelementet. På denne måte elimineres overlagringen av motstridende vibrasjonsmodi og effektiv overføring av elektrisk energi til mekanisk bevegelse oppnås. Praktiseringen av den foreliggende oppfinnelse gjør det også mulig å installere vibrasjonssystemet direkte til et stivt legeme, så som rammen eller huset til en aerosoliseringsenhet, forstøver eller annen anordning, uten at vibrasjonen overføres til hele legemet. Dette skyldes hovedsakelig at rørlegemets ender ikke vibrerer og derfor kan brukes til å installere vibrasjonssystemet til det stive legeme.

[0037]Oppfinnelsen kan være spesielt nyttig når rørlegemet anvendes til å fastholde en ringformet aperturplate elle annen konstruksjon som har en rekke aperturer. Når en væske påføres en side av aperturplaten gjennom rørlegemet og den piezoelektriske ring aktiveres, oscillerer aperturplaten på en måte som bringer væskedråpene til å utstøtes fra aperturene. Den resulterende aerosol kan så dispenseres ut gjennom det rørformede elementets åpne ende.

[0038]En spesielt anvendbar type av aperturplate er én som har avsmalnende (tapered) aperturer som avsmalner fra overflaten som kontakter væsken til overflaten hvor dråpene utstettes. Også i noen utføringsformer kan aperturplaten være kuppelformet, selv om oppfinnelsen ikke er begrenset til bare slike aperturplaten Foretrukne aperturplater kan ha en tykkelse i området på 20 til 100 mikrometer. Eksempler på piezoelektriske materialer og aperturplater som kan brukes med oppfinnelsen er beskrevet i US-patent nr. 6,235,177 og 5,758,637. I en annen utføringsform kan den piezoelektriske ring vibreres ved en frekvens i området fra ca. 20 kHz til ca. 500 kHz, f.eks. 128 kHz. I en annen foretrukket utføringsform kan dråpene ha en størrelse som er egnet for bruk i farmasi, f.eks. i området fra ca. 3 mikrometer (nm) til ca. 6 nm, og væsken kan aerosoliseres med en hastighet i området fra ca. 5-20 mikroliter/sekund.

[0039]I fig. 1a, 1b og 2, vil en utføringsform av foreliggende oppfinnelse bli beskrevet. Vibrasjonssystemet 10 omfatter en vibrerbar plate 101, rørelement 102 og piezoelektrisk ring 103. Rørelementet 102 haren ytre omkrets 104 og en indre omkrets 105, som sammen danner en forholdsvis tynn sylindrisk vegg, som fortrinnsvis har en tykkelse i området fra ca. 0,1 mm til 0,5 mm. Det hule sentrum (hulrom (eng.: lumen)) i rørlegemet 102 ender i åpninger 106 og 107 ved motsatte ender av dette. Monteringsstruktur 111 omfatter en sirkulær ribbe som rager vinkelrett ut fra den indre omkrets 105 inn i rørlegemets 102 hulrom ved et sted, fortrinnsvis et sentralt sted, mellom åpningene 106 og 107. Den piezoelektrisk ring 103 omfatter en ringformet skive av piezoelektrisk materiale som har et senterhull 108 med en omkrets 112 omtrent lik den ytre omkrets 104 av rørelementet 102. Den vibrerbare plate 101 omfatter en sirkulær ytterflens 109 som omgir et tynt sirkulært vibrerbart midtparti 110.

[0040]I en metode for fremstilling av vibrasjonssystemet 10, kan det metalliske rørelement 102 først utstyres med monteringsstruktur 111 ved å forbinde en ribbe av metall rundt den indre omkrets 105 ved et sted like langt fra endene 106 og 107. Den vibrerbare plate 101 kan så anordnes konsentrisk i rørelementets 102 hulrom med den nedre overflate på den sirkulære flens 109 plassert over den øvre overflate på monteringskonstruksjonen 111 og med den vibrerbare platens 101 ytre periferi i anlegg mot den indre omkrets 105. Den vibrerbare platens 101 ytterflens 109 kan være festet på monteringsstrukturen 111 ved bruk av en egnet sammenføyningsprosedyre, f.eks. en metallurgisk prosess så som hardlodding, sveising, myklodding eller liknende, eller en kjemisk bindeprosess så som klebeforbindelse.

[0041]I en foretrukket utføringsform kan en hardloddingsring av egnet korrosjonsbestandig hardloddings-fyllmateriale, f.eks. en blanding av 70% gull og 30% kobber, plasseres mellom monteringsstrukturens 111 øvre overflate og den vibrerbare platens 101 ytterflens 109. Hele sammenstillingen av rørelement 102, vibrerbar plate 101 og hardloddingsring kan holdes på plass ved hjelp av et lodd som plasseres på toppen av den vibrerbare plate 101. Sammenstillingen kan plasseres ved en ovn, og oppvarmes til den temperatur som er tilstrekkelig til å smelte hardsveising 1 og permanent sammenføye overflatene via en konven-sjonell hardloddingsprosess. I en annen utføringsform kan den vibrerbare plate 101 loddes på monteringsstrukturen 111 ved bruk av loddematerialer, så som et tinn/bly-loddemateriale, men denne metode er muligens ikke egnet hvis sammen-stilingen skal utsettes for syrerike farmasøytiske prepareringer. I en annen utføringsform kan den vibrerbare plate 101 festes på monteringsstrukturen 111 ved ultralyd eller lasersveising.

[0042]Når den vibrerbare plate 101 er festet over rørelementets 102 hulrom, kan rørelementet 102 plasseres i senterhullet 108 i den piezoelektriske ring 103. I en utføringsform kan rørelementet 102 plasseres inn i en fikstur som holder rør- elementet 102 opprett, og den piezoelektriske ring 103 kan skyves lengdeveis ned rørelementet 102 inntil den piezoelektriske ring 103 omslutter den ytre omkrets 104 ved et sted som direkte tilsvarer stedet til monteringsstrukturen 111 og den vibrerbare plate 101 på rørelementets 102 innvendige omkrets 105. Rørelemen-tets 102 ytre omkrets 104 og omkretsen 112 til senterhullet 108 i den piezoelektriske ring 103 kan så sammenføyes, f.eks. ved å avsette et egnet, flytende klebemiddel rundt grenseflaten mellom omkretsen 104 og omkretsen 112 og herde klebemiddelet, f.eks. med UV-lys. Klebemiddelet som brukes bør effektivt kunne overføre vibrasjon fra den piezoelektriske ring 103 til rørelementet 102. Selv om klebemiddelet ideelt sett vil ha elastisitetsmodulen ("Young's Modulus") til den piezoelektriske ring, dvs. ca. 60 GPa (Giga Pascal), for å oppnå den optimale vibrasjonsoverføring, er dette ikke mulig for noe klebemiddel. De fleste strukturelle klebemidler (så som epoksy) har en elastisitetsmodul for plastmateriale, som kan være ca. 2 GPa, og skulle være egnet for den foreliggende oppfinnelse dersom den herdes til omtrent denne stivhet. Som eksempler på egnede klebemidler kan nevnes ulike epoksy-klebemidler og anaerobiske klebemidler, så som kommersielt tilgjengelige UV-herdet epoksy-klebemidler som selges under handelsnavnet Loctite.

[0043]Som tidligere beskrevet, er den piezoelektriske ring 103 innrettet til å utvide seg og trekke seg sammen radialt når elektriske vekselstrømsfelt kommuniseres til den via elektriske ledninger. For eksempel, som vist i fig. 3a, trekker den piezoelektriske ring 103 seg radialt sammen mot dens midtåpning (retning D) når den aktiveres av et første elektrisk felt. Denne radiale sammentrekning bringer den piezoelektriske ring 103 til å skyve innover langs rørelementets 102 ytre omkrets 104 i nærheten av monteringsstrukturen 111 og derved sammentrykke veggen til rørelementet 102. Rørelementets 102 sammentrekning gjør at flensen 109 også trekker seg sammen radialt og, som en følge av dette, at den vibrerbare platens 101 midtparti 110 beveger seg aksialt i retning A. Når den piezoelektriske ring 103 aktiveres av et andre elektrisk felt, som vist i fig. 3b, utvides den radialt bort fra sin midtåpning (retning D'), for derved å avlaste innovertrykket langs rørelementets 102 omkrets 104. Denne trykkavlastning tillater radial utvidelse av flensen 109, hvilket bringer aperturplatens 101 midtparti 110 til å bevege seg aksialt i retning A' til sin opprinnelige posisjon. Kontinuerlig veksling av de elektriske felt bevirker en oscillasjon (vibrasjon) av midtpartiet 110 mellom posisjonene vist i fig. 3a og 3b.

[0044]Som tidligere nevnt er vibrasjonssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse særlig egnet for aerosolisering av væsker. Fig. 4a, 4b og 4c viser et aerosoliseringssystem (her betegnet som "aerosoliseringsenhet 40") i samsvar med utføringsformer av foreliggende oppfinnelse. De samme henvisningstall er benyttet i hver av figurene for å betegne den samme komponent. Som vist i fig. 4a omfatter aerosoliseringsenheten 40 et øvre hus 401, løsbart nedre hus 405 og vibrasjonssystem 10 (f.eks. se fig. 2). Vibrasjonssystemet 10 omfatter rørelement 102, piezoelektrisk ring 103 og aperturplate 101. Det øvre hus 401 omfatter reservoar 402 innrettet til å inneholde et væskevolum, f.eks. et væskemedikament, og et konisk parti 403 ved nedre ende av reservoaret 402 inne i utløpsrøret 404 avgrenset av sylindriske vegger 406. Inngrepsrøret 407, avgrenset av det øvre husets 401 sylindriske vegger 408, er konsentrisk anordnet rundt og omslutter fullstendig utløpsrøret 404.

[0045]Vibrasjonssystemet 10 er innrettet for løsbart inngrep med det øvre hus 401, idet den øvre seksjon av vibrasjonssystemets 10 rørelement 102 (dvs. den seksjon av rørelementet 102 over den piezoelektriske ring 103) er utformet for presspasning i utløpsrøret 404 og idet vibrasjonssystemets 10 piezoelektriske ring 103 er utformet for presspasning med inngrepsrøret 407. Når den er montert, er den øvre seksjon av rørelementet 102 til den piezoelektriske ring 103 helt omgitt av utløpsrøret 404 og den piezoelektriske ringens 103 øvre overflate ligger an mot den nedre ende av utløpsrøret 404. Denne presspasning mellom rørelementet 102 og utløpsrøret 404 danner en væsketett tetning som hindrer at væske som strømmer ut fra reservoaret 402 inn i utløpsrøret 404 fra å komme i kontakt med den piezoelektriske ring 103.

[0046]Det nedre hus 405 omfatter et opptaksrør 411 avgrenset av sylindriske vegger 412, ringformet flens 413 konsentrisk anordnet rundt bunnen av opptaks-røret 411 og aerosolkammer 414 avgrenset av sylindriske vegger 415. Det nedre hus 405 kan være innrettet til å være i løsbart inngrep med vibrasjonssystemet 10 og det øvre hus 401, idet den nedre seksjon av vibrasjonssystemets 10 rørelement 102 (dvs. seksjonen av rørelement 102 under den piezoelektriske ring 103) er utformet for presspasning med opptaksrøret 411 og idet den ringformede flens 413 er utformet for presspasning i inngrepsrøret 407. Etter sammenstilling, er den nedre seksjon av rørelementet 102 helt omsluttet av opptaksrøret 411 og danner en kanal direkte inn i aerosolkammeret 414. Bunnflaten til den piezoelektriske ring 103 ligger an mot opptaksrørets 411 øvre ende for derved å fastholde vibrasjonssystemet 10 i inngrep med røret 407.

[0047]Idet det nå henvises til fig. 4b og 4c, kan den piezoelektriske ring 103 tilføres en elektrisk strøm via ledningstråder 416 og 417 fra batterier eller annen kraftkilde (ikke vist). Hver av ledningene 416 og 417 kan være formet i et "c-kryp"-arrangement og opptatt i respektive spor 418 og 419 som er utskåret rundt periferien til det øvre husets 401 vegger 415. Ledningstrådens 416 terminalende 420 kan innføres i inngrepsrøret 407 gjennom en åpning 422 i veggen 415 og danne elektrisk kontakt med den øvre overflate av den piezoelektriske ring 103. Ledningstrådens 417 terminalende 421 kan innføres i inngrepsrøret 407 gjennom hull 423 i veggen 415 til det øvre hus 401 og danne elektrisk kontakt med den nedre overflate på den piezoelektriske ring 103.

[0048]Aperturplatens 101 midtparti 110 kan ha kuppelformet geometri, selv om andre former kan brukes. Midtpartiet 110 kan også omfatte aperturer som avsmalner fra baksiden (vender mot reservoar 402) til frontsiden. Når aerosoliseringsenheten 40 er plassert i en generelt vertikal orientering, kan væske fra reservoaret 402 leveres til og hvile på baksiden av midtpartiet 110 ved hjelp av tyngdekraften. Den piezoelektriske ring 103 er utformet for å utvide seg og trekke seg sammen radialt når den aktiveres av elektriske vekselfelt som tilføres via ledningstråder 416 og 417. Under dette vil veggen til rørelementet 102 også trekke seg sammen og utvide seg. På denne måte vibrerer midtpartiet 110 aksialt for derved å utstøte væskedråper fra dets frontside og ut gjennom åpningen i aerosolkammeret 414.

[0049]En fordel ved bruk av vibrasjonssystemet 10 er at aerosoliseringsenheten 40 kan være konstruert slik at vibrasjonssystemet 10 er løsbart fra det øvre hus 401 og nedre hus 405. På denne måte kan vibrasjonssystemet 10 (som inneholder den forholdsvis dyre piezoelektriske ring 103) brukes om igjen ved andre anvendelser. Det øvre hus 401 og nedre hus 405, som det kan være mulig å produsere forholdsvis billig, kan kastes etter bruk. En annen fordel ved bruk av vibrasjonssystemet 10, er at rørelementets 102 ender kan forbindes direkte med stive legemer, så som veggen 406 til det øvre hus 401 og veggen 412 til det nedre hus 405, uten å påvirke aperturplatens 110 oscilleringsamplitude. Dette setter aerosoliseringsenheten 40 i stand til å produsere væskedråper mer effektivt.

[0050]Aerosoliseringsenheten 40', vist i fig. 4d, er lik aerosoliseringsenheten 40 og omfatter et øver hus 401' som inneholder reservoar 402', løsbart nedre hus 405' inneholdende aerosolkammer414', og vibrasjonssystem 10', som omfatter rørlegeme 102', piezoelektrisk ring 103' og aperturplate-midtparti 110'. Imidlertid er den øvre seksjon av rørlegemet 102 i aerosoliseringsenheten 40' ikke presspasset i utløpsrøret 404' (som vist i fig. 4a), men isteden kan O-ringer420 være plassert for å fylle en spalte mellom den øvre seksjon av rørelementet 102' og utløpsrøret 404' i huset 401'. På denne måte dannes en væsketett tetning som hindrer at væske fra reservoaret 402' kommer i kontakt med den piezoelektriske ring 103'. Likeledes kan O-ringer 421 være plassert for å fylle en spalte mellom den nedre seksjon av rørlegemet 102' og opptaksrøret 411' i det nedre hus 405' for å danne en væsketett tetning som hindrer at aerosol som produseres fra aperturplatens midtparti 110' kommer i kontakt med den piezoelektriske ring 103'. Følgelig kan den piezoelektriske ring 103' være beskyttet mot forurensning som kan hindre den fra å bli gjenbrukbar etter fjerning fra aerosoliseringsenheten 40', uten de trange dimensjoner som kreves for en presspasning, som beskrevet i forbindelse med aerosoliseringsenheten 40. Ettersom O-ringer 420 og 421 er plassert på både topp- og bunnflatene til den piezoelektriske ring 103' og virker til å henge opp den piezoelektriske ring 103' fra direkte kontakt med det øvre hus 401' og nedre hus 405', kan O-ringer 420 og 421 også ha en dempningseffekt som minsker den uønskede overføring av vibrasjon fra den piezoelektriske ring 103' til det øvre hus 401' og nedre hus 405'.

[0051]I fig. 5a og 5b vil en annen utføringsform av foreliggende oppfinnelse bli beskrevet. Vibrasjonssystemet 50 omfatter en piezoelektrisk ring 502 som har en sentral åpning 504. Den piezoelektriske ring 502 kan være konstruert av et piezoelektrisk materiale som utvider seg og trekker seg sammen radialt når det aktiveres, som tidligere omtalt. Rørelementet 506 er anordnet i åpningen 504 og innrettet til å holde aperturplaten 508 i sitt innvendige hulrom 509 ved bruk av hvilket som helst av de her beskrevne teknikker. Rørlegemet 506 kan være konstruert av et stivt materiale, så som en hard plast, metall, keramikk eller liknende. Rørelementet 506 kan eventuelt omfatte utspring 510 for å gi god mekanisk kontakt med den piezoelektriske ring 502. Som et alternativ kan rørelementet 506 være avsmalnende (konisk) for å sikre god mekanisk kontakt.

[0052]Rørelementet 506 kan omfatte ett eller flere elastiske segmenter 511 som strekker seg radialt fra steder på dets indre omkrets til tilsvarende steder på dets ytre omkrets. Disse segmenter kan være konstruert av et elastisk materiale og plassert på ulike steder. De elastiske segmenter 511 gjør det mulig å konstruere rørelementet 506 av et stivt materiale (for sikker fastholding av aperturplaten 508) samtidig som rørelementet 506 tillates å utvide seg og trekke seg sammen radialt med den piezoelektriske ring 502. Nærmere bestemt er rørlegemet 506 innsnevret av den piezoelektriske ring 502, elastiske segmenter 511 sammentrykket for å redusere hulrommets 509 diameter. Når den piezoelektriske ring 502 utvider seg radialt, vil de elastiske segmenter 511 utvide seg for derved å øke hulrommets 509 diameter. Følgelig kan størrelsen av utvidelse og sammentrekning varieres basert delvis på størrelsen, antallet og typen av elastiske materialer som brukes.

[0053]Hensiktsmessig kan vibrasjonssystemet 50 koples til et reservoar hos en aerosoliseringsenhet (ikke vist) for å tillate tilførsel av en væske til aperturplaten 508. Også andre væskeleveringssystemet kan like gjerne brukes, så som vekesystemer og liknende. Alternativt kan vibrasjonssystemet 50 inngå i andre systemer så som forstøvere, ventilatorer og liknende.

[0054]Fig. 6 viser vibrasjonssystemet 50, som vist i fig. 5a og 5b, med en ytterring 512 anordnet rundt den piezoelektriske ringens 502 ytre omkrets, som i sin tur er anordnet rundt rørelementet 506. Ringen 512 kan brukes til å justere driftsfrekvensen til den piezoelektriske ring 502. Ved mange anvendelser er det ønskelig å drive den piezoelektriske ring 502 ved en frekvens på ca. 130 kHz, som er tilnærmet resonansfrekvensen til aperturplaten. Når den piezoelektriske ring 502 er konstruert av et piezokeramisk materiale, er dens frekvens omvendt proporsjonal med dens diameter hvor:

[0055]Hvis følgelig diameteren til den piezoelektriske ring 502 er laget større for å redusere frekvensen til den piezoelektriske ring, kan den piezoelektriske ring 502 være for stor for visse anvendelser. En lav driftsfrekvens for den piezoelektriske ring 502 kan bli resultatet fordi det piezoelektriske materiale er "mykt" og tungt. For å øke frekvensen uten å øke diameteren, kan ytterringen 512 (som kan være konstruert av et stivt og lett materiale, så som silisiumnitrid) tilføyes. Kombinasjonen av ringen 512 og den piezoelektriske ring 502 virker til å øke frekvensen til det ønskede område.

[0056]I forbindelse med fig. 7a og 7b, vil en utføringsform av et aerosoliseringssystem i samsvar med foreliggende oppfinnelse bli beskrevet. Systemet 80 omfatter en aerosoliseringsenhet som, for å gi en enkel omtale, innbefatter vibrasjonssystem 50 med ring 512, som vist i fig. 6, selv om det vil forstås at andre vibrasjonssystemer ifølge oppfinnelsen like gjerne kan brukes. Koplet til (eller utformet i ett med) vibrasjonssystemets 50 rørelement er en beholder 802 innrettet til å oppta en væske. Et lokk, 804, kan hensiktsmessig være anordnet for å lukke beholderen 802 etter at den er fylt med en væske. Også koplet til rørelementet 506 er et utløp 806 gjennom hvilket en aerosol som produseres av aperturplaten 508 dispenseres. O-ringer eller pakninger 805 kan være anordnet mellom beholderen 802 og vibrasjonssystemet 50, og mellom vibrasjonssystemet 50 og utløpet 806 for å gi tilfredsstillende tetning og demping mellom komponentene.

[0057]Et spesielt trekk ved aerosoliseringssystemet 80 er at den piezoelektriske ring 502 har en stor nok innerdiameter til at den kan skyves over utløpet 806 og beholderen 802. På denne måte kan systemet 80 enkelt monteres og demonteres for å fjerne den piezoelektriske ring 502. Videre trenger ikke den piezoelektriske ring 502 å komme i kontakt med noen væsker og kan derfor gjenbrukes med et annet aerosoliseringssystem. Videre kan beholderen 802, rørelementet 506 og aperturplaten 508 være konstruert til å være forholdsvis rimelig slik at de kan deponeres etter bruk. Systemet 80 kan også enkelt inkorporeres i andre systemer, så som håndholdte forstøvere, ventilatorer og liknende.

[0058]Ved drift, fylles beholderen 802 med en væske og lokket 804 settes på plass. Den piezoelektriske ring 502 skyves over beholderen 802 og plasseres over rørelementet 506. En elektrisk strøm tilføres den piezoelektriske ring 502 for å bringe den til å utvide seg og trekke seg sammen. Herunder vil væske som er i kontakt med aperturplaten 508 støtes ut som væskedråper inn i utløpet 806. Etter bruk kan beholderen 802 etterfylles, eller kan kastes mens den piezoelektriske ring 502 tas vare på.

[0059]Fig. 8 viser en annen utføringsform av oppfinnelsen hvor aerosoliseringssystemet 90 omfatter rørelement 906 omfattende en skarp ende 901 og en utstrømningsende 903. Som tidligere beskrevet inneholder rørelementet 906 også en aperturplate (ikke vist) over sitt indre hulrom. Den piezoelektriske ring 904 er anordnet rundt rørelementet 906. Når aerosoliseringssystemet 90 ikke er i bruk, kan den skarpe ende 901 ha et deksel (ikke vist) som beskytter det fra skade og forurensning. Når det er klart for bruk, kan dekslet fjernes og den skarpe ende 901 kan innføres gjennom membrantoppen på en væskebeholder 902, som inneholder væske 905 som skal aerosoliseres. Væske 905 blir så levert gjennom den skarpe ende 901 og hulrommet i rørelementet 906 til aperturplaten i dette. Den piezoelektriske ring 904 kan aktiveres til å vibrere aperturplaten og derved aerosolisere væsken 905 på den tidligere beskrevne måte. Den resulterende aerosol blir så dispensert gjennom utstrømningsenden 903. Etter bruk, kan væskebeholderen 902 fjernes fra den skarpe ende 901 og kasseres, den piezoelektriske ring 904 kan fjernes fra sammenstillingen for gjenbruk, og den gjenværende sammenstilling kan kasseres.

[0060]Som tidligere nevnt, kan de her beskrevne aerosoliseringsenheter inngå i andre systemer. Eksempler på ventilatorsystemer er beskrevet, f.eks., i samtidige US-patentsøknad nr. 10/828,765, innlevert 20. april, 2004. Det der beskrevne system er særlig anvendbart i neonatale og «infant continuous postive pressure airway pressure» (CPAP)-terapier. Følgelig kan en aerosoliseringsenhet ifølge foreliggende oppfinnelse koples til en slik ventilator eller CPAP-krets for å tilføre aerosolisert medikament til en pasients destillasjonssystem, f.eks. gjennom en pasient-grenseflateanordning. Når behandlingen er avsluttet, kan aerosoliseringsenheten, eller visse komponenter av denne, fjernes og brukes om igjen, mens andre komponenter av systemet kan kasseres.

[0061]Som et annet eksempel kan aerosoliseringsenheten ifølge foreliggende oppfinnelse inkorporeres i en forstøver så som beskrevet i den samtidige US-patentsøknad nr. 10/833,932, innlevert 27. april, 2004. Forstøveren omfatter et hovedhus som er koplet til et aerosoliseringshus, som kan omfatte et aerosoliseringssystem som tidligere beskrevet i forbindelse med aerosoliseringsenheten 40, vist i fig. 4a, 4b og 4c, innbefattende et reservoar innrettet til å inneholde et flytende medikament som skal aerosoliseres og et vibrasjonssystem ifølge den foreliggende oppfinnelse med en aperturplate med en flerhet av koniske aperturer som strekker seg mellom en første overflate og en andre overflate, som beskrevet i US-patenter nr. 5,164,740, 5,586,550, 5,758,637 og 6,085,740. Forstøveren kan også ha et munnstykke koplet til hovedhuset. Minst et parti av rørelementet i vibrasjonssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse kan være anordnet i huset slik at væskedråper utstøtes gjennom munnstykket for å la en pasient inhalere det aerosoliserte medikament. Aperturene i aperturplaten kan være dimensjonert til å produsere en aerosol hvor ca. 70 vekt-% eller mer av dråpene haren størrelse i området fra ca. 1 til ca. 5 mikrometer. Etter bruk kan aerosolhuset fjernes fra hovedhuset. Væsken kan etterfylles, eller én eller flere komponenter kan skiftes ut. For eksempel kan vibrasjonssystemet fjernes og brukes om igjen med en annen forstøver.

[0062]En utføringsform av foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for behandling av en pasient som oppviser ett eller flere symptomer på infeksjon eller annen åndedrettssykdom eller -forstyrrelse. Fremgangsmåten omfatter generelt de trinn å: tilveiebringe et vibrasjonssystem omfattende en sirkulær vibrerbar aperturplate som har en ytre omkrets, et rørformet element som er konsentrisk anordnet rundt omkretsen til den vibrerbare plate, hvor det rør-formede element har en ytre omkrets, og et ringformet vibrasjonsinduserende element konsentrisk anordnet rundt det rørformede elementets ytre omkrets, hvor det vibrasjonsinduserende element er radialt utvidbart og sammentrekkbart for å bringe aperturplaten til å vibrere i aksialretningen, tilføre et flytende medikament til vibrasjonssystemet; aktivere det vibrasjonsinduserende element til å vibrere aperturplaten og aerosolisere medikamentet; og tilføre aerosolen til pasientens respirasjonssystem.

[0063]En aerosolgenerator i samsvar med foreliggende oppfinnelse har evnen til å produsere en stor strømning av aerosol i forhold til krafttilførselen. Når f.eks. standard saltoppløsning (2% NaCI) brukes kan strømningsmengden av aerosol, som har en volumetrisk middeldiameter (VMD) på 4 mikrometer være 15 mikroliter/sekund og kraftforbruket til generatoren kan være 3 watt. Oppfinnelsen er nå beskrevet i detalj for å gi klarhet og forståelse. Det vil imidlertid forstås at visse endringer og modifikasjoner kan utføres innenfor rammen av de medfølgende krav.

Claims

1. Vibrasjonssystem (10) omfattende: en sirkulær vibrerbar plate (101) som har en ytre omkrets; et rørformet bæreelement (102) for å motta og fastholde den vibrerbare plate (101) konsentrisk i det rørformede bærerelement slik at den vibrerbare plate er vinkelrett på det rørformede bæreelementets midtakse, idet bæreelementet (102) omgir den ytre omkrets til den vibrerbare plate (101) og retter inn den vibrerbare plate (101), hvor det rørformede bæreelement (102) haren indre omkrets (105) og en ytre omkrets (104); og hvor den ytre omkrets til den vibrerbare plate (101) er plassert i og er i kontakt med den indre omkrets (105) av bæreelementet (102); et ringformet vibrasjonsinduserende element (103) som er konsentrisk anordnet rundt den ytre omkrets (104) av bæreelementet og omgir bæreelementet (102), hvor det vibrasjonsinduserende element (103) er utformet til radialt å utvide seg og trekke seg sammen mot bæreelementet (102) for derved å frembringe aksial vibrasjon av den vibrerbare plate (101), og en monteringsstruktur (111) anordnet i det rørformede bæreelement (102), idet monteringsstrukturen (111) bærer den vibrerbare plate (101).

2. Vibrasjonssystem (10) ifølge krav 1, hvor det vibrasjonsinduserende element (103) har en sentral åpning (108) som bæreelementet (102) er anordnet i.

3. Vibrasjonssystem (10) ifølge krav 2, hvor bæreelementet (102) omfatter et tynnvegget rørformet element og det vibrasjonsinduserende element (103) er en piezoelektrisk ring.

4. System (10) ifølge krav 1, hvor platen (101) omfatter en flerhet av avsmalnende aperturer.

5. System (10) ifølge krav 4, hvor platen (101) har en tykkelse i området fra ca. 20 mikrometer til ca. 100 mikrometer.

6. System (10) ifølge krav 4, hvor platen (101) er kuppelformet.

7. System (10) ifølge krav 4, som videre omfatter et væskereservoar (402) som er innrettet til å tilføre væsken til platen (101).

8. System (10) ifølge krav 4, hvor det rørformede element (102) omfatter en skarp ende (901) innrettet til å trekke ut væske fra en liten væskebeholder (902) ved å gjennomtrenge en membran som dekker en åpning i beholderen (902).

9. System (10) ifølge krav 1, hvor det rørformede element (102) har en veggtykkelse i området fra ca. 0,1 mm til ca. 0,5 mm.

10. System (10) ifølge krav 1, hvor det vibrasjonsinduserende element (103) omfatter en piezoelektrisk ring.

11. System (50) ifølge krav 10, hvor det rørformede element (506) omfatter minst ett elastisk segment (511) som er anordnet deri.

12. System (50) ifølge krav 11, hvor en ring er anordnet rundt den piezoelektriske ringens (502) ytre omkrets for å justere driftsfrekvensen til den piezoelektriske ring (502).

13. System (10) ifølge krav 1, som videre omfatter en styreenhet for styring av den radiale utvidelse og sammentrekking av det vibrasjonsinduserende element (103) og ledningstråder (416, 417) som forbinder styreenheten med det vibrasjonsinduserende element (103).

14. System (10) ifølge krav 1, hvor det vibrasjonsinduserende element (103) er løsbart fra det rørformede element (102).

15. Vibrasjonssystem (10) ifølge krav 1, hvor det vibrasjonsinduserende element (103) er en piezoelektrisk ring som har et senterhull (108) med en innvendig omkrets innrettet til å utvides og sammentrekkes radialt ved elektrisk aktivering, og bæreelementet (102) er et rørformet element anordnet i senterhullet (108) av den piezoelektriske ring (103), hvor det rørformede element (102) har en ytre omkrets (104) i kontakt med den indre omkrets av senterhullet (108) og en sylindrisk vegg som avgrenser et innvendig hulrom som strekker seg i lengden av det rørformede element (102), og hvor systemet videre omfatter: minst én elektrisk forbindelse til den piezoelektriske ring (103) for elektrisk aktivering av denne; en sirkulær vibrerbar aperturplate (101) innrettet til å aerosolisere en væske ved aksial vibrering av denne; hvor aperturplaten (101) er anordnet over det rørformede elementets (102) innvendige hulrom og er i kontakt med den innvendige omkrets av hulrommet ved et sted som faller sammen med den indre omkrets av senterhullet (108) i den piezoelektriske ring (103); og et væskereservoar (402) som er koplet til det rørformede element (102) for derved å tilføre væske til den vibrerbare aperturplate (101), hvorved radial utvidelse og sammentrekking av den piezoelektriske ring (103) mot veggen til det rørformede element (102) bringer aperturplaten (101) til å vibrere i aksialretningen og aerosolisere væsken.

16. Vibrasjonssystem (10) ifølge krav 15, hvor den vibrerbare plate (101) er kuppelformet og har en flerhet av avsmalnende aperturer.

17. Vibrasjonssystem (10) ifølge krav 15, hvor den piezoelektriske ring (103) omfatter piezoelektrisk keramisk materiale.

18. Vibrasjonssystem (10) ifølge krav 15, som videre omfatter en krets av et ventilatorsystem som er operativt forbundet med det rørformede element (102) for derved å dispensere aerosol som genereres av den vibrerbare aperturplate (101) inn i kretsen.

19. Vibrasjonssystem (10) ifølge krav 15, hvor den piezoelektriske ring (103), det rørformede element (102), den vibrerbare aperturplate (101) og reservoaret (402) er anordnet i huset til en forstøver som har et munnstykke.

20. Vibrasjonssystem (10) ifølge krav 1, hvor: bæreelementet (102) inkluderer en sylindrisk vegg som definerer et langsgående hulrom; monteringsstrukturen (111) strekker seg fra den sylindriske vegg og den vibrerbare plate (101) er anordnet over hulrommet; og det vibrasjonsinduserende element (103) gir radialvibrasjon til det rørformede legemets (102) sylindriske vegg for derved å produsere aksialvibrasjon i den vibrerbare plate (101).

21. Vibrasjonssystem (10) ifølge krav 20, hvor den vibrerbare plate (103) er en aperturplate som har en bakflate i kontakt med en væske og en frontflate i motsatt ende, hvor væskedråper utstøtes fra frontflaten for å danne en aerosol ved den aksiale vibrasjon av aperturplaten (101).

22. Vibrasjonssystem (10) ifølge krav 1, hvor et parti av vibrasjonssystemet (10) er deponerbart.

23. Vibrasjonssystem (10) ifølge krav 1, hvor det vibrasjonsinduserende element (103) er innrettet i plan med en omkrets hos den vibrerbare plate (101).

24. Fremgangsmåte for fremstilling av et vibrasjonssystem (10) omfattende det o a: rette inn en vibrerende plate (101) i et rørformet bæreelement (102) som omgir den vibrerbare plate (101), hvor bæreelementet (102) har en indre omkrets (105), og hvor den indre omkrets (105) av bæreelementet (102) er i kontakt med en ytre omkrets av den vibrerbare plate (101), og hvor innrettingen innbefatter plassering av den vibrerbare plate (101) i kontakt med en monteringsstruktur (111) av det rørformede bæreelement (102); og plassere rundt bæreelementet (102) et vibrasjonsinduserende element (103) som er utformet til å utvide seg og trekke seg sammen radialt mot bæreelementet (102) for å frembringe aksial vibrasjon av den vibrerbare plate (101).

25. Fremgangsmåte ifølge krav 24, hvor bæreelementet (102) er et rørformet element som har et langsgående hulrom, idet den vibrerbare plate (101) er sirkulær, og det vibrasjonsinduserende element (103) er en piezoelektriske ring, og hvor fremgangsmåten videre omfatter: rette inn og feste den sirkulære vibrerbar plate (101) i hulrommet slik at platen (101) er vinkelrett på og dekker hulrommet i det rørformede element (102); plassere det rørformede element (102) i senterhullet (108) i den piezoelektrisk ring (103) slik at den vibrerbare plate (101) i hulrommet til det rørformede element (102) er omgitt av den piezoelektriske ring (103) i kontakt med den ytre omkrets (104) av det rørformede element (102); og feste den piezoelektriske ring (103) til det rørformede element (102).

26. Fremgangsmåte for fremstilling av et vibrasjonssystem (10) ifølge krav 25, som videre omfatter de trekk å: forbinde en ribbe (111) rundt den indre omkrets (105) av det rørformede element (102); plassere den vibrerbare plate (101) på ribben (111); og hardlodde eller sveise den vibrerbare plate (101) til ribben (111).

27. Fremgangsmåte for fremstilling av et vibrasjonssystem (10) ifølge krav 25, hvor den piezoelektriske ring (103) forbindes med det rørformede element (102) med et klebemiddel som effektivt kan overføre vibrasjon fra den piezoelektriske ring (103) til det rørformede element (102).

28. Fremgangsmåte ifølge krav 24, som videre omfatter de trekk å: aktivere det vibrasjonsinduserende element (103) for å frembringe radial utvidelse og sammentrekking mot bæreelementet (102) for å bevirke aksialvibrasjon av den vibrerbare plate (101).

29. Fremgangsmåte ifølge krav 28, hvor bæreelementet (102) filtrerer ut annen vibrasjon enn aksial vibrasjon.

30. Fremgangsmåte ifølge krav 24, hvor: bæreelementet (102) er rørformet element med en ytre omkrets (104); det vibrasjonsinduserende element (103) er en piezoelektrisk ring konsentrisk anordnet rundt den ytre omkrets (104) av det rørformede element (102) ved et sted som faller sammen med platens (101) ytre omkrets; og hvor fremgangsmåten videre omfatter: radialt å utvide og sammentrekke den piezoelektrisk ring (103) mot det ringformede element (102) for å bevirke aksialvibrasjon av den vibrerbare plate (101).

31. Fremgangsmåte ifølge krav 30, hvor den piezoelektriske ring (103) vibreres ved en frekvens i området fra ca. 20 kHz til ca. 500 kHz.

32. Fremgangsmåte ifølge krav 30, hvor platen (101) omfatter en flerhet av aperturer, og videre omfatter det å tilføre en væske til platen (101) for å aerosolisere væsken som væskedråper.

33. Fremgangsmåte ifølge krav 32, hvor dråpene har en størrelse i området fra ca. 3 mikrometer til 6 mikrometer, og hvor væsken aerosoliseres ved en rate på ca. 5 mikroliter/sekund til ca. 20 mikroliter/sekund.

34. Fremgangsmåte ifølge krav 32, som videre omfatter det å kople et reservoar (402) til det rørformede element (102) for å tilføre væske til platen (101).