PL216440B1 - Urządzenie do wytwarzania suchego aerozolu i sposób wytwarzania suchego aerozolu - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wytwarzania aerozolu suchego i sposób wytwarzania suchego aerozolu chlorku sodu (NaCl) przeznaczonego zwłaszcza do stosowania do inhalacji dróg oddechowych ale także do wykorzystania w dużych pomieszczeniach aplikacyjnych do hydroterapii oraz do terapii w dermatologii czy kosmetologii.

Postęp cywilizacyjny zwiększył zagrożenie zdrowotne naszej populacji przez nowe rodzaje schorzeń takich jak niewydolność układu oddechowego POCHP. Profilaktyka i leczenie u palaczy tytoniu, osób zagrożonych dużym zanieczyszczeniem powietrza, wymusza opracowania nowych urządzeń mających zastosowanie w chorobach układu oddechowego u ludzi i zwierząt.

Dane statystyczne według WHO wskazują, że leczenie chorych na POCH są prawie równe z kosztami leczenia nowotworów płuc. Polskie statystyki alarmują, że około 10 000 000 - 12 000 000 osób jest zagrożonych zachorowaniem na POCH.

Jednym ze sposobów terapii tego schorzenia jest stosowanie suchych aerozoli solankowych co w znacznym stopniu poprawia stan chorych oraz opóźnia objawy choroby na równi z leczeniem farmakologicznym zapobiegając powstawaniu inwalidztwa oddechowego. Stosowanie metod leczenia suchymi aerozolami obniża społeczno-ekonomiczne koszty leczenia chorób będących wynikiem palenia papierosów.

Stosowanie aerozoli solankowych do leczenia układu oddechowego ma wieloletnią tradycję. Wykorzystanie mikroklimatu solankowych tężni ciechocińskich czy mikroklimatu kopalni soli w Wieliczce ma prawie 200 letnią historię wykorzystania. Aerozole tam wykorzystywane są aerozolami mokrymi.

Znane z opisu patentowego 188624 urządzenie do wytwarzania aerozolu zawiera rurkę włoskowatą mającą otwarty koniec i drugi koniec połączony z zespołem dostarczającym materiał płyny, przy czym w pobliżu rurki włoskowatej znajduje się zespół grzejny, mający element grzewczy do ogrzewania rurki włoskowatej do temperatury ulatniania płynnego materiału zawartego w rurce włoskowatej. Aerozol tworzy się przez ogrzanie rurki do temperatury ulatniania się i rozprężania z otwartego końca rurki materiału płynnego, który po połączeniu z otaczającym powietrzem skrapla się.

Ostatnio zaczęto stosować do terapii suche aerozole solankowe. Aerozol solankowy suchy uzyskuje się przez rozdrobnienie soli na zasadzie młynka udarowego, wysokoobrotowego o wielkości cząsteczek aerozolu od 1 do 30 mikrometrów. Takie młynki udarowe współpracują z systemami filtrów cząsteczkowych, które ograniczają wielkość cząsteczek do wielkości od 1 do 5 mikrometrów. Metoda ₃ ta ma ograniczenia w zakresie osiąganych stężeń aerozolu w pomieszczeniu do 60 mg/m³. Należy podkreślić że proces rozdrabniania chlorku sodu nie eliminuje nierozpuszczalnych zanieczyszczeń, które są zawarte w soli. Rozpylenie ich w pomieszczeniu wytwarza aerozol suchy zawierający elementy szkodliwe dla zdrowia człowieka.

Duża liczba grot solnych, jakie powstały ostatnio na terenie Polski w większości nie posiada specjalnych urządzeń do wytwarzania aerozolu. Groty są pomieszczeniami wyłożonymi blokami solnymi, w których próbuje się stosować filtry nasycające i systemy wentylacyjne, jednak uzyskana w ten sposób koncentracja cząstek aerozolu jest minimalna. Wadą takich rozwiązań jest emitowanie aerozolu o przypadkowym widmie cząsteczek.

Znane jest z opisu wynalazku nr 196080 urządzenie do przekształcania sproszkowanego leku w aerozol posiada cylinder ciśnieniowy, tłok przesuwny wewnątrz cylindra dla sprężania gazu wewnątrz cylindra, rękojeść połączoną z cylindrem, przy czym rękojeść jest przemieszczana pomiędzy położeniem odsuniętym i położeniem spoczynkowym oraz zespół karetki przystosowany do przyjęcia pojemnika ze sproszkowanym lekiem. W zespole karetki znajduje się blokada połączenia pojemnika z mechanizmem aerozolującym w stanie zwolnienia blokady, gdy rękojeść jest przemieszczona o ustaloną odległość do położenia odsuniętego lub gdy pojemnik znajduje się we właściwym położeniu w zespole karetki.

Opisane rozwiązanie jest przeznaczone do zastosowania tylko indywidualnie przez jednego pacjenta, dozując określoną dawkę sproszkowanego leku. Rozwiązanie to nie nadaje się do wytwarzania aerozolu w dużych pomieszczeniach, zwłaszcza do terapii dermatologicznych i w kosmetologii.

Z publikacji międzynarodowego zgłoszenia patentowego WO 2008/084269 A2 i amerykańskiego zgłoszenia patentowego US 2008/0163871 A1 znane jest urządzenie do wytwarzania suchego aerozolu, charakteryzujące się tym, że składa się z obudowy, w której znajduje się komora wytwornicy mgły aerozolowej oraz wentylator kanałowy nadmuchu i wylotowy kanał aplikacyjny. Sposób wytwarzania suchego aerozolu solankowego, według zgłoszeń patentowych przytoczonych powyżej, charakPL 216 440 B1 teryzuje się tym, że wytwarza się w komorze wytwornicy mgłę solankową strugą powietrza nadmuchiwaną przez wentylator powietrza.

Urządzenie będące przedmiotem wynalazku stanowi generator aerozoli suchych posiadający obudowę, w której znajduje się komora wytwornicy mgły, komora hydrocyklonowania mgły oraz komora rozpylająca a także przesłona kierująca. Urządzenie posiada wentylator kanału nadmuchu oraz wylotowy kanał aplikacyjny. Wentylator kanału nadmuchu jest usytuowany w bocznej części obudowy, zaś wylotowy kanał usytuowany jest w górnej części komory na jej ścianie górnej. Wytwornica mgły jest wyposażona w generator ultradźwiękowy. Komora hydrocyklonowania mgły ma kształt walca. W dolnej części obudowy generatora znajduje się zbiornik solanki.

Sposób wytwarzania suchego aerozolu według wynalazku polega na tym, że nadmuchiwane przez wentylator kanałowy nadmuchu powietrze korzystnie o wilgotności nie przekraczającej 70%, kanałem nadmuchu jest kierowane do komory hydrocyklonowania mającej kształt walca znajdującej się we wspólnej obudowie generatora aerozolu, przy czym struga nadmuchiwanego powietrza jest skierowana stycznie do obwodu komory hydrocyklonowania. Wytworzoną w komorze wytwornicy mgłę solankową strugą powietrza wprowadza się w ruch wirowy celem wykorzystania zjawiska oddziaływania siły odśrodkowej i rozdzielenia przy jej pomocy cząstek o różnej masie własnej. Cyklonowanie masy aerozolu powoduje w oparciu o zjawisko sedymentacji rozdzielenie aerozolu na frakcje o różnym widmie. Korzystnie widmo cząsteczek powinno mieścić się w zakresie od 0,5 mikrometra do 5 mikrometrów. Jednocześnie struga powietrza wdmuchiwana kanałem nadmuchu powoduje odparowywanie wody z drobin aerozolu poprzez fazę roztworu nasyconego do wysuszenia drobin substancji do wilgotności będącej w równowadze z wilgotnością powietrza wdmuchiwanego. Po obróbce aerozolu w komorze hydrocyklonowania aerozol kieruje się kanałem wydmuchu do pomieszczenia, w którym wytwarza się suchy aerozol solankowy o pożądanym stężeniu. Prędkość sedymentacji uzależnionej od siły odśrodkowej w komorze hydrocyklonowania reguluje się prędkością nadmuchu suchego powietrza uzależnioną od założonej wydajności urządzenia. Wydajność emisji suchego aerozolu reguluje się metodą impulsowego rozpylania roztworu źródłowego, przy czym sygnał do regulacji podaje się z miernika, który mierzy poziom promieniowania w odseparowanej od światła otoczenia komorze, w której nadajnik emituje promieniowanie zaś odbiera je odseparowany od nadajnika odbiornik promieniowania. Aerozol pojawiający się w komorze powoduje odbicie promieniowania emitowanego przez nadajnik, które następnie pada na odbiornik, który zmienia swój stan w zależności od natężenia promieniowania. Jego stan jest porównywany ze stanem żądanym. Po osiągnięciu stanu żądanego wysyłany jest sygnał odłączający generator aerozoli. Spadek ilości aerozolu w komorze powoduje zmianę natężenia oświetlenia odbiornika a co za tym idzie następuje załączenie generatora.

Generator oraz sposób wytwarzania aerozoli suchych według wynalazku może znaleźć zastosowanie do wytwarzania aerozolu solankowego w warunkach domowych. Wytworzenie suchego aerozolu w inhalatoriach i grotach solnych daje możliwość stosowania aerozolu w celach terapeutycznych. Tak wytworzony suchy aerozol można także zastosować w dużych obiektach typu baseny solankowe lub z wodą słodką w celu wytworzenia nad lustrem wody mikroklimatu ze znamionami powietrza o cechach powietrza morskiego. Istnieje także możliwość zastosowania wysoko stężonych aerozoli do terapii dermatologicznej i w kosmetologii.

Urządzenie będące przedmiotem wynalazku pokazano na rysunku w ujęciu schematycznym.

Urządzenie stanowi generator aerozoli suchych, który składa się z obudowy (1), w której znajduje się komora wytwornicy mgły aerozolowej wyposażona w generator ultradźwiękowy, komora hydrocyklonowania mgły posiadająca kształt walca (2), komora rozpylająca, przesłona kierująca (3) oraz wentylator kanału nadmuchu (4) i wylotowy kanał aplikacyjny (5). Wentylator kanału nadmuchu (4) jest usytuowany w bocznej części obudowy (1), zaś wylotowy kanał (5) usytuowany jest w górnej części obudowy (1) na jej ścianie górnej. W dolnej części obudowy generatora (1) znajduje się zbiornik solanki (6).

Nadmuchiwane przez wentylator powietrze korzystnie o wilgotności nie przekraczającej 70%, kanałem nadmuchu (4) jest kierowane do komory hydrocyklonowania (2) mającej kształt walca znajdującej się we wspólnej obudowie (1) generatora aerozolu, przy czym struga nadmuchiwanego powietrza jest skierowana stycznie do obwodu komory hydrocyklonowania (2). Wytworzoną w komorze wytwornicy mgłę solankową (7) strugą powietrza wprowadza się w ruch wirowy celem wykorzystania zjawiska oddziaływania siły odśrodkowej i rozdzielenia przy jej pomocy cząstek o różnej masie własnej. Cyklonowanie masy aerozolu powoduje w oparciu o zjawisko sedymentacji rozdzielenie aerozolu na frakcje o różnym widmie. Korzystnie widmo cząsteczek powinno mieścić się w zakresie od 0,5 mikrometra do 5 mikrometrów. Jednocześnie struga powietrza wdmuchiwana kanałem nadmuchu (4)

PL 216 440 B1 powoduje odparowywanie wody z drobin aerozolu poprzez fazę roztworu nasyconego do wysuszenia drobin substancji do wilgotności będącej w równowadze z wilgotnością powietrza wdmuchiwanego. Po obróbce aerozolu w komorze hydrocyklonowania (2) aerozol kierowany jest wylotowym kanałem aplikacyjnym (5) do pomieszczenia, w którym wytwarza się mikroklimat o pożądanym stężeniu suchego aerozolu solankowego. Prędkość sedymentacji uzależnionej od siły odśrodkowej w komorze hydrocyklonowania reguluje się prędkością nadmuchu suchego powietrza uzależnioną od założonej wydajności urządzenia. Wydajność emisji suchego aerozolu reguluje się metodą impulsowego rozpylania roztworu źródłowego, przy czym sygnał do regulacji podaje się z miernika, który mierzy poziom promieniowania w odseparowanej od światła otoczenia komorze, w której nadajnik emituje promieniowanie zaś odbiera je odseparowany od nadajnika odbiornik promieniowania. Aerozol pojawiający się w komorze powoduje odbicie promieniowania emitowanego przez nadajnik, które następnie pada na odbiornik, który zmienia swój stan w zależności od natężenia promieniowania. Jego stan jest porównywany ze stanem żądanym.

W przykładowym rozwiązaniu źródło światła i element światłoczuły są umieszczone w komorze probierczej odseparowanej od światła zewnętrznego za pomocą labiryntu pod kątem 90° w stosunku do siebie. W stanie czuwania wiązka światła ze źródła omija element światłoczuły. Detektor zmienia swój stan proporcjonalnie do ilości aerozolu w komorze. Stan elementu światłoczułego jest porównywany ze wzorcem a następnie po osiągnięciu żądanej wartości zostaje przekazany sygnał wyłączający generator aerozolu. Spadek ilości aerozolu w komorze zabiegowej powoduje zmianę natężenia oświetlenia odbiornika a co za tym idzie następuje załączenie generatora.

Zaprezentowane urządzenie i sposób pozwala na wytworzenie aerozolu suchego o dowolnym zakresie stężeń. Zastosowany sposób dodatkowo korzystnie eliminuje zanieczyszczenia z roztworu solankowego.

Claims (5)

1. wytwornica mgły aerozolowej oraz wentylator kanałowy nadmuchu i wylotowy kanał aplikacyjny a także zbiornik z solanką, znamienne tym, że w obudowie (1) znajduje się komora hydrocyklonowania mgły posiadająca kształt walca (2) a także komora rozpylająca i przesłona kierująca (3) a przy tym zbiornik solanki (6) jest ulokowany w dolnej części obudowy (1) zaś wentylator kanału nadmuchu (4) jest usytuowany w bocznej części obudowy (1) urządzenia, natomiast wylotowy kanał (5) uplasowany jest w górnej części obudowy (1), na jej ścianie górnej.
2. 2. Sposób wytwarzania suchego aerozolu solankowego charakteryzujący się tym, że wytwarza się w komorze wytwornicy mgłę solankową strugą powietrza nadmuchiwaną przez wentylator kanałowy nadmuchu, znamienny tym, że wytworzoną w komorze wytwornicy mgłę solankową strugą powietrza nadmuchiwaną przez wentylator kanału nadmuchu (4) kieruje się do komory hydrocyklonowania (2) w kształcie walca, stycznie do jej obwodu i wprowadza się w ruch wirowy celem wykorzystania zjawiska oddziaływania siły odśrodkowej i rozdzielenia przy jej pomocy cząstek o różnej masie własnej a cyklonowanie masy aerozolu powoduje w oparciu o zjawisko sedymentacji o regulowanej prędkości rozdzielenie aerozolu na frakcje o różnym widmie, jednocześnie struga powietrza wdmuchiwana kanałem nadmuchu (4) odparowuje wodę z drobin aerozolu poprzez fazę roztworu nasyconego do wysuszenia drobin substancji do wilgotności będącej w równowadze z wilgotnością powietrza wdmuchiwanego, następnie po obróbce aerozolu w komorze hydrocyklonowania (2) aerozol o regulowanej wydajności kieruje się wylotowym kanałem aplikacyjnym (5) do pomieszczenia, w którym wytwarza się mikroklimat o pożądanym stężeniu suchego aerozolu solankowego.
3. 3. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że wdmuchuje się do komory hydrocyklonowania (2) kanałem nadmuchu (4) powietrze o wilgotności nie przekraczającej 70%.
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że poprzez cyklonowanie uzyskuje się cząsteczki o widmie korzystnie mieszczącym się w zakresie od 0,5 mikrometrów do 5 mikrometrów.
5. 5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że prędkość sedymentacji uzależnionej od siły odśrodkowej w komorze hydrocyklonowania (2) reguluje się uzależnioną od wydajności urządzenia prędkością nadmuchu suchego powietrza zaś wydajność emisji suchego aerozolu reguluje się metodą impulsowego rozpylania roztworu źródłowego, przy czym sygnał do regulacji podaje się z miernika mierzącego poziom promieniowania w odseparowanej od światła otoczenia komorze.