RU2173564C2

RU2173564C2 - Device for producing ionized medical preparation aerosol flow

Info

Publication number: RU2173564C2
Application number: RU98100324/14A
Authority: RU
Inventors: М.М. Карафинка; А.А. Карелин; А.Ю. Терещенко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Сибирский богатырь"
Priority date: 1998-01-05
Filing date: 1998-01-05
Publication date: 2001-09-20

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has ventilator attached to outlet disperser tube through air duct. The disperser is glass-shaped and enclosed into thermostat. It has power supply source to enable scattering mounted in its lower part and ionization unit mounted on the outlet tube. The power supply source for scattering has piezoelectric member and elastic membrane separated by space filled with some liquid. The ionization unit is connected to electronic control unit in its upper part using the corresponding plugs. EFFECT: enabled the required fraction dispersion composition, concentration and temperature of aerosol flow. 1 dwg

Description

Устройство для получения потока ионизированного аэрозоля лекарственных препаратов. A device for producing a stream of ionized aerosol of drugs.

Изобретение относится к медицине, а именно к физиотерапии, и может быть использовано для лечения заболеваний органов дыхания, в том числе бронхиальной астмы, астматического бронхита, аллергических заболеваний верхних дыхательных путей, ринита и т. п., а также для лечения кожных покровов с использованием сауны. The invention relates to medicine, namely to physiotherapy, and can be used to treat respiratory diseases, including bronchial asthma, asthmatic bronchitis, allergic diseases of the upper respiratory tract, rhinitis, etc., as well as for the treatment of skin using saunas.

Известен ингалятор (см. ав. св. N 1554915, A 61 M 15/02, 1986 г), содержащий корпус с выходным патрубком и резервуаром для воды, выполненным в виде сосуда Дьюара, нагревательный элемент, соединенный с источником питания, распылитель со стаканом для лекарственного раствора и источником энергии для его диспергирования, связанный с выходным патрубком, воздушный ионизатор с источником высокого напряжения и электродами, один из которых выполнен в виде цилиндрического тубуса с полированной поверхностью и аксиально расположен в выходном патрубке, а другой - игольчатым и расположен на внутренней поверхности выходного патрубка, ультрафиолетовый излучатель, установленный в выходном патрубке. Known inhaler (see av. St. N 1554915, A 61 M 15/02, 1986), containing a housing with an outlet pipe and a water tank made in the form of a Dewar vessel, a heating element connected to a power source, a spray bottle for a medicinal solution and an energy source for its dispersion, connected with the outlet pipe, an air ionizer with a high voltage source and electrodes, one of which is made in the form of a cylindrical tube with a polished surface and axially located in the outlet pipe, and the other golchatym and is located on the inner surface of the outlet, a UV emitter mounted in the outlet conduit.

Недостатками данного ингалятора являются: регулировка рабочих режимов ингалятора самим пациентом механически, вручную; ионизация потока аэрозоля водяного пара и соответственно вторичная (существенно менее эффективная) ионизация аэрозоля лекарственного препарата; невозможность регулировки температуры воздушного потока. The disadvantages of this inhaler are: the adjustment of the operating modes of the inhaler by the patient himself mechanically, manually; the ionization of the aerosol stream of water vapor and, accordingly, the secondary (substantially less effective) ionization of the aerosol of the drug; the inability to adjust the temperature of the air stream.

Известно устройство для насыщения воздуха ионами лекарственного вещества (см. ав. св. N 1748328 МПК A 61 M 15/02, A 61 G 10/02, 1990 г.), содержащее компрессор, установленный на входе в воздухопровод со стенами из солематериала и лабиринтными перегородками, блок ионизации, расположенный после компрессора, и соляной наполнитель, размещенный в пространстве между перегородками, при этом последние выполнены из солематериала. A device for saturating air with ions of a medicinal substance is known (see av. St. N 1748328 IPC A 61 M 15/02, A 61 G 10/02, 1990), containing a compressor installed at the entrance to the air duct with walls made of salt material and labyrinth partitions, an ionization unit located after the compressor, and a salt filler placed in the space between the partitions, the latter being made of salt material.

Недостатками данного устройства являются: использование только двух наименований солематериала = NaCl и KaCl в качестве лекарственного вещества; ионизация потока воздуха и соответственно вторичная - существенно менее эффективная - ионизация аэрозоля солематериала; наличие аэрозоля с преимущественным размером 5-7 мкм, что исключает его попадание в низшие отделы легких и осаждение в области носоглотки и, как следствие, возможность применения лишь для лечения и профилактики верхних дыхательных путей, то есть существенная избирательность воздействия. The disadvantages of this device are: the use of only two types of salt material = NaCl and KaCl as a medicinal substance; ionization of the air flow and, accordingly, secondary — substantially less effective — ionization of the aerosol of the salt material; the presence of an aerosol with a predominant size of 5-7 microns, which excludes its entry into the lower parts of the lungs and deposition in the nasopharynx and, as a result, the possibility of use only for treatment and prevention of the upper respiratory tract, that is, significant selectivity of exposure.

Известен ингалятор (см авт. св. SU 1597195, A 61 M 15/02, 1988 г), содержащий корпус с резервуаром для лекарственного средства, выходным патрубком и отверстием для входа воздуха, распылитель, ионизатор, ультрафиолетовый излучатель и заслонку для перекрытия отверстия для воздуха, при этом с целью повышения проникновения лекарственного средства в требуемые зоны дыхательных путей пациента ингалятор снабжен электромагнитным вибратором с мембраной и блоком управления и соединенными с блоком управления датчиками положения заслонки, при этом мембрана расположена в донной части резервуара для лекарственного средства, который имеет установленные на входе и выходе соответственно осушитель воздуха и обратный клапан. Known inhaler (see ed. St. SU 1597195, A 61 M 15/02, 1988), comprising a housing with a reservoir for a medicinal product, an outlet pipe and an air inlet, an atomizer, an ionizer, an ultraviolet emitter and a shutter for closing the opening for air, while in order to increase the penetration of the drug into the required areas of the patient’s respiratory tract, the inhaler is equipped with an electromagnetic vibrator with a membrane and a control unit and shutter position sensors connected to the control unit, while the membrane olozhena at the bottom of the reservoir for medicament, which is mounted on the inlet and outlet, respectively, a dehumidifier and a check valve.

К недостаткам данного ингалятора, на наш взгляд, относятся: регулировка рабочих режимов ингалятора самим пациентом механически вручную; ионизация воздушного потока и соответственно вторичная (существенно менее эффективная) ионизация аэрозоля лекарственного препарата; невозможность регулировки температуры воздушного потока, отсутствие возможности регулирования фракционно-дисперсного состава вдыхаемого аэрозоля. The disadvantages of this inhaler, in our opinion, are: the adjustment of the operating modes of the inhaler by the patient mechanically manually; ionization of the air flow and, accordingly, secondary (substantially less effective) ionization of the aerosol of the drug; the impossibility of adjusting the temperature of the air flow, the inability to control the fractionally dispersed composition of the inhaled aerosol.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы устройства путем прямой непосредственной ионизации аэрозоля, а также регулировки температуры и кратности разбавления потока ионизированного аэрозоля лекарственного препарата; расширение медицинских показателей применения (лечение и профилактика областей носоглотки, верхних и нижних отделов дыхательного тракта) путем диспергирования ионизированного аэрозоля требуемого фракционно-дисперсного состава. The objective of the invention is to increase the efficiency of the device by direct direct ionization of the aerosol, as well as adjusting the temperature and the frequency of dilution of the flow of ionized aerosol of the drug; the expansion of medical indicators of use (treatment and prevention of the nasopharynx, upper and lower respiratory tract) by dispersing the ionized aerosol of the desired fractionally dispersed composition.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве, содержащем вентилятор, подсоединенный воздухопроводом к выходному патрубку диспергатора, выполненного в виде стакана с источником энергии для диспергирования, установленным в нижней его части, и расположенного в термостате, и блок ионизации, смонтированный на выходном патрубке, при этом источник энергии для диспергирования содержит установленные с зазором относительно друг друга пьезоэлемент и упругую мембрану, зазор заполнен жидкостью, а в верхней части стакана установлен аэрозольный фильтр, при этом пьезоэлемент, вентилятор, термостат и блок ионизации подсоединены соответствующими разъемами к электронному блоку управления. Электронный блок управления обеспечивает требуемые режимы функционирования вентилятора (частота вращения лопастей), термостата (температура емкости), источника энергии для диспергирования (рабочая частота пьезоэлемента и амплитуда механических колебаний), блока ионизации (разность потенциалов). The problem is achieved in that in a device containing a fan connected by an air duct to the outlet pipe of the dispersant, made in the form of a glass with an energy source for dispersion, installed in its lower part, and located in the thermostat, and an ionization unit mounted on the outlet pipe, when this source of energy for dispersion contains installed with a gap relative to each other, a piezoelectric element and an elastic membrane, the gap is filled with liquid, and an aerosol is installed in the upper part of the glass flax filter, the piezoelectric element, a fan, a thermostat and ionization unit corresponding connectors connected to the electronic control unit. The electronic control unit provides the required modes of operation of the fan (rotational speed of the blades), thermostat (temperature of the capacitance), the energy source for dispersion (the working frequency of the piezoelectric element and the amplitude of mechanical vibrations), the ionization unit (potential difference).

Технический результат от использования устройства заключается в регулировании глубины проникновения ионизированных аэрозолей лекарственных препаратов в дыхательный тракт: нижний и верхний отделы, область носоглотки за счет возможности получения более широкого диапазона фракционно-дисперсного состава аэрозолей и его регулирования. The technical result from the use of the device is to control the depth of penetration of ionized aerosols of drugs into the respiratory tract: lower and upper sections, the region of the nasopharynx due to the possibility of obtaining a wider range of fractionally dispersed aerosol composition and its regulation.

На представленном чертеже показан общий вид предлагаемого устройства. The drawing shows a General view of the proposed device.

Устройство для получения потока ионизированного аэрозоля лекарственных препаратов содержит основной 1 и сменный 2 блоки. В основном блоке расположены вентилятор 3, диспергатор 4, аэрозольный фильтр 8; а блок ионизации 5, смонтированный на выходном патрубке диспергатора 6, и штуцер 7 для подключения к шлем-маске пациента или входному штуцеру сауны расположены в сменном блоке 2. Диспергатор 4 выполнен в виде стакана, в котором установлены в нижней части с зазором относительно друг друга пьезоэлемент 4в и упругая мембрана 4а, а в верхней части - аэрозольный фильтр 8. Вентилятор 3 подсоединен воздухопроводом 9 к выходному патрубку диспергатора 6, при этом часть воздухопровода 9 в основном блоке 1 и стакан диспергатора 4 размещены в термостате 10, полость между пьезоэлементом 4в и упругой мембраной 4а заполнена жидкостью. Пьезоэлемент диспергатора 4в, вентилятор 3, термостат 10, блок ионизации 5 подсоединены соответствующими разъемами к электронному блоку управления 11. A device for receiving a stream of ionized aerosol of drugs contains the main 1 and replaceable 2 blocks. In the main unit there is a fan 3, a dispersant 4, an aerosol filter 8; and the ionization unit 5 mounted on the outlet pipe of the dispersant 6, and the nozzle 7 for connecting to the patient's mask-mask or the inlet fitting of the sauna are located in the removable unit 2. The dispersant 4 is made in the form of a glass, in which are mounted at the bottom with a gap relative to each other piezoelectric element 4c and an elastic membrane 4a, and in the upper part an aerosol filter 8. The fan 3 is connected by an air duct 9 to the outlet pipe of the dispersant 6, while part of the air duct 9 in the main unit 1 and the glass of the dispersant 4 are placed in the thermostat 10, floor nce between the piezoelectric element 4c and 4a of the elastic membrane is filled with fluid. The piezoelectric element of the dispersant 4B, fan 3, thermostat 10, ionization unit 5 are connected by the corresponding connectors to the electronic control unit 11.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При снятом сменном блоке 2, снимается аэрозольный фильтр 8, раствор лекарственного препарата наливается в стакан диспергатора 4 в полость между упругой мембраной и аэрозольным фильтром 8 так, чтобы расстояние между поверхностью раствора и аэрозольным фильтром составляло приблизительно 1/3 расстояния между упругой мембраной и аэрозольным фильтром, далее устанавливается аэрозольный фильтр 8, после чего сменный блок 2 крепится на основном блоке 1. В соответствующие режимы включаются сначала термостат 10, а через несколько минут, при достижении заданного температурного режима (на что указывает световая индикация электронного блока управления 11 (на чертеже не указана)) - вентилятор 3, блок ионизации 5 и диспергатор 4. Ультразвуковые колебания, источником которых является пьезоэлемент 4в, вызывают колебания жидкости, налитой в зазор между ним и упругой мембраной 4а, и, опосредованно, колебания самой упругой мембраны. Эти колебания, энергия которых и является источником диспергирования лекарственных препаратов в свою очередь вызывают колебания жидкости, в которой растворены лекарственные препараты. Таким образом осуществляется процесс диспергирования применяемых растворов лекарственных препаратов. Данная схема выбрана потому, что непосредственное воздействие энергии ультразвуковых колебаний пьезоэлемента может привести к деструкции растворенного в жидкости лекарственного препарата. Аэрозольные частицы лекарственного препарата, захваченные потоком воздуха из воздухопровода 9, поступают по выходному патрубку диспергатора 6 к блоку ионизации 5, происходит их прямая непосредственная ионизация, и на выходе ионизатора образуются отрицательно заряженные аэрозольные частицы лекарственного препарата. Фракционно-дисперсный состав частиц определяется режимом работы диспергатора 4 и типом используемого аэрозольного фильтра 8:
- изменение рабочей частоты в диапазоне от 100 КГц до 10 МГц и амплитуды механических колебаний пьезоэлемента обеспечивает механическую добротность Q_m = 50-1000 и коэффициент электромеханической связи K_ik = 0,2-0,7 и, опосредованно, фрикционно-дисперсный состав аэрозоля в диапазоне 0,1-50 мкм.With the removable unit 2 removed, the aerosol filter 8 is removed, the drug solution is poured into the dispersant cup 4 into the cavity between the elastic membrane and the aerosol filter 8 so that the distance between the solution surface and the aerosol filter is approximately 1/3 of the distance between the elastic membrane and the aerosol filter , then an aerosol filter 8 is installed, after which the replaceable unit 2 is mounted on the main unit 1. Thermostat 10 is turned on first, and after a few minutes, when it reaches a predetermined temperature regime (as indicated by the light indication of the electronic control unit 11 (not shown in the drawing)) - fan 3, ionization unit 5 and dispersant 4. Ultrasonic vibrations, the source of which is piezoelectric element 4c, cause vibrations of the liquid poured into the gap between it and elastic membrane 4a, and, indirectly, vibrations of the elastic membrane itself. These fluctuations, the energy of which is the source of the dispersion of drugs, in turn, cause fluctuations in the liquid in which the drugs are dissolved. Thus, the process of dispersing the applied solutions of drugs is carried out. This scheme was chosen because the direct influence of the energy of the ultrasonic vibrations of the piezoelectric element can lead to the destruction of the drug dissolved in the liquid. Aerosol particles of the drug, captured by the air flow from the air duct 9, pass through the outlet pipe of the dispersant 6 to the ionization unit 5, they are directly ionized directly, and negatively charged aerosol particles of the drug are formed at the ionizer output. The fractional-dispersed composition of particles is determined by the operating mode of dispersant 4 and the type of aerosol filter 8 used:
- a change in the operating frequency in the range from 100 KHz to 10 MHz and the amplitude of the mechanical vibrations of the piezoelectric element provides a mechanical quality factor Q _m = 50-1000 and an electromechanical coupling coefficient K _ik = 0.2-0.7 and, indirectly, the friction-dispersed composition of the aerosol in the range of 0.1-50 microns.

- в зависимости от типа используемого аэрозольного фильтра 8 аэрозольные частицы, как нейтральные, так и отрицательно заряженные, с диаметром больше определенного задерживаются или отсекаются указанным фильтром, а с диаметром меньше указанного - поступают в выходной патрубок диспергатора 6 и далее. - depending on the type of aerosol filter 8 used, aerosol particles, both neutral and negatively charged, with a diameter greater than a certain one are delayed or cut off by the specified filter, and with a diameter less than the specified one, they enter the outlet of the dispersant 6 and beyond.

В зависимости от схемы лечения обеспечиваются:
- концентрация аэрозольных частиц или их отрицательно заряженных ионов путем установления соответствующей кратности разбавления потока аэрозоля воздушным потоком вентилятора 3 вследствие изменения частоты вращения его лопастей;
- температура потока аэрозоля путем установления и поддержания в процессе лечебного сеанса требуемой температуры термостата 10.Depending on the treatment regimen, the following are provided:
- the concentration of aerosol particles or their negatively charged ions by establishing the appropriate ratio of dilution of the aerosol stream with the air flow of the fan 3 due to changes in the frequency of rotation of its blades;
- the temperature of the aerosol stream by establishing and maintaining during the treatment session the required temperature of the thermostat 10.

При этом отрицательные ионы лекарственного препарата поступают в дыхательные органы пациента. Регулирование диапазона фракционно-дисперсного состава аэрозольных частиц лекарственных препаратов обеспечивает соответствующую глубину проникновения (носоглотка, верхние отделы легких, нижние отделы легких). In this case, negative ions of the drug enter the respiratory organs of the patient. The regulation of the range of the fractionally dispersed composition of the aerosol particles of drugs provides the appropriate penetration depth (nasopharynx, upper parts of the lungs, lower parts of the lungs).

При индивидуальном лечении кожных покровов используется сауна. В этом случае перед включением устройства выходной штуцер 7 блока ионизации 5 соединяют с входным штуцером сауны. Включение устройства аналогично процедуре включения при лечении органов дыхания, описанной выше. Тип используемого препарата - водные растворы хлорида натрия, лечебно-профилактические средства и т.п., а также применение ионизатора - по медицинским показаниям (отрицательные ионы способствуют более скорому заживлению тяжелых ожогов; ожоговая поверхность быстрее заживает, уменьшаются боли, снижается потребность в болеутоляющих средствах), в том числе для больных в стадии рековалесценции и ремиссии и для здоровых пациентов - в качестве оздоравливающей физиотерапевтической процедуры. For individual treatment of the skin, a sauna is used. In this case, before turning on the device, the output fitting 7 of the ionization unit 5 is connected to the input fitting of the sauna. The inclusion of the device is similar to the inclusion procedure in the treatment of respiratory organs described above. The type of drug used - aqueous solutions of sodium chloride, therapeutic agents, etc., as well as the use of an ionizer - for medical reasons (negative ions contribute to faster healing of severe burns; the burn surface heals faster, pain decreases, the need for painkillers decreases ), including for patients in the stage of reconvalescence and remission and for healthy patients - as a healing physiotherapeutic procedure.

Claims

A device for receiving a stream of ionized aerosol of drugs containing a fan connected by an air duct to the outlet pipe of the dispersant, made in the form of a glass with a dispersion energy source installed in its lower part, and located in the thermostat, and an ionization unit mounted on the outlet pipe, characterized the fact that the dispersion energy source contains a piezoelectric element and an elastic membrane installed with a gap relative to each other, while the gap is filled with dkostyu at the top of the glass aerosol filter mounted, and the piezoelectric element, a fan, a thermostat and ionization unit corresponding connectors connected to the electronic control unit.