SE449698B

SE449698B - Apparatus for the preparation of a mist to be inhaled by a patient

Info

Publication number: SE449698B
Application number: SE8306464A
Authority: SE
Inventors: Jr C P Kremer
Original assignee: Mallinckrodt Inc
Priority date: 1982-03-25
Filing date: 1983-11-23
Publication date: 1987-05-18
Also published as: EP0105332A1; AT396423B; ES8403307A1; GB2128095A; CH660118A5; ES520954A0; JPH0353946B2; ZA832117B; IT8348001A0; NL8320128A; CA1245929A; AU1510883A; JPS59500431A; NZ203664A; EP0105332A4; PT76434B; PT76434A; IE54016B1; WO1983003342A1; SE8306464D0

Description

dl 449 698 2 med användning av en radioaktiv dimma som undviker svårigheterna med gaser samt de i samband med aeroso- ler upplevda problemen. Närmare bestämt har det visat sig att med användning av aerosoler, där partikelstor- leken hållas under ca l,2 pm och där vida huvuddelen av partiklarna är väl under l um, uppför sig dimman så gott som en gas och skapar ingen materialnederbörd eller hyperdeposition i den övre andningsvägen, farynx eller trakea. Därutöver fås en väsentligen likformig avsättning över hela lungan utan ackumulering vid luftvägsförgreningar, och patienten kan vara i vilket som helst läge och måste icke hålla andan under scan- ningsoperationen, varjämte god tid är tillgänglig för multipelsvepningar. Vidare kan isotopen, som är i aerosolform, efter utandning utfiltreras och säkert lagras till dess att radioaktiviteten får en säker nivå för bekväm avyttring. Radioaktiva gaser kan mot- satsvis icke filtreras, och stor omsorg krävs för upptagning och förvaring, vilket senare kräver längre tid jämfört med aerosoler. dl 449 698 2 using a radioactive fog that avoids the difficulties with gases and the problems experienced in connection with aerosols. More specifically, it has been found that using aerosols, where the particle size is kept below about 1.2 microns and where the vast majority of the particles are well below 11 microns, the mist behaves almost like a gas and creates no material precipitation or hyperdeposition in the upper respiratory tract, pharynx or trachea. In addition, a substantially uniform deposit is obtained over the entire lung without accumulation at airway junctions, and the patient can be in any position and must not hold his breath during the scanning operation, and plenty of time is available for multiple sweeps. Furthermore, the isotope, which is in aerosol form, can be filtered out after exhalation and safely stored until the radioactivity reaches a safe level for convenient disposal. Radioactive gases, on the other hand, cannot be filtered, and great care is required for uptake and storage, which later requires longer time compared to aerosols.

Uppfinningsapparaten är användbar som hjälp vid diagnostiserande av lungsjukdomar, och med den kan många fotografiska vyer av lungan upptecknas med ringa om något patientobehag. Apparaten medger bild-ventila- tionsstudier av lungan med kraftigt förbättrad upplös- ning och kontrast.The inventive apparatus is useful in assisting in the diagnosis of lung diseases, and with it many photographic views of the lung can be recorded with little or no patient discomfort. The device allows image-ventilation studies of the lung with greatly improved resolution and contrast.

Enligt uppfinningen göres bruk av en dimbildare, där den maximala partikelstorleken är väsentligen be- gränsad till l,2 um med en negligerbar kvantitet av partiklar som är större än 1,2 um. Ett envägs luftin- lopp är kopplat till dimbildarens utlopp och utloppet är också kopplat via en envägs flödesventil och ett T- eller Y-kopplingsstycke till ett munstycke eller ansiktsmask, genom vilken patienten inhalerar den av dimbildaren alstrade dimman. Den tredje eller avlopps- öppningen i kopplingsstycket innefattar en envägs flö- desventil för utgivning av dimma och luft som utandas N.-. ...._._._.__.____.... f i .__ . _. i ..___..-......~_.....___,..._._.--_. -___ 449 698 3 av patienten och ett filter för borttagande av den ra- dioaktiva dimman. Utflödet från filtret matas företrä- desvis till en lämplig behållare för lagring, till dess att radioaktiviteten avklingar till en för avyttring säker nivå. Eftersom dimbildaren vanligen drives kon- tinuerligt medelst en tryckluftsmatning, är också medel anordnade vid dimbildarens utlopp för att förhindra att alltför högt tryck uppbyggs under utandningsperio- derna.According to the invention, use is made of a mist former, where the maximum particle size is substantially limited to 1.2 μm with a negligible quantity of particles larger than 1.2 μm. A one-way air inlet is connected to the mist generator's outlet and the outlet is also connected via a one-way flow valve and a T- or Y-coupling piece to a nozzle or face mask, through which the patient inhales the mist generated by the mist generator. The third or drain opening in the coupling piece comprises a one-way flow valve for dispensing mist and air exhaled N.-. ...._._._.__.____.... f i .__. _. i ..___..-...... ~ _.....___, ..._._. - _. -___ 449 698 3 by the patient and a filter for removing the radioactive fog. The effluent from the filter is preferably fed to a suitable container for storage, until the radioactivity decays to a level safe for disposal. Since the mist former is usually operated continuously by means of a compressed air supply, means are also provided at the outlet of the mist generator to prevent excessive pressure from building up during the exhalation periods.

Ovanstående och andra ändamål och fördelar med uppfinningen kommer att framgå tydligare i den följande beskrivningen och tillhörande ritningar.The above and other objects and advantages of the invention will become more apparent from the following description and accompanying drawings.

Kort beskrivning av ritningarna Fig l är en sidovy, delvis i schematisk form, av en utföringsform av en apparat enligt uppfinningen; och fig 2 är en sidovy, delvis i schematisk form, av en modifikation av uppfinningen enligt fig l.Brief Description of the Drawings Fig. 1 is a side view, partly in schematic form, of an embodiment of an apparatus according to the invention; and Fig. 2 is a side view, partly in schematic form, of a modification of the invention according to Fig. 1.

Uppfinningens bästa utföringsform Ehuru användningen av radioaktiva aerosoler eller dimmor för diagnostisering av lungsjukdomar har före- slagits beroende på bekvämligheten och den relativt låga kostnaden, har proceduren hittills icke kommit till bruk, beroende på alltför omfattande avsättning av aerosolerna i stora lurtvägar, posterior farynx, trakea, buk och liknande. Det har också allmänt ansetts att en tillfredsställande radioaktiv dimma icke får blott innehålla partiklar större än 2 um med avseende _ på medelvärdesmassa-aerodynamisk diameter. Enligt upp- finningen, som nu skall beskrivas, har det visat sig att partikelstorleken icke endast bör vara sådan att den icke överskrider 1,2 um utan också att aerosolpar- tiklarna bör vara inom området ca 0,056 um - 1,2 um, med ungefär 90% av partiklarna mindre än l um. Under dessa förhållanden uppför sig aerosolen som en gas och de ställda ändamålen kan uppnås.Best Mode for Carrying Out the Invention Although the use of radioactive aerosols or mists for the diagnosis of lung diseases has been suggested due to the convenience and relatively low cost, the procedure has hitherto not been used due to excessive deposition of the aerosols in large urticaria, posterior pharynx, trachea , abdomen and the like. It has also been generally believed that a satisfactory radioactive mist must not only contain particles larger than 2 microns with respect to mean mass aerodynamic diameter. According to the invention, which will now be described, it has been found that the particle size should not only be such that it does not exceed 1.2 μm but also that the aerosol particles should be in the range of about 0.056 μm - 1.2 μm, with approx. 90% of the particles are smaller than 1 μm. Under these conditions the aerosol behaves like a gas and the set objectives can be achieved.

Vid framställning av aerosolen för produktion av 99m radioaktivitetssvepningar, har antingen teknetium- 70 449 698 4 -svavclkollnid eller ggm teknetium-dietylentriaminpenta- acetat fungerat tillfredsställande och har halverings- tider på ca 6 h, som ger tillräcklig tid för multipel- bildsvepningar men ändå en tillräckligt kort halverings- tid för bekväm deposition. Gaser icke endast erfordrar att patienten håller sin andning under en bildsvepning, något som ger tid till endast en svepning, utan kända tillfredsställande gaser, såsom krypton har en halve- ringstid på mindre än 30 s, vilket gör det svårt att fa tid till ens denna enda svepning, och former av märkt xenon har halveringstider på 4-30 dagar, som gör de- poneringen svår. De ovan nämnda teknetiumföreningarna är allmänt tillgängliga i kärnfysik-medicininstitutioner för rutinmässiga kliniska diagnostikprocedurer och följ- aktligen utgör en relativt billig och lättillgänglig aerosol för genomförande av ventilationssvepningar.In the preparation of the aerosol for the production of 99m radioactivity sweeps, either technetium sulfur carbonide or ggm technetium diethylenetriamine pentaacetate has worked satisfactorily and has half-lives of about 6 hours, which provides sufficient time for multiple image sweeps but still a sufficiently short half-life for convenient deposition. Gases not only require the patient to hold his breath during an image sweep, which provides time for only one sweep, but known satisfactory gases, such as krypton, have a half-life of less than 30 s, making it difficult to obtain time for even this. single sweep, and forms of labeled xenon have half-lives of 4-30 days, which makes disposal difficult. The above-mentioned technetium compounds are widely available in nuclear physics medical institutions for routine clinical diagnostic procedures and consequently constitute a relatively inexpensive and readily available aerosol for performing ventilation sweeps.

Det hänvisas nu till fig l, som illustrerar en partiellt schematisk vy av en utföringsform av apparaten enligt uppfinningen, varvid dimbildaren har den gene- rella hänvisningsbeteckningen 10 och inkluderar ett tryckgasinlopp ll och ett utlopp 12. Dimbildaren kan ha vilket som helst önskat utförande, ehuru i detta illustrerade utföringsexempel huset innefattar en läm- plig reservoar, en aspirator för alstring av dimma, och gasen, såsom syrgas eller luft, bör matas med en flödeshastighet på ca 6-10 l/min. I detta utförings- exempel av uppfinningen är ett fyrvägskopplingsstycke 13 kopplat till utloppet 12 från dimbildaren 10 medelst en av sina armar 14. En envägs luftinloppsventil 15 är ansluten till en andra arm 16 av fyrvägskopplings- stycket l3, en andra envägs utloppsventil 17 och ett partikelfilter 18 är anslutna till en tredje arm 19 av fyrvägskopplingsstycket 13 och en fjärde arm 20 av detta kopplingsstycke 13 är ansluten till en slang 21, som har en bälgkonfiguration 20 för matning av aerosolen till patienten. Det föredrages att dimbildaren l0 och fyrvägskopplingsstycket 13 är inneslutna i en behållare 449 698 22 av bly eller annat strålningsskärmande material, eftersom dimbildaren kommer att innehålla en radioaktiv vätska.Reference is now made to Fig. 1, which illustrates a partially schematic view of an embodiment of the apparatus according to the invention, the mist former having the general reference numeral 10 and including a pressurized gas inlet 11 and an outlet 12. The mist former may have any desired embodiment, although In this illustrated embodiment, the housing comprises a suitable reservoir, an aspirator for generating mist, and the gas, such as oxygen or air, should be fed at a flow rate of about 6-10 l / min. In this embodiment of the invention, a four-way coupling piece 13 is connected to the outlet 12 of the mist former 10 by means of one of its arms 14. A one-way air inlet valve 15 is connected to a second arm 16 of the four-way coupling piece 13, a second one-way outlet valve 17 and a particulate filter 18 are connected to a third arm 19 of the four-way connector 13 and a fourth arm 20 of this connector 13 is connected to a hose 21, which has a bellows configuration 20 for feeding the aerosol to the patient. It is preferred that the mist generator 10 and the four-way connector 13 be enclosed in a container 449 698 22 of lead or other radiation shielding material, since the mist generator will contain a radioactive liquid.

Utloppsänden av slangen 2l är ansluten till en tredje envägsventil 23, som kan vara innehållen i en andra behållare 24, som också är formad av bly eller annat strålningsskärmande material. Utloppet fran en- vägsventilen 23 är kopplat till den ena armen 25 av ett Y-kopplingsstycke 26, som är placerat inuti behålla- ren 24, och den andra armen 27 av Y-kopplingsstycket är kopplat till en flexibel slang 28 liknande slangen 21. Ett munstycke 29 för patienten är fäst på slangens 28 ände så att patienten bekvämt kan inandas dimman som alstras av dimbildaren 10, tillsammans med luft som inträder i envägsventilen 15. Ehuru ett enkelt mun- stycke 29 visas, kan en lämplig ansiktsmask ersätta munstycket, om så önskas. Envägsventilen 23 kan ha vil- ken som helst önskad utföringsform och kan företrädesvis inställas så att den förhindrar strömming när atmos- färstryck råder på nedströmssidan av ventilen och sörjer för fri strömning när nedströmstrvcket är reducerat under den tid som patienten inhalerar.The outlet end of the hose 21 is connected to a third one-way valve 23, which may be contained in a second container 24, which is also formed of lead or other radiation shielding material. The outlet of the one-way valve 23 is connected to one arm 25 by a Y-coupling piece 26, which is placed inside the container 24, and the other arm 27 of the Y-coupling piece is connected to a flexible hose 28 similar to the hose 21. A nozzle 29 for the patient is attached to the end of the tubing 28 so that the patient can comfortably inhale the mist generated by the mist former 10, along with air entering the one-way valve 15. Although a simple nozzle 29 is shown, a suitable face mask may replace the nozzle, if so. desired. The one-way valve 23 can have any desired embodiment and can preferably be adjusted to prevent flow when atmospheric pressure prevails on the downstream side of the valve and provide free flow when the downstream pressure is reduced during the time the patient inhales.

Vid utnyttjande av aerosoler för ventilationsvep- ningar kan patienten inandas och utandas flera gånger för säkerställande av att den radioaktiva dimman har likformigt avsatts över hela lungan. Under utandnings- perioderna utandas patienten genom munstycket eller ansiktsmasken och genom slangen 28. Eftersom envägs- ventilen 23 förhindrar returströmning av dimman, kommer den utandade aerosolen att passera genom Y-kopplinqs- styckets 26 arm 30, en envägsventil 31 och ett filter 32, och den utandade luften och/eller gasen utges genom röret 33. Filtret 32 kvarhåller den av patienten ut- andade aerosolen och kvarhäller den utfiltrerade aero- solen till dess att radioaktivitetens nivå har minskat till en säker nivå för deponering. Under andningsperio- den förblir ventilen 23 stängd, och det är därför önsk- IC 4-49 698 6 värt att förhindra uppbyggandet av alltför höga tryck inuti slangen 21, förorsakat av att komprimerad luft inträder genom inloppet ll till dimbildaren 10. Detta uppnås genom att slangen 21, som har ett bälgarrange- s mang, strävar att expandera och på så sätt begränsa trycket. Om så önskas kan envägsventilen 17 användas och inställas så, att den verkar som en avlastnings- “ ventil, begränsande maximitrycket i slangen 21. När avlastningsventilen 17 används, anordnas ett aerosol~ filter 18 för utfiltrering och kvarhâllande av aeroso- len, och den kvarvarande gasen utges genom röret 34.When using aerosols for ventilation, the patient can be inhaled and exhaled several times to ensure that the radioactive mist has been uniformly deposited over the entire lung. During the exhalation periods, the patient exhales through the mouthpiece or face mask and through the tubing 28. Since the one-way valve 23 prevents backflow of the mist, the exhaled aerosol will pass through the arm 30 of the Y-coupling piece 26, a one-way valve 31 and a filter 32, and the exhaled air and / or gas is discharged through the tube 33. The filter 32 retains the aerosol exhaled by the patient and retains the exhaled aerosol until the level of radioactivity has decreased to a safe level for deposition. During the breathing period, the valve 23 remains closed, and it is therefore desirable to prevent the build-up of excessive pressures inside the hose 21, caused by compressed air entering through the inlet 11 to the mist former 10. This is achieved by the hose 21, which has a bellows arrangement, strives to expand and thus limit the pressure. If desired, the one-way valve 17 can be used and adjusted to act as a relief valve, limiting the maximum pressure in the hose 21. When the relief valve 17 is used, an aerosol filter 18 is provided for filtering out and retaining the aerosol, and the remaining the gas is discharged through the pipe 34.

Om så önskas kan rören 33 och 34 hopkopplas och få leda till en behållare som kvarhàller gasmaterialet till dess att radioaktiviteten har minskat till en nivå som medger normal deponering.If desired, the tubes 33 and 34 can be interconnected and lead to a container which retains the gas material until the radioactivity has decreased to a level that allows normal disposal.

Dimbildaren 10 kan ha vilken som helst önskad form, förutsatt dock att aerosolpartiklarna som den alstrar är inom de ovan nämnda gränserna. En sådan dimbildare, som sålunda uppfyller de ovan ställda kraven på dimman, illustreras och beskrivs i US-A-4 116 387.The mist former 10 may be of any desired shape, provided, however, that the aerosol particles which it produces are within the above-mentioned limits. Such a mist generator, which thus meets the above requirements for the mist, is illustrated and described in US-A-4 116 387.

Fig 2 illustrerar en modifierad utföringsform av uppfinningen, där.en fälla för stora partiklar är inklu- derad, för det fall att den speciella dimbildare 10 som används kan ha ett alltför stort antal av stora partiklar.Fig. 2 illustrates a modified embodiment of the invention, in which a trap for large particles is included, in the event that the particular mist former 10 used may have an excessive number of large particles.

I figurerna har mot varandra svarande element samma hänvisningsbeteckningar.In the figures, corresponding elements have the same reference numerals.

I fig 2 kan observeras, att armen 20 som sträcker sig från fyrvägskoplingsstycket 13 är uppätkrökt och mottar den vertikala armen av ett knästycke 35, som har ett flertal snedställda bafflar 36. utloppsarmen av knästycket 35 är kopplat till bälgslangen 2l för matning av dimma till en patient.In Fig. 2, it can be observed that the arm 20 extending from the four-way coupling piece 13 is curved upwards and receives the vertical arm of a knee piece 35, which has a plurality of inclined baffles 36. the outlet arm of the knee piece 35 is connected to the bellows hose 21 for feeding mist to a patient.

Den horisontella /4 1 Baffelarrangemanget inuti knästycket 35 ger en slingerbana för dimman, något som resulterar i att de större partiklarna beroende på sin större massa kolli- derar med någon av bafflarna och separeras från resten 449 698 7 av aerosolen. Dessa större partiklar återbildas till en vätska och kommer automatiskt att rinna tillbaka till dimbildaren och på nytt inträda i dennas vätske- reservoar. Om så önskas kan en separat avtappning an- vändas för återförande av denna vätska direkt till re-- servoaren eller till en individuell mottagare.The horizontal / 4 1 Baffle arrangement inside the knee piece 35 provides a meandering path for the fog, which results in the larger particles due to their larger mass colliding with one of the baffles and being separated from the rest 449 698 7 by the aerosol. These larger particles are regenerated into a liquid and will automatically flow back to the mist former and re-enter its liquid reservoir. If desired, a separate drain can be used to return this liquid directly to the reservoir or to an individual receiver.

Apparaten för åstadkommande av lungsvepningar under användande av en aerosol har visat sig ytterst effektiva icke endast vad avser minskade kostnader och bekvämlighet för patienten, utan de har också väsentligt förbättrat bildscanningstekniken, något som mycket underlättar diagnostiserandet av bestämda sjukdomar som involverar hela lungan.The apparatus for producing lung scrapings using an aerosol has been found to be extremely effective not only in reducing costs and convenience for the patient, but they have also significantly improved the image scanning technique, which greatly facilitates the diagnosis of certain diseases involving the entire lung.

Ehuru uppfinningen är speciellt användbar för åstad- kommande av scanningsbilder av lungan, är den naturligt- vis användbar för medicinsk behandling av lungsjukdomar.Although the invention is particularly useful for providing scan images of the lung, it is, of course, useful for the medical treatment of lung diseases.

Exempelvis kan sättet och apparaten användas för be- handling av lungan med antimikrobiella medel, antifungösa medel, märkta anticancermediciner och liknande. Sättet och apparaten är också användbara för provokativa allergi- tester för bestämmande av kroppens reaktion, exempel- vis gentemot histaminer och antigener såsom Ambrosia- släktet.For example, the method and apparatus can be used to treat the lung with antimicrobial agents, antifungal agents, labeled anticancer drugs and the like. The method and apparatus are also useful for provocative allergy tests to determine the body's reaction, for example to histamines and antigens such as the Ambrosia genus.

Ehuru endast en del utföringsformer av uppfinningen har illustrerats och beskrivits, är det uppenbart att modifikationer och ändringar kan göras utan frångående av uppfinningsramen.Although only some embodiments of the invention have been illustrated and described, it is apparent that modifications and changes may be made without departing from the scope of the invention.

Claims

10 15 20 25 30 35 449 698 PATENT REQUIREMENTS

Apparatus for producing a mist to be inhaled by a patient and having gas properties to facilitate filling of the entire lung with substantially uniform deposition across all lung airways, characterized by a per se known aerosol generator (10) having ability to produce an aerosol from a preferably radiolabeled liquid by means of pressurized gas, where the size of the aerosol particles is in the range 0.056-1.2 μm, with the majority of the particles less than 1 μm, which aerosol generator has an outlet (12), a conduit (20, 21) connected to a pressure limiting means (17, 21) and further connected at one end to said. outlet, a one-way flow valve (15) communicating with said conduit for admitting ambient air therein, a second one-way flow valve (23) connected to the other end of said conduit, a second conduit (25, 27), connected to said second flow valve (23) and terminating with an outlet (28) through which the patient inhales and exhales fog, a third one-way flow valve (31) connected to the second conduit and arranged to allow flow in direction opposite to the flow direction of the first and second valves, so that on inhalation the patient draws mist from the aerosol generator and on exhalation the exhaled mist will be discharged through the third flow valve.

Apparatus according to claim 1, comprising a separator (36) arranged to capture large aerosol particles and connected between the outlet (12) of the aerosol generator (10) and the first conduit (21).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure limiting means comprises an accordion bellows-like wall (21) on the first conduit (20, 21). 10 449 698 9

Apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the pressure limiting means comprises a pressure relief valve (17) which communicates with the outlet from the aerosol generator (10).

Apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the third flow valve (31) comprises a filter (32) for removing aerosol particles but which transmits gas, such as air or oxygen, which is combined with the aerosol particles. .

Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the pressure relief valve (17) is combined with a filter (18) for aerosol particles, which filter transmits gas, such as air or oxygen, which is combined with the aerosol particles.