Настоящее изобретение относится к способу и устройству для введения аэрозольного распыленного жидкого или твердого лекарственного средства либо паров в дыхательные пути пациента, а более конкретно изобретение относится к усовершенствованному распылителю лекарственного средства, который обеспечивает аэрозоль более эффективно и с улучшенной равномерностью размеров частиц.
Медицинские распылители лекарственных средств для генерирования мелко распыленного или аэрозольного жидкого лекарственного средства, которое может вдыхать пациент, являются широко известными и используемыми для лечения определенных состояний и болезней.
Распылители применяют в процедурах для находящихся в сознании, самопроизвольно дышащих пациентов и для управляемо ингалируемых пациентов.
В некоторых распылителях газ и жидкость смешивают и направляют против заслонки. В результате жидкость превращена в аэрозоль, т.е. жидкость образует мелкие частицы, которые взвешены в воздухе. Этот аэрозоль жидкости может затем вдыхаться в дыхательные пути пациента. Одним из способов смешения газа и жидкости является пропускание быстро движущегося потока по наконечнику с отверстиями жидкостной трубки. Отрицательное давление, создаваемое потоком сжатого газа, является фактором, который способствует вытягиванию жидкости из наконечника с отверстиями в поток газа и переходу ее в аэрозоль.
Некоторые учитываемые требования в конструкции и работе распылителей лекарственных средств включают регулирование дозировок и поддержание постоянного размера аэрозольных частиц. В обычной конструкции распылителя газ под давлением может осуществлять увлечение жидкости против заслонки на непрерывной основе пока жидкость резервуара не истечет. Непрерывная аэрозолизация может приводить в результате к расходу аэрозоля во время выдоха пациента или во время задержки между вдохом и выдохом. Этот эффект может также усложнять регулирование дозировок, потому что может быть трудным количественное определение величины израсходованного аэрозоля. Кроме того, непрерывная аэрозолизация может отрицательно влиять на размер частиц и/или плотность. В дополнение к этому, может быть избыточная потеря медикамента при конденсации на распылителе или мундштуке во время периодов невдыхания. С другой стороны, прерывистая аэрозолизация может также влиять на размер частиц и плотность с прекращением и возобновлением аэрозолизации.
Имеются несколько других соображений, которые относятся к эффективности ингаляторной терапии. Например, предполагалось, что ингаляторная терапия является более эффективной, когда генерирование аэрозольных частиц является сравнительно равномерным, т. е. получение частиц особого размера, частиц в пределах в каком-то диапазоне размеров и/или частиц, значительный процент которых находится в каком-то диапазоне размеров. Один из диапазонов размеров частиц, который рассматривался подходящим для терапии вдыхания, включает диапазон примерно в 0,5-2 микрона. Другие диапазоны размеров частиц могут быть подходящими или предпочтительными для специальных применений. В общем, капли больших и малых размеров должны быть сведены к минимуму. Учитывалась также желательность того, что для некоторых случаев терапии значительная доля, например свыше 75% аэрозольных частиц, была менее 5 микрон, в зависимости от требуемой площади осаждения частиц в дыхательном тракте. В дополнение, может иметь свое преимущество для распылителя лекарственного средства способность генерировать большое количество аэрозоля быстро и равномерно так, чтобы надлежащая доза могла быть введена. Соответственно, с учетом этих соображений существует потребность в усовершенствованном распылителе лекарственного средства.
Краткое изложение сущности изобретения
Настоящее изобретение предлагает способ и устройство для введения аэрозольного жидкого или твердого лекарственного средства либо пара в пациента. В соответствии с одним из аспектов настоящее изобретение включает распылитель лекарственного средства, который вырабатывает аэрозоль во время вдыхания, а иногда - во время вдыхания и выдыхания, что может быть использовано как пациентами при вентиляции легких, так и непроизвольно дышащими пациентами.
В соответствии с другим аспектом изобретения предусмотрен распылитель лекарственного средства, который чувствителен к давлению, так что аэрозолизация скоординирована с естественным физиологическим циклом пациента, таким как дыхательный цикл пациента. В одном из вариантов элемент смещения, такой как мембрана, перемещает отклоняющий элемент.
В соответствии с еще одним аспектом предусмотрен распылитель лекарственного средства, имеющий кольцевой жидкостный насадок, который диспергирует аэрозоль в радиальном направлении в ответ на поток сжатого газа из газового насадка, расположенного концентрически первому насадку.
И еще в одном аспекте изобретения предусмотрен распылитель лекарственного средства, имеющий камеру с множественными жидкостными насадками и/или газовыми насадками, расположенными в ней. Множественные насадки могут быть кольцевыми насадками. Может быть предусмотрен отклоняющий элемент для направления газа через множественные жидкостные насадки.
В следующем аспекте изобретения резервуар распылителя включает верхний (широкий) участок и нижний (узкий) участок для применения сравнительно равномерного давления на жидкостном насадке, которое вытягивает жидкость из резервуара.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 изображает вид сбоку с частичным разрезом первого варианта распылителя лекарственных средств в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.1А - разрез распылителя по фиг.1, показанного в цикле вдыхания.
Фиг.2 - разрез сборки сопла распылителя по фиг.1.
Фиг. 3 - вид сверху в разрезе распылителя по фиг.1 по линии 3-3' (без заслонки).
Фиг.4 - изометрический вид верхнего участка распылителя по фиг.1.
Фиг. 4А - изометрический вид верха распылителя, показанного в цикле вдыхания по фиг.1А.
Фиг.5 - разрез второго варианта распылителя настоящего изобретения.
Фиг.6 - разрез донной части вытяжной трубы варианта по фиг.5.
Фиг.7 - разрез, подобный фиг.6, показывающий альтернативный вариант донной части вытяжной трубы распылителя, показанного на фиг.5.
Фиг. 8 - разрез участка распылителя по фиг.5, показывающий кольцо отклоняющего элемента.
Фиг.9 - разрез, подобный фиг.8, показывающий альтернативный вариант устройства кольца отклоняющего элемента для варианта распылителя по фиг.5.
Фиг.10 - разрез, подобный фиг.8, показывающий другой альтернативный вариант устройства кольца отклоняющего элемента.
Фиг.11 - разрез третьего варианта распылителя по настоящему изобретению.
Фиг.12 - вид сверху сборки сопла варианта по фиг.11.
Фиг.13 - сечение варианта по фиг.11 по линии 13-13'.
Фиг.14 - сечение распылителя по четвертому варианту.
Фиг.15 - сечение распылителя по пятому варианту.
Фиг.16 - сечение распылителя по шестому варианту.
Фиг. 17А и 17В показывают сечения седьмого варианта настоящего изобретения.
Подробное описание предпочтительных вариантов
I. Первый вариант
Первый предпочтительный вариант распылителя 10 показан на фиг.1.
Распылитель 10 является распылителем небольшого объема и включает корпус или контейнер 12, образующий внутреннюю камеру 14. Корпус 12 образован участком боковой стенки цилиндрической формы 18, верхним участком 20 и донным участком 22. Компонентные части корпуса 12 могут быть составлены из отдельных множественных кусков материала, которые соединены вместе посредством сварки, адгезивов и т.д. или (что более предпочтительно) некоторые компонентные части могут быть образованы из отдельного куска материала способом инжекционной формовки. Например, донный и боковые участки 22 и 18 могут быть образованы из отдельных кусков, которые соединены вместе, или предпочтительно эти части могут быть образованы из одного куска формованного пластика. Любой ряд пластиков может быть подходящим, включая поликарбонат или поликарбонатные смеси. Крышка 21 съемно установлена на верхнем участке корпуса 12 посредством защелочного устройства крышки, резьбового закручивания, винтов и крепежных средств других типов. Корпус 12 - примерно 6 см по высоте и имеет диаметр примерно в 4 см.
Нижний участок 23 камеры 14 служит в качестве резервуара для содержания текучей среды 25 для аэрозолизации, такой как раствор, содержащий лекарственное средство. В нижнем участке 23 корпуса 12 находится сборка сопла 24. По фиг.1-3 сборка сопла 24 выступает вниз от камеры 14 корпуса 12 к фитингу 28, расположенному вне камеры 14 на донной стороне 22 корпуса 12. Фитинг 28 подогнан по размерам для присоединения к подаче 27 сжатого газа через обычные трубки 29. Сжатый газ может подаваться любым подходящим источником, таким как обычная газоподача, используемая в больницах: насос, компрессор, баллончик, фильтрующая коробка и т.д.
Сборка сопла 24 состоит из внешнего трубчатого элемента 30 и внутреннего трубчатого элемента 32. Внутренний трубчатый элемент 32 имеет канал 34, который идет от отверстия 36 в донном конце фитинга 28 к насадку газового выхода 38, расположенному на верхнем конце 39 сборки сопла 24. Внутренний трубчатый элемент 32 расположен во внутреннем канале 40 внешнего трубчатого элемента 30 так, что он сцентрирован в последнем. Канал 42 образован канавками или прорезями на внешней поверхности внутреннего трубчатого элемента 32 и/или внутренней поверхности внешнего трубчатого элемента 30. Канал 42 проходит от отверстия 44 в резервуаре 23 нижнего участка камеры 14 к насадку жидкостного выхода 46, расположенному на верхнем конце 39 сборки сопла 24. Канал 42 служит для подачи жидкого лекарственного средства из резервуара 23 в донной части камеры 14 к насадку выхода жидкости 46 на верхней части сборки сопла 24. (В альтернативном варианте канал 42 может быть образован пространствами или участками между ребрами на внешней поверхности внутреннего трубчатого элемента 32 и/или внутренней поверхности внешнего трубчатого элемента 30.)
Как показано на фиг.3, насадок выхода жидкости 46 имеет кольцевую форму по торцевым концам внешнего трубчатого элемента 30 и внутреннего трубчатого элемента 32 сборки сопла 24. Насадок выхода газа 38 имеет круглую форму и расположен концентрично кольцевому жидкостному насадку. В одном варианте насадок выхода газа 38 имеет диаметр примерно 0,022 дюйма (0,05588 см), а жидкостного выходного насадка 46 - 0,11-0,125 дюйма (0,2794-0,3175 см) с внутренним диаметром примерно в 0,084 дюйма (0,21336 см). Эти размеры приведены в качестве примера, и распылитель может быть изготовлен с другой требуемой размерностью.
Верхний конец 39 сборки сопла 24 образован верхними концами, внешним и внутренним, трубчатых элементов 30 и 32. В настоящем варианте верхний конец 39 является в общем плоской поверхностью с диаметром примерно в 0,18 дюйма (0,4572 см). В альтернативных вариантах верхний конец 39 может иметь форму, отличную от плоской, например, внутренний трубчатый элемент 32 может отстоять от внешнего трубчатого элемента 30 таким образом, что жидкостный насадок 46 расположен ниже газового насадка 38.
Сборка сопла 24 или участок ее могут быть выполнены как часть корпуса 12 из одного куска материала при инжекционном формовании. Например, внутренний трубчатый элемент 32 может быть выполнен из того же куска формованного пластика, что и дно корпуса 12.
По фиг.1 распылитель 10 включает также вытяжную трубу 50. Вытяжная труба 50 расположена в верхнем участке камеры 14 над жидкостным резервуаром 23. Вытяжная труба 50 включает трубчатый корпус 51, который образует внутренний канал 52, проходящий от отверстия входа 56 в крышке корпуса 21 к отверстию выхода 58 в донной стенке в трубчатом корпусе 51. Таким образом, вытяжная труба 50 служит входным каналом для окружающего воздуха в камеру 14. Входное отверстие 56 сообщается с окружающим воздухом (через каналы заглушки рабочего органа, как описано ниже), а выходное отверстие 58 сообщается с камерой 14.
На нижнем конце вытяжной трубы 50 имеется дивертор 60. Отклоняющий элемент 60 может быть выполнен из того же куска формованного пластика, что и труба 50, или, как вариант, элемент 60 может быть выполнен из отдельного куска материала, который прикреплен подходящими средствами к остальной части трубы 50. (Может быть также предусмотрено, что функция элемента 60 осуществляется пневматически, например противостоящим источником газа, расположенным непосредственно против сопла). Элемент 60 расположен непосредственно против насадка газового выхода 38 и насадка жидкостного выхода 46, расположенных в верхнем конце 39 сопла 24. Элемент 60 перемещаем таким образом, что расстояние между элементом 60 и верхней поверхностью 39 сопла 24 может быть изменено. Элемент 60 имеет форму плоского круга с диаметром примерно в 0,18 дюйма (0,4572 см), так что он проходит по газовому и жидкостному насадкам 38 и 46 к кромке верхней поверхности 39 сопла 24.
Вытяжная труба 50 присоединена к корпусу 12. Конкретно, труба 50 прикреплена к верхнему участку 20 корпуса 12 посредством мембраны или диафрагмы 64.
Мембрана 64 представляет собой кольцеобразный элемент из гибкого упругого материала, такого как силиконовая резина. Внешний обод мембраны 64 закреплен в канавке на верхнем участке 20 корпуса 12 и/или крышки 21. Внутренний обод мембраны 64 закреплен в щели, образованной двумя частями вытяжной трубы 50. Мембрана 64 имеет прокатный профиль в сечении, как показано на фиг. 1. Это позволяет мембране 64 действовать как качающаяся диафрагма. Мембрана 64 допускает ограниченное движение трубы 50. Труба 50 присоединена к мембране 64 таким образом, что мембрана 64 смещает трубу 50 от сопла 24, как показано на фиг. 1. При установке, показанной на фиг. 1, нижняя часть трубы 50 отстоит примерно на 0,15 дюйма (0,381 см) от верхней поверхности сопла 24.
На верхнем конце вытяжной трубы 50 расположен рабочий орган 68. Рабочий орган 68 присоединен к трубчатому корпусу 51 сборки вытяжной трубы 50 и проходит через отверстие 56 в верхней части корпуса 12 на крышке 21. Рабочий орган 68 включает закрытую верхнюю сторону с одним или более открытыми каналами 72.
По фиг. 4 на сторонах корпуса рабочего органа 68 расположены индикаторы 69А и 69В. Индикаторы 69А и 69В могут быть выполнены из цветовых отметок или параллельных колец на сторонах рабочего органа 68. В предпочтительном варианте индикатор 69А красного цвета и расположен рядом с верхней стороной корпуса распылителя 12. Индикатор 69В предпочтительно зеленого цвета и расположен рядом и над индикатором 69А.
В камере 14 на нижнем конце трубы 50 находится колоколообразный отражательный элемент 74. Элемент 74 проходит от отверстия 58 в нижней части канала вытяжной трубы 51 вовне по направлению к внутренней стенке цилиндрического участка 18 корпуса 12. Отражательная перегородка 74 включает горизонтальный участок 75 и вертикальный участок 76, который направлен вниз от горизонтального участка 75 к верхней части сопла 24. Перегородка 74 имеет открытую нижнюю сторону, создавая воздушный канал вокруг нижней стороны цилиндрической вертикальной стенки 76.
Как упомянуто выше, элемент 60 перемещаем относительно сопла 24. Настоящий вариант предусматривает устройство для ограничения хода элемента 60 относительно сопла 24. Это может осуществляться несколькими путями. В настоящем варианте движение элемента 60 к соплу 24 ограничено одним или несколькими стопорными пальцами 80. Стопорные пальцы 80 выступают от донного участка 22 корпуса. В данном варианте имеются три стопорных пальца. Верхние концы стопорных пальцев 80 отстоят от нижнего конца вертикальной стенки 76 перегородки 74. В силу того, что вытяжная труба 50 перемещаема вертикально, благодаря ее соединению с корпусом 12 посредством гибкой мембраны 64, стопорные пальцы 80 обеспечивают нижний предел движения вытяжной трубы 50. В настоящем варианте стопорные пальцы расставлены таким образом, что когда нижняя кромка вертикальной стенки перегородки 74 входит в соприкосновение со стопорными пальцами 80, создается пространство "h" между элементом 60 и верхней поверхностью сборки сопла 24. В предпочтительном варианте пространство "h" составляет приблизительно 0,025-0,045 дюйма (0,0635-0,1143 см) или более, предпочтительно 0,03-0,04 дюйма (0,0762-0,1016 см), а наиболее предпочтительно приблизительно 0,033 дюйма (≈0,08382 см).
В альтернативных вариантах движение дивертора 60 к соплу 24 может быть ограничено другими средствами, отличными от стопорных пальцев. Например, если корпус выполнен способом инжекционного формования, уступы, заплечики, ребра или другие конструктивные элементы могут быть выполнены вдоль стенок корпуса для ограничения хода вниз вытяжной трубы и/или элемента 60.
Кроме того, в камере 14 расположено отклоняющее кольцо 82. Отклоняющее кольцо 82 находится на внутренней стенке цилиндрического участка 18 корпуса 12. В частности, отклоняющее кольцо 82 расположено смежно перегородке 74. Отклоняющее кольцо 82 имеет размерность, определяющую зазор 86 вокруг перегородки 74. Отклоняющее кольцо 82 служит для задерживания больших капель жидкости, которые могут образовываться на внутренней стенке корпуса 12, и отклонения больших капель обратно в резервуар 23 в донной части корпуса 12. В дополнение, отклоняющее кольцо 82 служит для обеспечения сравнительно извилистой траектории для потока аэрозольных частиц от нижнего участка камеры 14 к верхнему участку. Эта извилистая траектория служит также для уменьшения наличия больших частиц и способствует образованию частиц более равномерной размерности.
Как упоминалось выше, дно камеры 14 служит в качестве резервуара 23 для жидкости, подлежащей аэрозолизации. В настоящем варианте резервуар имеет воронкообразную форму для направления жидкости, подлежащей аэрозолизации, вниз ко входу 44. Резервуарный участок камеры 14 образован, по крайней мере, двумя участками или уступами. В настоящем варианте верхний участок 88 резервуара сравнительно широкий - примерно того же диаметра, что и диаметр цилиндрического участка 18 корпуса 12, например 2,36 дюйма (5,9944 см). Верхний участок 88 сравнительно мелок, например 0,3125-0,25 дюйма (0,79375-0,635 см). Верхний участок 88 резервуара воронкообразно сведен на конце к нижнему участку 90 (или вторичному колодцу) резервуара. Нижний участок 90 сравнительно узок, но сравнительно глубок, например 0,25 дюйма (0,635 см). Нижний участок 90 резервуара несколько шире, например 0,625 дюйма (1,5875 см), чем внешний диаметр сопла 24. Отверстие 44, из которого вытягивается жидкость, расположено в дне нижнего участка 90 резервуара. В настоящем варианте резервуар 23 также включает промежуточный участок 92, расположенный между верхним участком 88 и нижним участком 90. Промежуточный участок 92 резервуара 23 имеет высоту и ширину по этим верхним и нижним участкам.
В варианте распылителя лекарственного средства, показанного на фиг.1, сравнительные размеры и габариты верхнего, нижнего и промежуточного участков резервуара 23 имеют свое значение в генерировании аэрозоля, где размер частиц аэрозоля и выход сравнительно равномерны. Как описано ниже, жидкость в резервуаре 23 вытягивается через отверстие 44 и по жидкостному каналу 42 отрицательным давлением, вызываемым потоком газа по жидкостному насадку 46. Сила всасывания, создаваемая газовым потоком, вытягивает жидкость из резервуара к верху сопла и захватывает жидкость с определенной скоростью в воздушный поток. С аэрозолизацией жидкости уровень жидкости в резервуаре снижается и этим непосредственно увеличивается расстояние, через которое жидкость должна быть вытянута из резервуара к насадку на вершине сопла. С увеличением расстояния от уровня поверхности жидкости к вершине сопла требуется больше энергии для вытягивания жидкости к жидкостному насадку на вершине сопла 24. Если допустить, что давление газа относительно постоянно, это увеличение расстояния может вызывать уменьшение потока жидкости через жидкостный насадок, что, в свою очередь, может влиять на равномерность размера аэрозольных частиц и скорость.
Вариант распылителя лекарственного средства по фиг.1 снижает этот возможный отрицательный эффект. В варианте по фиг.1 сравнительно большая часть жидкости содержится в верхней части 88 резервуара, а сравнительно меньшая часть жидкости содержится в нижней части 90 резервуара. Поскольку большой участок 88 резервуара является широким и сравнительно мелким, поверхностный уровень жидкости в резервуаре изменяется сравнительно немного, так как жидкость в этом участке резервуара вытягивается вниз. Поэтому требуется небольшое изменение в энергии для вытягивания этого количества жидкости из резервуара к жидкостному насадку 46, когда эта часть жидкости исчерпывается. Когда вся жидкость в верхнем участке 88 резервуара аэрозолизирована, оставшаяся жидкость в нижнем участке 90 резервуара вытягивается в жидкостный канал 42, а высота поверхности жидкости быстро падает. Однако, поскольку нижний участок 90 резервуара сравнительно узок, он содержит только малую часть жидкости, подлежащей аэрозолизации, существует сравнительно незначительное воздействие на размер аэрозольных частиц и выход из этой части жидкости.
Другим преимуществом, какое обеспечивается воронкообразной формой резервуара, является то, что сравнительно узкий размер нижнего участка 90 резервуара имеет меньшую площадь поверхности, направляя жидкость к отверстию 44. Это обусловливает то, что наибольшая часть или вся жидкость направляется к отверстию 44 с небольшими потерями.
Распылитель лекарственного средства 10 по фиг.1-3 может включать также датчик 89. Датчик 89 может быть прикреплен к корпусу 12 в любом удобном участке, таком как на крышке 21, как показано на фиг.1. Датчик 89 управляет рабочими циклами, управляя движением участка трубы 50 относительно корпуса 12. С датчиком 89 может быть использована любая подходящая техника, такая как электроника, пневматика или механика. Например, датчик может реагировать на изменение в емкостном сопротивлении с перемещением вытяжной трубы ближе и далее от верха корпуса. Как вариант, датчик может реагировать на включенный магнит или может замерять оптический параметр и т.д. Датчик 89 управляет циклами работы и обеспечивает счет, который наблюдается пользователем или обслуживающим лицом. Это позволяет пользователю или обслуживающему лицу рассчитать, как много медикамента было введено. Датчик 89 включает дисплей или подобное устройство для этой цели. В дополнение, датчик может также включать соответствующую программу для отчета о продолжительности, частоте, скорости и т.д. работы распылителя лекарственного средства. Эти параметры могут быть также предусмотрены для информирования пациента или обслуживающего лица относительно ввода медикамента. Этот вариант распылителя может также включать соответствующую программу для установления предела объема лекарственной терапии или лекарств, которые могут быть применены. Например, если распылитель используется для ввода лекарств для снятия болей, таких как морфин, распылитель лекарственного средства может быть запрограммирован на ограничение количеств таких лекарств, которые могут быть введены пациенту.
Вариант распылителя, показанный на фиг.1-3, приспособлен для использования непроизвольно дышащим пациентом так, что аэрозоль от распылителя лекарственного средства выводится к мундштуку или маске, используемым пациентом. Соответственно в верхнем участке камеры 14 размещен адаптер 99, имеющий выход 98, присоединенный к мундштуку 100. В альтернативных вариантах, как описано ниже, распылитель может быть использован с системами вентилирования, и вместо мундштука 100 выход 98 адаптера 99 будет присоединен к системе вентилирования.
Для работы распылителя 10 соответствующее количество жидкости, такой как лекарство или вода, помещается в резервуар камеры 14. Для заполнения резервуара жидкостью удаляют крышку 21, мембрану 64 и вытяжную трубу 50 и наполняют резервуар надлежащим количеством жидкости, затем устанавливают крышку 21, мембрану 64 и трубу 50 к корпусу 12. В предпочтительном варианте мембрана и вытяжная труба собраны вместе и будут съемными вместе как единое целое. (Альтернативно жидкость может быть помещена в резервуар через мундштук 100 или, кроме того, может быть предусмотрен распылитель, предварительно заполненный надлежащим количеством медикамента изготовителем, либо, в еще одном варианте, может быть предусмотрен распылитель с разгерметизируемым каналом заполнения.) Источник сжатого газа 27 присоединен к фитингу 28. Источник сжатого газа 27 может быть внешним источником, который подает газ со скоростью 4-10 литров в минуту в диапазоне 35-50 фунтов на кв. дюйм (2,38-3,4 атмосфер), хотя другие скорости и давления могут быть подходящими. Газ подается через канал 34 и выбрасывается из насадка выхода газа 38 в камеру 14. Однако на этой стадии до вдыхания пациентом газ проходит вверх от насадка выхода газа 38 и аэрозолизации не происходит, поскольку элемент 60 находится в положении неаэрозолизации. Мембрана 64 удерживает сборку вытяжной трубы 50, включая дивертор 60, в стороне от сопла 24. В положении неаэрозолизации расстояние между элементом 60 и верхней частью сопла составляет примерно 0,15 дюйма (0,381 см). На этом расстоянии зазор между элементом 60 и соплом 24 таков, что поток газа не создает достаточного отрицательного давления по жидкостному насадку 46 для вытягивания жидкости.
Для получения аэрозоля распылителем лекарственного средства подносят мундштук 100 ко рту. Когда пациент делает вдох, воздух вытягивается из камеры 14, понижая давление внутри корпуса 12. Низкое давление в камере 14 приводит к тому, что мембрана 64 изгибается, оттягивая трубу 50 вниз. Нижнее положение трубы 50 показано на фиг.1А. Движение вниз трубы 50 ограничено стопорными пальцами 80. Когда стопорные пальцы 80 ограничивают движение вниз трубы 50, элемент 60 отстоит на заданное расстояние "h" от верхней поверхности 39 сопла 24. В настоящем варианте зазор "h" составляет примерно 0,033 дюйма (≈0,08382 см).
Сжатый газ, который может непрерывно инжектировать в распылитель через фитинг 38, отклоняется в сторону примерно на 90o элементом 60. Поскольку насадок выхода газа 38, элемент 60 и вершина сопла 39 в общем круговые, газ, выходящий из насадка 38, диспергируется равномерно по всем 360o, т.е. по радиальной схеме. Жидкое лекарственное средство в резервуаре вытягивается по каналу 42 и выходит из насадка выхода жидкости 46 частично посредством отрицательного давления, создаваемого движущимся газом, проходящим по насадку жидкостного выхода. Жидкость, втянутая в отклоненный газовый поток, аэрозолизируется, по крайней мере, ко времени достижения крупнообъемного пространства камеры. В настоящем варианте жидкое лекарственное средство, вытянутое из насадка жидкостного выхода 46, ударяется незначительно или совсем не ударяется об элемент 60. Однако в альтернативном варианте жидкость, втянутая в газовый поток, может быть направлена против элемента 60.
Когда жидкость аэрозолизирована, она проходит в камеру 14 по траектории вокруг нижней кромки перегородки 74. Когда пациент вдыхает, аэрозоль жидкости проходит вверх через зазор 86 между перегородкой 74 и отклоняющим кольцом 82 и через мундштук 100 попадает в дыхательные пути пациента.
Когда пациент прекращает вдыхание, давление в камере 14 растет. Смещение мембраны 64 опять достаточно перемещает трубу 50 вверх, увеличивая расстояние между элементом 60 и верхней поверхностью 39 сопла 24, и аэрозолизация жидкости прекращается. В альтернативных вариантах пружина, пневматические клапаны или другое устройство смещения могут быть использованы отдельно или в комбинации друг с другом и мембраной для перемещения элемента 60 в положение неаэрозолизации. Таким образом, распылитель лекарственного средства автоматически совершает циклы генерирования аэрозоля по времени дыхательного цикла пациента.
Если пациент делает выдох в распылитель, никакой аэрозолизации не происходит, поскольку элемент 60 находится в положении неаэрозолизации вследствие смещения мембраны 64. Движение вверх трубы 50 ограничивается крышкой 21.
Во время вдыхания может создаваться некоторый поток воздуха через распылитель по траектории через трубу 50. Этот поток воздуха в камеру 14 может быть обеспечен из окружающего воздуха через каналы 72, вход трубы 56, канал трубы 52 и выход трубы 58. Этот воздушный поток может продолжаться в течение как вдоха - когда труба 50 находится в нижнем положении, так и выдоха - когда труба находится в верхнем положении. Как вариант, поток воздуха через трубу 50 может быть остановлен или снижен в течение вдоха, когда труба 50 находится в нижнем положении. Управление воздушным потоком через распылитель во время вдоха или выдоха может осуществляться посредством подходящего подбора размеров входа трубы 56, выхода трубы 58, каналов рабочего органа 72, кольца дивертора 82 и других элементов, которые обеспечивают воздушный поток через камеру, таких как фильтры.
В варианте, описанном выше, мембрана 64 обеспечивает упругий включающий порог, который обеспечивает цикличную аэрозолизацию, совпадающую с дыханием пациента. Этот порог установлен на падение в пределах нормальных параметров дыхания человека так, что дивертор приближается и отдаляется от вершины сопла, как функция нормального дыхания человека. В одном варианте этот уровень может быть меньшим или примерно равным 3 см воды. Может быть целесообразным, чтобы порог мог быть установлен на различных уровнях, учитывая различные типы пациентов. Например, если распылитель разработан для использования с младенцами или новорожденными, упругий порог мембраны может быть ниже порога, используемого для взрослых. Подобным же образом отличный порог может быть использован для гериатрических пациентов. Распылитель может быть использован также для ветеринарных применений, таких как для лошадей или собак. В ветеринарных применениях может быть сравнительно широкий диапазон порогов, связанных с различными размерами животных. Распылители, имеющие надлежащим образом выбранные рабочие пределы, могут быть разработаны для ветеринарных использований. Признано также, что отверстия в камере, такие как отверстие 56, могут влиять на рабочий порог для аэрозолизации. Таким образом, рабочий порог распылителя может легко регулироваться посредством выполнения регулируемого рабочего органа 68. Как вариант, рабочий порог может регулироваться посредством выбора размера отверстий 56 и 72 в камеру, что будет также управлять входом воздуха. Это позволит пользователю регулировать пороги, если это желательно. Посредством надлежащей регулировки рабочих порогов может быть обеспечено управление потоком через распылитель. Например, может быть желательным, чтобы пациент не вдыхал или выдыхал слишком быстро или слишком глубоко. Для взрослых подходящей скоростью потока может быть приблизительно 30-60 литров в минуту. Отверстия в камеру и из нее могут быть надлежащим образом подобраны для обеспечения этих скоростей.
Распылитель может приводиться в действие вручную вместо задействования дыханием. Для приведения в действие распылителя вручную рабочий орган 70 прижимают вниз к крышке 21. Как упомянуто выше, рабочий орган 70 присоединен к трубе 50. Нажатие на рабочий орган 70 приводит элемент 60 вниз в положение аэрозолизации, приближая к соплу 24. Отпускание рабочего органа 70 вызывает подъем трубы 50 вследствие смещения мембраны 64, этим самым прекращая аэрозолизацию.
По фиг. 4 и 4А индикаторы 69А и 69В обеспечивают удобный способ подтверждения того, что распылитель работает. Как упомянуто выше, когда элемент 60 отстоит от вершины сопла 24, никакого аэрозоля не производится. Когда элемент 60 отстоит от рабочего органа 68, рабочий орган 68, который присоединен к элементу 60 через трубу 50, находится в верхнем положении, а красный индикатор 69А на стороне рабочего органа 68 виден вдоль верхней стороны 21 распылителя 10, как показано на фиг. 4. Когда пациент делает вдох, достаточный для приведения элемента 60 в нижнее положение, красный индикатор 69А на стороне рабочего органа 68 выходит через отверстие 56 в верхней стороне 21 распылителя 10. Красный индикатор 69А больше не видим, однако, зеленый индикатор 69В, который расположен над красным индикатором 69А, остается видимым на верхней части распылителя. Таким образом, пациент или медицинский работник может легко определить, находится ли распылитель в работе. В варианте распылителя для детей рабочий орган и/или индикаторы могут быть выполнены с комическими фигурками.
Приведение в действие распылителя дыханием удобно и эффективно. Посредством цикличности аэрозолизации жидкости распылитель может быть более эффективен, таким образом снижая стоимость терапии.
Важное преимущество, вытекающее из признака этого распылителя, заключается в том, что аэрозолизация может быть циклирована таким образом, чтобы была в координации с физиологическим циклом пациента. В частности, посредством аэрозолизации только во время вдыхания, например, доза медикамента, вводимая пациенту, может более точно вводиться и регулироваться. Это позволяет для этого варианта распылителя обеспечивать дозиметрическое медикаментозное введение в такой степени, какая в других случаях отсутствовала бы. Ограничение медикаментозного ввода циклом вдыхания пациента может быть обеспечено дозиметрическим введением медикамента.
В дополнение, распылитель 10 обеспечивает высокий выход и единообразную аэрозолизацию благодаря расположению газовых и жидкостных насадков 38 и 46 относительно элемента 60. Кольцевая конфигурация жидкостного насадка 46 относительно газового насадка обеспечивает генерирование аэрозоля вкруговую на 360o. Это обеспечивает возможность сравнительно высокой и единообразной степени аэрозолизации.
Единообразность повышена в силу того, что жидкость выходит с незначительным или без всякого удара о дивертор.
В альтернативном варианте распылителя крышка 12 может включать воздушный фильтр, который покрывает воздушный вход 56. Фильтр служит для предохранения камеры от загрязнений и удерживает выход аэрозоля жидкости. Такой фильтр может быть съемным, что обеспечивает простую недорогостоящую замену.
Еще в одном варианте распылитель может быть использован в сочетании с аэрозолизационным расширителем, таким как Аэрочэмбер®, продаваемый "Труделл Медикал Партнершип", Лондон, Онтарио. Аэрочэмбер описан в патенте США 4470412. В этом альтернативном варианте выход распылителя будет направлен во вход Аэрочэмбера, из которого пациент вдыхает аэрозоль через выход Аэрочэмбера.
Другое преимущество, предлагаемое этим вариантом распылителя, заключается в меньшей утечке аэрозоля в окружающую атмосферу. Это дает определенную выгоду для предоставляющих лечение, по сравнению со случаем, если бы кто-то подвергался воздействию аэрозоля медикамента, который высвобождается из распылителей при выработке его на непрерывной основе.
В настоящем варианте мембрана 64 смещена для удержания вытяжной трубы в верхнем положении неаэрозолизации за исключением времени вдыхания. Таким образом, в периоды времени между вдохами и выдохами, или если пациент делает перерыв и вынимает мундштук, аэрозолизации не происходит. В альтернативных вариантах мембрана 64 может смещать вытяжную трубу вниз таким образом, что распылитель вырабатывает аэрозоль, либо аэрозоль исключен во время выдоха. Этот вариант может быть не столь эффективен, как предшествующий вариант, но все же предлагает значительные преимущества перед распылителями, которые вырабатывают аэрозоль непрерывно.
В дальнейших альтернативных вариантах распылителя газовый насадок 38, газовый канал 34 или участок его могут иметь форму, которая изменяет силу сжатого газа на элменте 60. Например, газовый насадок 38 может иметь коническую форму, которая облегчает изменение направления газа, когда он направлен против дивертора таким образом, что сила газа отведет дивертор во время вдыхания, этим способствуя направлению газа в камеру. В других вариантах коническая геометрия может быть изменена для формирования силы газа и потока.
Как упомянуто выше, мембрана 64 служит в качестве отклоняющего элемента, который смещает элемент 60. Предпочтительно, чтобы мембрана была изготовлена из силиконовой резины. Могут быть использованы также другие материалы, способные к многократному изгибанию, сжатию и расширению как реакция на силу вдыхаемого или выдыхаемого воздуха, такие как пружина или упругий сильфон. Смещающий элемент изготовлен таким образом, что он будет перемещать отклоняющий элемент на заданное расстояние от сопла и к нему в течение курса вентиляционного или непроизвольного вдыхания пациента.
В настоящем варианте отклоняющий элемент перемещается вверх и вниз в ответ на дыхание пациента. Однако в альтернативных вариантах может перемещаться сопло 24 вместо отклоняющего элемента, или, как вариант, могут перемещаться и сопло, и отклоняющий элемент. Кроме того, в настоящем варианте движение отклоняющего элемента происходит вверх и вниз, но в альтернативных вариантах движение может быть стороной к стороне, вращательным или поворотным. Как вариант, вместо движущегося дивертора на сближение с газовым выходом в других вариантах жидкостная струя или насадок могут быть перемещены к газовой струе или насадку, либо иначе направлены к газовой струе или насадку, или наоборот. В действительности альтернативные варианты предполагают различные средства для сближения и отвода газового и жидкостного потоков на циклической основе.
В альтернативных вариантах распылителя жидкостный насадок может иметь формы, отличные от кольцевой. Например, жидкостный насадок может быть расположен смежно газовому насадку. Как вариант, жидкостный насадок может быть образован из ряда насадков, расположенных смежно или кольцеобразно вокруг газового насадка.
Распылитель 10 может быть также снабжен n-числом опорных ножек (не показаны), которые присоединены вокруг внешней части корпуса 12 и обеспечивают опору для него.
В этом варианте элемент 60 перемещается на сближение с соплом 24 вследствие отрицательного давления в камере 14. Однако изменение может быть создано также изменением в положительном давлении или комбинацией положительного и отрицательного давлений.
II. Второй вариант
Второй вариант распылителя показан на фиг. 5. В соответствии с этим вариантом распылитель 110 имеет корпус 112, который образует камеру 114. Нижний участок камеры 114 служит в качестве резервуара 123 для содержания жидкости, подлежащей аэрозолизации. В нижнем участке корпуса 112 находится сопло 124. Сопло 124 может быть подобным или идентичным соплу по первому варианту, описанному выше. Подобно первому варианту, донная часть сопла 124 имеет фитинг 128, который может быть присоединен к источнику сжатого газа посредством обычной трубки. Расположенные в сборке сопла 24 находятся внутренний и внешний трубчатые элементы, которые составляют газовый и жидкостный каналы, которые входят в газовый и жидкостный насадки на верхней части сопла 124, как и в первом варианте. Подобно первому варианту, газовый и жидкостный насадки предпочтительно имеют концентрическое расположение с жидкостным насадком, имеющим кольцевую форму и окружающий газовый выходной насадок. Кроме того, подобно первому варианту, в варианте по фиг. 5 резервуар 123 включает сравнительно широкий, но мелкий первичный или верхний участок 188, а также сравнительно узкий, но глубокий нижний или второй участок 190.
Хотя этот вариант показан без колоколообразной перегородки, подобной перегородке 74 первого варианта, перегородка может быть предусмотрена в данном варианте. Если перегородка была бы предусмотрена в этом варианте, она бы имела конструкцию, подобную конструкции перегородки 74 по фиг.1.
В варианте по фиг.5 труба 150 находится в верхнем участке корпуса 112. Труба включает первый внутренний канал 152. В этом варианте внутренний канал 152 трубы 150 служит как выход 198 из камеры 114. Выход присоединен к мундштуку 199 или к другому подходящему средству подачи аэрозоля пациенту, такому как маска. Отклоняющий элемент 160 расположен у нижнего конца трубы 150. Элемент 160 установлен на заданном расстоянии от вершины сопла 124. В этом варианте это расстояние составляет примерно 0,033 дюйма (≈0,08382 см). В отличие от первого варианта труба 150 в этом варианте не перемещаема между верхним и нижним положениями. Вместо этого труба 150 закреплена так, что элемент 160 поддерживается на соответствующем расстоянии от сопла 124 для генерирования аэрозоля.
В этом варианте предусмотрен, по крайней мере, один второй воздушный канал 153. Второй воздушный канал 153 расположен смежно с первым воздушным каналом 152 в трубе 150. Второй воздушный канал 153 сообщается с входным отверстием 161 и камерой всасывания 163. Камера всасывания 163 расположена вокруг нижнего конца трубы 150 и, в частности, вокруг периметра элемента 160. Отверстие 158 имеет сообщение между камерой всасывания 163 и камерой 114. Когда сжатый газ и поток аэрозоля жидкости проходит периметр элемента 160, возникает изменение давления, которое вытягивает воздух из окружающей атмосферы через входное отверстие 161, второй канал 153 в камеру всасывания 163. В одном варианте измененное давление является отрицательным давлением, однако изменение давления может также создаваться изменением в положительном давлении либо быть комбинацией положительного и отрицательного давлений. Всасывание, создаваемое на отверстии 158, служит для усиления генерирования аэрозоля.
Распылитель лекарственного средства 110 имеет отличительный признак усиления аэрозолизации, который связан с формой стенки 171 вокруг отверстия 158. Как показано на фиг.5 и 6, форма стенки 171 включает первый участок 173 и второй участок 175. Первый участок 173 отделен от второго участка 175 уступом или заплечиком 177. Первый участок 173 и второй участрк 175 предпочтительно горизонтальны, плоские же поверхности и заплечико 177 предпочтительно являются вертикальными поверхностями. Стенка 171 включает также третий участок 179. Третий участок 179 расположен вокруг второго участка 175. Третий участок 179 является наклонной поверхностью, которая проходит от второго участка 175 к зазору 186, образованному смежно с отклоняющим кольцом 182.
Формы первого, второго и третьего участков 173, 175 и 177 влияют на воздушный поток в камере от отклоняющего элемента. Сравнительные размеры и формы могут быть изменены для улучшения размера частиц и равномерности аэрозолирования. Альтернативный вариант стенки 171 и участков 173, 175 и 177 показан на фиг.7. В варианте стенки 171А, показанном на фиг.7, сравнительные размеры первого участка 173А, второго участка 175А и третьего участка 177А модифицированы по сравнению с теми, какие представлены в варианте по фиг.6. Эти размеры изменены для воздействия на размер частиц и равномерности распространения частиц аэрозоля.
Обращаясь снова к фиг.5, можно видеть, что в стенке трубы 150 имеется, по крайней мере, одно, а предпочтительно множество отверстий 185. Отверстия 185 сообщаются между камерой 114 и первым воздушным каналом 152 трубы 150.
По фиг. 5 и 8 в камере 114 может быть предусмотрено отклоняющее кольцо 182 для уменьшения наличия крупных капель и способствования обеспечению более равномерной подачи аэрозоля пациенту. Как упомянуто выше в связи с первым вариантом, отклоняющее кольцо выполняет эту функцию частично посредством ограничения миграции капель на внутренней стенке корпуса. В дополнение, посредством образования барьера на внутренней стенке корпуса отклоняющее кольцо заставляет аэрозоль перемещаться по сравнительно нелинейной траектории при движении от нижней части к верхней части камеры и из мундштука.
По фиг. 5 для работы распылителя 111 соответствующее количество жидкого лекарственного средства помещено в резервуаре камеры 114. Выход 198 присоединен к мундштуку 199 соответствующим образом. Источник сжатого газа 127 присоединен к фитингу 128. Поток газа от вершины сопла 124 направлен дивертором 160 по кольцевому жидкостному насадку, окружающему газовый насадок, вызывая генерирование аэрозоля из жидкости в резервуаре. Аэрозоль генерируется в направлениях на все 360o в камеру 114 вокруг сопла 124 и элемента 160.
Устанавливается траектория воздушного потока в камеру 114 от входа 161. Газ, обеспечиваемый источником 127, также дополняет подачу воздуха в камеру 114. Воздух проходит в камеру через второй канал 153, через камеру всасывания 163 и отверстие 158.
Воздушный поток с захваченным аэрозолем жидкости из камеры 114 проходит зазор 186, через отверстие 185 в первый воздушный канал 152 и из выходного отверстия 198 к мундштуку 199 или маске на лице пациента. В этом варианте аэрозолизация может происходить непрерывно или может быть цикличной другими средствами, такими как циклирование подачи газа.
Альтернативные варианты устройства отклоняющего кольца показаны на фиг.9 и 10. На фиг. 9 отклоняющее кольцо 182А проходит далее к трубе 150, почти перекрывая кромку 183А на нижней части 150А трубы 150. Этот вариант обеспечивает более извилистую траекторию для аэрозоля, чем вариант, показанный на фиг. 8. Вариант по фиг.8 может обеспечить более равномерное распространение частиц. На фиг.10 канал между отклоняющим кольцом 182В и нижней частью 150В трубы удлинен, таким образом обеспечивая более длинную узкую траекторию. Вариант по фиг.10 может обеспечить более равномерное распределение частиц по сравнению с вариантами по фиг.8 или 9.
III. Третий вариант
Распылитель 210 в соответствии с другим вариантом изобретения показан на фиг. 11-13. Распылитель 210 подобен распылителям предшествующих вариантов, рассмотренных выше. Распылитель 210 включает корпус 212, образующий камеру 214. В варианте по фиг.11 корпус 212 сравнительно больше, чем корпусы по предшествующим вариантам. Например, корпус 212 может иметь высоту примерно 4,33 дюйма (≈10,9982 см) и диаметр примерно 3,54 дюйма (≈8,9916 см). Это позволяет распылителю 210 содержать соответственно больший объем жидкости и аэрозоля. Крупногабаритный распылитель, такой как показан на фиг.11, может быть подходящим для определенных ветеринарных применений, таких как для лошадей, крупного рогатого скота, собак и т.д. Крупногабаритный распылитель может быть использован для людей в таких применениях, как мокротная индукция.
Фитинг 238 соединен с подачей сжатого газа (не показана), а выход 298 подает аэрозоль лекарственного средства из камеры 214 пациенту. Выход 298 может присоединяться к мундштуку, маске или устройству вентиляции. Подобно первому описанному варианту, распылитель 210 имеет подвижную трубу 250. В камере 214 распылителя 210 имеется множество сопел 224А, 224В и 224С. Каждое из этих сопел может быть подобным соплу 24 первого варианта. Каждое сопло включает канал подачи газа, такой как 234А, и кольцевой канал подачи жидкости, такой как 242А. На верхнем конце каждого сопла 224А, 224В и 224С газовые каналы сообщаются насадками выхода газа 238А, 238В и 238С соответственно, жидкостные каналы сообщаются с насадками выхода жидкости 246А, 246В и 246С. Жидкостные входы 244 в каждом сопле сообщаются с резервуаром 223, образованном в донной части камеры 214.
В нижней части трубы расположен дивертор 260. Дивертор 260 может быть образован одной поверхностью или множественными поверхностями, которые установлены соответственно множественным соплам 224А-224С или, как варйант, отклоняющий элемент может быть выполнен как кольцо. Кроме того, могут быть предусмотрены множественные отклоняющие элементы.
В предпочтительном варианте имеется пространство или зазор 261, образованный в центре нижней части элемента 260, чтобы позволить генерировать аэрозоль на 360o вокруг каждого сопла. Мембрана 264 может быть расположена на вершине трубы 250 для обеспечения функции смещения, как в варианте по фиг.1. Вследствие большего размера и веса трубы 250 в варианте по фиг.11 по сравнению с вариантом по фиг.1, может быть предусмотрен смещающий элемент 265, такой как пружина, в замену или в добавление к мембране 264. Пружина или другой смещающий элемент 265 может быть присоединен к вершине трубы 250.
Распылитель 210 действует подобно распылителю по фиг.1. Подобно распылителю по фиг.1, распылитель 210 по фиг.11 вводится в действие давлением дыхания. После того как соответствующая жидкость помещена в корпус 212, генерирование аэрозоля будет циклически происходить с циклическим понижением давления в камере 214. Понижение давления может быть вызвано вдыханием пациента или действием вентилятора. Как и в первом варианте, аэрозолизация будет прекращаться при выдыхании или при отсутствии вдыхания.
В силу того, что распылитель 210 имеет множественные сопла 224А-224С, большое количество жидкости может быть быстро аэрозолизировано. Поскольку одиночный дивертор или соединенные множественные диверторы перемещаются в унисон с множественными соплами при вдыхании пациента, цикличность аэрозолизации скоординирована по всем соплам.
Как и в предшествующих вариантах, кольцевая форма каждого жидкостного насадка обеспечивает высокую степень аэрозолизации. Хотя вариант по фиг. 11-13 показывает три сопла, может быть любое число множественных сопел, такое как два, четыре, пять и т.д.
В альтернативном варианте отклоняющий элемент 260 является поворотным относительно корпуса 252 трубы 150. Элемент 260 может включать соответствующие лопасти, каналы или пропеллер, которые захватывают некоторую часть потока сжатого газа и вызывают вращательное движение элемента 260 внутри корпуса 212. Вращение элемента 260 может быть использовано для улучшения смешения аэрозоля внутри камеры.
Этот вариант может включать также колоколообразную заслонку, как показано в первом варианте.
IV. Четвертый вариант
Фиг.14 показывает четвертый вариант распылителя по настоящему изобретению. Этот вариант распылителя 310 приспособлен для использования с системой вентиляции дыхательных путей 301. Вентиляционная система 301 включает респираторный канал воздушного потока 302, который доставляет воздух от вентилятора к пациенту. Этот вариант распылителя 310 расположен в респираторном канале воздушного потока 302, присоединенный между первым отрезком респираторной трубки 303, который доставляет воздух из вентиляционной системы 301, и вторым отрезком 304, который доставляет воздух от вентилятора к пациенту. Второй отрезок респираторной трубки 304 может быть подсоединен к пациенту посредством маски, эндоцервитальной трубки и т.д.
Подобно варианту по фиг.1, вариант распылителя по фиг.14 задействуется давлением дыхания. Соответственно распылитель 310 производит аэрозоль циклически в координации с дыханием или вентиляцией пациента. Распылитель 310 имеет корпус 312, образующий камеру 314. Сопло 324 проходит вверх от дна камеры 314. Сжатый газ подается из газового насадка на верхнем конце сопла 324, а жидкость из резервуара 323 вытягивается вверх к жидкостному насадку, также расположенному у верхнего конца сопла 324, как и в первом варианте. Труба 350 идет вниз от вершины корпуса 312. Труба 350 присоединена к корпусу посредством гибкой упругой мембраны 364. Элемент 360 расположен у нижнего участка трубы 350 прямо противоположно газовому и жидкостному насадкам на вершине сопла 324. Вход 356 трубы 350 присоединен к отрезку респираторной трубки 303 от вентиляционной сети. Вход 356 сообщается с внутренним каналом 352 трубы 350. Дыхательный газ от вентилятора 301 входит в распылитель 310 через вход трубы 356, проходит через канал 352 трубы 350 и входит в камеру распылителя 314 через отверстия 385, находящиеся в стенке трубы 350. Вдыхаемый газ входит в камеру распылителя 314 через выход 398. Выход 398 присоединен ко второму отрезку респираторной трубки 304, который, в свою очередь, присоединен к эндоцервитальной трубке, маске или другим средствам (не показаны). Этот вариант может также включать колоколообразную заслонку, как показано в первом варианте.
В варианте по фиг.14 нормальная работа вентиляционной системы 301 вызывает достаточное изменение в давлении внутри распылителя 310 для движения трубы 350 на сближение с соплом 314 и от него. Соответственно во время вдыхательного цикла труба 350, включая элемент 360, будет введена близко к вершине сопла 324, вызывая аэрозолизацию жидкости (как описано выше в связи с первым вариантом). Во время респираторной фазы вентилятора 301 дивертор 350 устанавливается с отстоянием от сопла 324, вызывая прекращение аэрозолизации. Циклы аэрозолизации находятся автоматически в синхронизме с работой вентилятора. Никакого дополнительного соединения не требуется сверх необходимого для вытягивания аэрозоля из камеры 314 распылителя 310 во вдыхательную трубку вентиляционной системы.
V. Пятый вариант
Фиг. 15 показывает пятый вариант 410 распылителя по настоящему изобретению. Подобно предшествующему варианту, распылитель 410 на фиг.15 приспособлен для использования в вентиляционной системе и производит аэрозоль циклически в координации с работой вентилятора и/или дыханием пациента.
Вентиляционная система 401 имеет дыхательный канал 402, который образован первым отрезком трубки 403, который присоединен к вентилятору 401, и вторым отрезком трубки 404, который присоединен к маске 405, или другим средством, подсоединенным к пациенту. Вентиляционная система 401 включает также линию давления выдыхательного клапана 406. Эта линия давления выдыхательного клапана 406 соединена с клапаном выдыхания 407, связанным с каналом выдыхания 408. Во время вентиляции пациента сжатый газ поступает в линию давления выдыхательного клапана 406 к выдыхательному клапану 407, способствуя цикличности вентиляции пациента.
Распылитель 410 имеет корпус 412, образующий камеру 414, и включает сопло 424, гибкую упругую мембрану 462 и отклоняющий элемент 460, устроенный в общем как в ранее описанном варианте. Вместо трубы распылитель 410 имеет стойку 450, к которой присоединен дивертор 460. В отличие от трубы, стойка 450 не включает воздушных отверстий или внутреннего воздушного канала. Элемент 460 присоединен к нижней стороне стойки смежно вершине сопла 424. Вариант по фиг.15 также отличается от предшествующего варианта тем, что вентиляционная система 401 присоединена к распылителю 410 таким образом, что система 401 вызывает циклическую аэрозолизацию распылителя 410. Этот вариант может включать также колоколообразную заслонку, как показано в первом варианте.
На фиг. 15 корпус распылителя 412 включает вход 456 в камеру 414. Вход 456 соединен с первым отрезком 403 дыхательной трубки 402 от вентиляционной системы 401. Корпус распылителя 412 включает также выход 498 из камеры 414. Выход 498 связан со вторым отрезком 404 дыхательной трубки, который ведет к обычному устройству 405, например маске или другому устройству, из которого пациент получает дыхательный поток от вентилятора 401, включающий аэрозоль из распылителя 410.
По мембране 462 от камеры аэрозолизации 414 имеется канал 483. Канал 483 соединен с линией давления выдыхательного клапана 406 вентиляционной системы 401 подходящими средствами, такими как тройник 487. Ввиду того что вентилятор 401 циклически подает и отводит воздух от пациента, воздух протекает в линии давления выдыхательного клапана циклически, приводя в действие выдыхательный клапан 407. Этот воздушный поток в линии давления выдыхательного клапана 406 вызывает перепады давления воздуха в камере 414. Мембрана 462 установлена через канал дыхательного потока 402 и линию давления выдыхательного клапана 406 и поэтому чувствительна к дифференциалу давления в этих двух каналах. Как и в предшествующем варианте, дивертор вводится в приближение к вершине сопла 424 во время вдыхательной фазы вентилятора и отводится от вершины сопла 424 во время выдыхательной фазы вентилятора. Соответственно аэрозолизация происходит во время вдыхательной фазы и не происходит во время выдыхательной фазы.
VI. Шестой вариант
Фиг. 16 показывает шестой вариант распылителя 510 по настоящему изобретению. Этот вариант подобен варианту распылителя 110 на фиг.15. Распылитель 510 включает корпус 512, образующий камеру 514. Камера 514 имеет вход 528, присоединенный к источнику сжатого газа 527, и выход 598, присоединенный к трубке 599 или подобной конструкции, такой как мундштук и т.д., которые ведут к пациенту 596 и из которых пациент может вдыхать воздух и аэрозоль. Подобно варианту по фиг.5, распылитель 510 по фиг.16 может включать также вход для воздуха 562. Как и в другом варианте, жидкостный и газовый выходы (не показаны) расположены на вершине сопла 524 в непосредственной близости с элементом 560, диспергируя аэрозоль в камеру 514.
Вариант распылителя 510 включает признак введения в действие дыханием, что делает возможным для распылителя производить аэрозоль циклически в координации с физиологическим циклом пациента. В варианте по фиг.15 устройство приведения в действие дыханием является внешним относительно корпуса распылителя 512. Устройство приведения в действие дыханием включает клапан 569 или другое отмеряющее устройство, расположенное в одной линии с входной трубкой 529, что обеспечивает сжатый газ от источника 527 к входу распылителя 528. Трубка 567 имеет присоединение от выходной трубки 599 к входной трубке 529. Трубка 567 обеспечивает чувствительность клапана 569 к давлению в выходной трубке 599. В одном варианте трубка 567 может быть обычной трубкой, а клапан 569 воспринимает давление через трубку 567. Клапан 569 приспособлен для открытия и закрытия подачи сжатого газа к распылителю 510 в координации с изменениями в давлении в выходе 599, как воспринято через трубку 567. Конкретно, при вдыхании давление во входе 599 и соединительной трубке 567 будет ниже и клапан 569 будет открыт, позволяя сжатому газу подаваться к распылителю 510, что вызывает аэрозолизацию. После вдоха давление в выходе к пациенту 599 и соединительной трубке 567 повышается и клапан закрывается, что вызывает прекращение аэрозолизации. Таким путем вариант по фиг.16 может представить признаки задействования дыханием, как и другие варианты, описанные выше. Трубка 567 и клапан 569 могут быть либо повторного использования, либо подлежащими замене и могут использоваться в распылителе, как показано на фиг. 16, либо могут быть использованы с распылителями других типов. Трубка 567 и клапан 569 могли бы быть использованы с паровыми ингаляторами, которые используются для увлажнения в процедуре вентилирования дыхательных органов пациентов. Такие паровые ингаляторы используются с заранее заполненными стерилизованной водой мешками, а трубка 567 и клапан 569 будут обеспечивать регулируемый унос воздуха паром.
VII. Седьмой вариант
Фигуры 17А и 17В показывают седьмой вариант распылителя 610 по настоящему изобретению. Этот вариант подобен предшествующим вариантам, в котором корпус 612 образует камеру 614 для содержания и аэрозолизации жидкости 625 посредством подачи сжатого газа. В этом варианте верхний конец стойки отклоняющего элемента 650 присоединен к верхней стороне корпуса таким образом, что нижняя поверхность 660 стойки элемента 650 находится на фиксированном расстоянии, например 0,033 дюйма (0,08382 см) от верха сопла 624. Как и в предшествующих вариантах, газовый насадок и жидкостный насадок (не показаны) расположены на вершине сопла 624. Жидкостный насадок может быть кольцеобразным и концентричным с газовым насадком или, как вариант, насадки могут быть сторона к стороне. Мундштук 700 позволяет вытягивать аэрозоль и воздух из камеры 614. Гибкая диафрагма 664 расположена в верхнем участке камеры распылителя 614 и составляет границу между внутренней полостью камеры и окружающей средой. Один или более воздушных входных каналов 656 находятся на верхней стороне корпуса 612. Фильтр 639 распложен на вершине стойки дивертора 650.
Цилиндрический экран или защитное средство 633 присоединено к гибкой диафрагме 664 и проходит вниз, в камеру 614 по нижнему участку стойки элемента 650 и верхнему участку сопла 624. Экран 633 имеет внутренний диаметр, больший, чем внешние диаметры стойки элемента 650 и сопла 624, так что он может легко смещаться относительно этих элементов. Одно или более окон 637 находятся в стенке экрана 633. Окна 637 расположены в стенке цилиндрического экрана 633 таким образом, что, когда диафрагма 664 находится в верхнем положении (как показано на фиг.17В), окно 637 не находится по одной линии с зазором между соплом 624 и элементом 660. Когда экран 633 находится в этом верхнем положении, частицы аэрозоля, производимые потоком сжатого газа через жидкостный насадок, ударяются о внутреннюю стенку цилиндрического экрана 633 с образованием капель, которые падают обратно в резервуар. В дополнение или как вариант, в зависимости от конкретных размеров, экран 633 может препятствовать потоку газа из насадка сжатого газа по жидкостному насадку до такой степени, что образующегося вакуума будет недостаточно для вытягивания жидкости из жидкостного насадка. В любом случае получение аэрозольных частиц в камере 614 понижено. Однако, когда воздух вытягивается из камеры 614 так, как при вдохе пациента через мундштук 700, понижение давления внутри камеры 614 приводит к изгибанию диафрагмы 664 вниз (как показано на фиг.17А). Это приводит к тому, что цилиндрический экран 633 смещается в нижнее положение. Когда экран 633 находится в нижнем положении, окно 637 сцентрировано с зазором между соплом 624 и элементом 660, таким образом позволяя аэрозолю, полученному от жидкостного насадка, выходить в камеру 614, из которой он может вдыхаться пациентом.
Вышеупомянутые варианты распылителя были описаны для использования в терапевтических применениях. Следует отметить, что принципы изобретения, раскрытые в описании, могут иметь применение в других использованиях, таких как промышленных, производственных или автомобильных (например, карбюраторы). Подразумевается, что это подробное описание следует рассматривать как иллюстративное, а не ограничительное, и следует понимать, что нижеследующая формула, включая все эквиваленты, предназначена для определения объема данного изобретения.
Устройство и способ подачи аэрозоля пациенту относится к медицинским распылителям. Распылитель включает отклоняющий элемент, расположенный в камере в фиксированном положении относительно выхода сжатого газа и жидкостного выхода с возможностью отклонения сжатого газа от упомянутого выхода газа через упомянутый жидкостной выход для образования аэрозоля, и защитное средство, расположенное в упомянутой камере с возможностью движения в соответствии с дыханием пациента. Второй вариант изобретения отличается наличием элемента смещения, включающего гибкую мембрану, и связанного с отклоняющим элементом. Способ подачи распыляемого лекарственного средства пациенту предусматривает перемещение элемента смещения силой вдыхаемого воздуха, при этом перемещается подвижное защитное средство, а лекарственное средство защищено от попадания в камеру. Конструкция распылителя и способ обеспечивают синхронизацию подачи аэрозоля с дыхательным циклом и экологию лекарственного средства. 3 с. и 34 з.п. ф-лы, 20 ил.
| US 3769973 А, 22.04.1980 | |||
| Многоразовый ингалятор порошков | 1990 |
|
SU1837897A3 |
| Устройство для определения состава сред | 1975 |
|
SU587380A1 |
