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DE9003317U1 - Vorrichtung zum Einleiten eines Aerosols in einen Luftstrom - Google Patents

Vorrichtung zum Einleiten eines Aerosols in einen Luftstrom

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DE9003317U1
DE9003317U1 DE9003317U DE9003317U DE9003317U1 DE 9003317 U1 DE9003317 U1 DE 9003317U1 DE 9003317 U DE9003317 U DE 9003317U DE 9003317 U DE9003317 U DE 9003317U DE 9003317 U1 DE9003317 U1 DE 9003317U1
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nebulizer
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mouthpiece
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Description

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Thomas Sausen
Die Neueriing betrifft eine Vorrichtung zum Eialexren eines Aerosols in einen Luftstrom, insbesondere «ines *13.ereens in einen eixuzuatuenden Luftstrom.
Es ist bekannt, einen über einen Vernebler mit einem Aero&ci. foeladenen !.-«ftstrc» v^i? ^i.ner Person eiaatse:: zu lassen, um «ei der Person siine Reakt' ~i auszulesen, aus der auf
' * eine Kra;>äeit der Person und auf dit erforderliche Medikamentierung ein Hinweis gewonnen werden soll. Bei dem bekannten Verfahren ist es nicht möglich, eine genaue feine Dosierung deis Aerosolanteiles in der Luft herbeizuführen. Es ist somit nicht möglich, einen Hinweis auf den jeweiligen Zustand einer Krankheit, z.B. des Asthmas, genau zu erhalten, um danach die zutreffende Dosierung eines Medikamentes festzulegen. Aufgabe der Erfindung ist es daher, einem Luftstrom,
f gesteuert von der Strömung dieses Luftstroms, ein Aerosol in vorbestimmter Menge fein und genau dosiert zuzuführen. Es soll insbesondere, bei Anwendung zum Einleiten eines Allergene in einen einzuatmenden Luftstrom, durch genau dosierte Beigabe des Allergens bei der Person ein bestimmter Zustand der Krankheit herbeigeführt werden, der es erlaubt, eine zutreffende Diagnose zu stellen und die zutreffende Medikamentierung in der optimalen Dosierung des Medikaments zu ermöglichen. Andererseits soll auch eine Testmöglichkeit für die Tauglichkeit eines jeweiligen Medikaments erreicht
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werden. Als Allergene werden z.B. verwendet: Histamin, Acetylcholin, PollensuspensioBsr?.. Sporensuspensionen oder dergleiefesa; als Medikament Cortisonderivate, Beta-Symphato
- Die gestellte Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Die Unteransprüche nennen Ausführunywarten der Erfindung.
Die je Atemzug, also je Auslösung einer Vernebelung, zuzuführende Allergensmenge soll bei 100 bis 200 Mikrogramm liegen. Die Zufuhr erfolgt etwa zu 100 Mikrogramm in 0,6 Sekunden. Bei unvorhergesehener Unterbrechung des Atmens ergeben sich höchstens Mengenunterschiede von Ö bis 10 %. Es wird also eine hohe Genauigkeit erreicht. Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform der neuen Vorrichtung zur dosierten Zugabe eines Aerosols in einen Luftstrom am Beispiel eines einzuatmenden Luftstrome, in Fig. 1 als Blockschaltbild der einzelnen Bauteile der j Vorrichtung, in
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Mundstücks mit
Anschlüssen für Zuluft und Vbluft sowie einen
Vernebler und einen Luftstromsensox, in Fig. 3 a/b ein Ventil im Querschnitt und in Ansicht, Fig. 4 ein Schaltbild eines Steuergerätes für den Vernebler
und das Mundstück und in
Fig. 5 ein Schaltbild der Anschlüsse der Frontplatte des
Steuergerätes
Die iigur 1 zeigt das Mundstück 1, dessen Einzelteile in Fig. 2 dargestellt sind. Sie zeigt ferner den Vernebler 2, einen Kompressor 3, ein Wegeventil 4 und das ein Steuergerät 5 für den Vernebler 2 und das Mundstück 1. Mit 6 ist ein IR-Fernbedienungsgerät für das Steuergerät und mit 7 ein Schalldämpfer am Wegeventil 4 für die Rückentlüftung des Verneblere 2 bezeichnet. Von dem Steuergerät 5 führt ein Verbindungs-
. kabel 8 zum Mundstück 1 und ein Verbindungekabel 9 zum Wegeventil 4. Dieses ist über einen Druckluftschlauch 10 mit dem Kompressor 3 und über einen weiteren Druckluftschlauch 11 mit zwischengeschalteter Steckkupplung mit dem Vernebler 2 verbunden. Der Vernebler 2 ist über einen Anschlußflansch 12 mit zwischengeschalteter Steckkupplung mit dem Mundstück 1 verbunden. Das Mundstück 1 weist Oflnungen 13 für Zuluft bzw. Frischluft und eine öffnung für Abluft auf und weist den als Atemsensor bezeichneten Induktivsensor 15 sowie eine Ventileinheit 16 auf.
( In Figur 2 sind die letztgenannten Teile in Baueinheit mit dem Mundstück dargestellt. Das Mundstück 1 weist außer dem Flansch 12 für den Vernebler einen Anschlußstutzen la für die Zuluft und einen Anschlußstutzen Ib für die Abluft auf. Im Anschlußstutzen la befindet sich die Zuluftöffnung 13 in Form von Löchern für die Einatemluft sowie ein Induktivsensor 15 als Luftstromsensor. Die Ventileinheit 16 besteht aus einem Ventil 16a für die Einatmung im Anschlußstutzen la und einem Ventil 16b für Ausatmung im Anschlußstutzen Ib.
Die Ventile 16a und ICb bestehen jeweils aus einer zwischen Anschlagetücken 17 über eine Feder 19 gehaltenen Ventilplatte 18 in Form einer Kunststoffscheibe mit Metallbeechichtung. Das Ventil 16a für Zuluft weist, wie Fig. 3b zeigt, eine quadratische Ventilplatte 18 auf. Senkrecht zum oberen Anschlagstück 17 liegt ein Haltering 17a für die Feder 19, der zugleich Anschlag für die Ventilplatte 18 ist und Bohrlöcher 17b zum Luftdurchtritt aufweist. Vor der Abluftöffnung 14 ist ein Bakterienfilter 20 für Aerosolreste mit biner Packung aus Filterwatte 21 angeordnet. Einige Bauteile der Vorrichtung sind handelsüblich und bedürfen somit keiner näheren Erläuterung. Als Vernebler 2 können die Geräte De Vilbis Nr 1-4101 oder Kendall Nr. 00952, als Induktivsensor 15, das Gerät Klöckner-Möller ATI 08 DD 2, als Ventil 4 das Gerät Euromatic 80200750.02010000 der Firma Herion und als Bakterienfilter 20 das Gerät De Vilbis Nr 1-2100 eingesetzt sein.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt: Sobald die Luftströmung im Mundstück in Richtung auf das vordere Ende, z.B. durch Einatmen, einsetzt, bewegt sich die Ventilplatte 18 des Ventils 16a nach unten und gibt den Zuluftweg zum Mundstück 1 über die öffnungen 13 frei. Bei einem Abstand der Platte 18 größer als 1 mm vom Induktivsensor schaltet dieser seinen Ausgang auf 0 Volt und dadurch über die Leitung 8 dss Steuergerät 5 frei {invertierte Logik), so daß dieses über die Leitung 9 das Wegeventil 4 auf Preßluftdurchgang vom
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Kompressor 3 über die Schläuche 10, 11 zum Vernebler 2 schalten kann. Das dadurch in einer Venturidüse des Verneblers gebildete Aerosol kann dann in das Mundstück 1 eintreten. Sobald die über die vorgegebene Zeiteinheit bestimmte Menge des Aerosols erreicht ist, schaltet das Steuergerät 5 aufgrund einer Soll-Ietzeit Vergleichschaltung 22 das Wegeventil 4 wieder ab. Die erforderliche Ventilöffnungezeit ist im Steuergerät über BCD-Kodierschalter 30 voreingestellt. Es vergleicht in einem Vergleicher 22 die voreingestellte Zeit mit der Sollzeit und schaltet über eine Gatterschaltung 23 das Wegeventil 4 auf oder zu. Sobald der Luftstrom im Mundstück 1 aufhört oder beim Ausatmen in Richtung auf das Ventil 16b für Ausatmen strömt, gelangt die Ventilplatte 18 im Ventil 16a in ihre Schließlage zurück. Ihr Abstand von Induktivsensor 15 ist dann kleiner als 1 mm. Darauf schaltet der Sensor 15 über seinen Anschluß 31 den Zeitgenerator 25 im Steuergerät ab. Nach einer Unterbrechung der Strömung im Mundstück vor Erreichen der durch die Sollzeit bestimmten Sollmenge wird bei Wiedereinsetzen der Strömung im Luftrohr das Steuergerät, wie vor beschrieben, vom Induktivsensor 15 wieder eingeschaltet und schaltet das Wegeventil 4 für die noch nicht abgelaufene Restzeit der Sollzeit wieder ein. Das Steuergerät gibt an das als Magnetventil ausgebildete Wegeventil 4 Steuerimpulse von zwischen 0 bis 9999 ms einstellbarer Länge ab. Dadurch wird die sehr feinfühlig
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genaue Einstellung der jeweiligen Sollmenge möglich. Eine weitere Schaltung im Steuergerät zählt alle vollständig ablauf enen Verneblungen und blockiert eine Starttaste, wenn eine vorher eingestellte Anzahl im Bereich von 1 bis 9 Verneblungen Fig. 5/35 erreicht ist. Durch Betätigen einer Taste "Zähler Rücksetzen" kann das Gerät wieder in den Grundzustand zurückgebracht werden. Es kann auch eine Null für die Zahl der Verneblungen eingestellt werden, so daß beliebig viele Verneblungen nacheinander ausgelöst werden können. Die Anzahl der abgelaufenen Verneblungen wird durch eine Sieben Segment Anzeige (einstellig) am Steuergerät angezeigt. Sie wird an eine Steckleiste 29 angeschlossen. Auch die abgelaufene Zeit wird im Steuergerät durch eine Sieben Segment Anzeige (vierstellig) angezeigt. Sie wird an eine Steckleiste 28 angeschlossen. Mit der IR-Fernbedienung kann Start und Stopp und Rückstellen des Anzahlzählers der Verneblungen ausgelöst werden. Als Fernbedienung und als J Empfänger 26 im Steuergerät kann ein handelsüblicher
Teilesatz der Firma Siemens aus den ICs SLB 3801, TDA 4054, SLB 3802 eingesetzt sein.
Der einzusetzende Kompressor 3 oder eine Druckluftflasche mit Druckstabilisierung und Aktivkohlefilter muß folgende Bedingungen erfüllen:
Um Anlagetoleranzen auszugleichen muß ein Ausgangsdruck von mindestens 2 bar i 0,5 bar einstellbar sein. Seine Leistung muß 15 Liter Luft je Minute erreichen. Seine Ausgangsluft muß
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frei von Kondenswasser und 01 sein. f
Als Wegeventil 4 wird vorzugsweise ein schnell schaltendes rückentlüftetes Pneumatikventil verwendet. Dadurch wird f
beim Abschalten der Druck zwischen Vernebler und Ventil *
schneller abgebaut. Das ergibt einen genaueren Druckluftimpuls (höhere Flankensteilheit), und ein Nachtröpfeln des Verneblere wird vermieden. Außerdem wird der Einfluß der Länge des Pressluftschlauchs 11 kleiner. Das Steuergerät weist eine Digitalschaltung mit einem Quarzoszillator 25a als Zeitbasis auf.
Durch sie und die Teilkette 25 wird ein Impuls von genau vorgegebener Länge, 1 ms, erzeugt. Außer aus diesem Zeitgenerator 25, 25a weist das Steuergerät folgende wesentlichen Bauteile auf: den Vergleicher 22, die Gatterschaltung 23, den Schaltungsteil 26 für das Zählen der abgelaufenen Verneblungen, die Steckleiste 28 für die Anzeige der
abgelaufenen Zeit, die Steckleiste 29 für die Anzeige der ;
Anzahl der abgelaufenen Vernebelungen sowie Teil 24 für das Zählen der 1 ms Zeittakte (Istzeiterzeugung und Speicherung) und Teil 27 für die Dekodierung des BCD-Codes in den 7 Segment-Code der Zeitanzeige.
Die Impulse aus dem Teil 25 werden im Teil 24 gezählt und ergeben die abgelaufene Istzeit (BCD-Code). Im Teil 27 wird dieser Code dekodiert und in den 7 Segment-Code für die Anzeige tranrif ormiert. Der Vergleicher 22 vergleicht den BCD-Code der Istzeit mit ien BCD-Code der Sollzeit aus dem Scha]terblock 30. ...8
Die Gatterschaltung 23 steuert den Gesamtablauf. Sie wertet' die Impulse von Vergleicher, den Bedienteil und dem Zähler iüv ai-i Anzahl der Verneblungen aus und gibt die !»puls* an das Ventil weiter.
Figur 5 zeigt im oberen Teil die Anschlußteile an der vorderen Dc «platte des Steuergerätes. Mit 30 ist der Sc.alterblock für die Einstellung der Sollzeit bezeichnet. 32 bezeichnet die Taster für die Bedienung, 33 den Anschluß für den Vernebler 2, 34 den Anschluß für den Induktivsensor 15. Mit 35 ist der Schalterblock für die Einstellung der Anzahl der Verneblungen bezeichnet. Im unteren Teil der Fig. 5 ist die zugehörige Stromversorgung Teil 36 dargestellt. Als Luftstromsensor kann statt des Induktivsensors 15 an der in Figur 2 mit A gekennzeichneten Stelle ein Spirometer mit seiner rohrförmigen Messzelle eingesetzt sein, der das Steuergerät (5) schaltet.
Statt des Induktivsensors kann auch die Messzelle eines Bodyplethysmographen an der mit A gekennzeichneten Stelle an das Mundstück angeschlossen sein, dessen tmd Messelektronik das Steuergerät schaltet. In diesem Fall entfallen die Ventile 16a und 16b und die Filter 20, 21.
Thomas Sausen
Das mit dem neuen Gerät auszuübende Verfahren kann so erfolgen, daß die Strömung ii? Rohr von eines Luftstrossensor 15 registriert wird* der über ein elektronisch digital einstellbares Steuergerät 5 den Vernebler Z ein- bzw» ausschaltet.
Es kann auch so erfolgen, daß die Zufuhr des Aerosols in das Rohr unmittelbar bei Beginn c- &ngr; Strömung im Rohr, z.B. Lsi Begins des Einatmens, oder naui einer ' rzögerungszeit eingeleitet wird, oö-sr, daß bsi unv&i.^rqese.hener Unterbrechung der Strömung im Rohr, z.B. Unterbrechen des Einatmens durch Husten, die Aerosolzufuhr aus dem Vernebler unterbrochen wird und nach Wiederherstellung einer stabilen Sir^jaung im Rohr, z.B. einer stabilen Atemlage bei Wiedereinatmen, die Aerosolzufuhr solange wieder aufgenommen wird, bis eine eingestellte Menge erreicht ist. Bei dem Verfahren kann die Zufurhmenge des Aerosole durch die Vernebelungszeit einstellbar sein.

Claims (11)

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    Thomas Sausen
    ■ Schutzansprüzhe
    "* 1. Vorrichtung zum Einleiten si^rr >rosols in einen Luft- : ström, insbesondere eines Allergens in einen
    einzuatmenden Luftstrom, dadurch gekennzeichnet, daß ein :■ einendig offenes Luftrohr, z.B. ein Mundstück IM, eine
    ;.; offene Verbindung zu einem von einem elektrr nisch,
    digital einstellbaren Steuergerät (5) zu schaltenden Vernebler (2) und einen ZuluftanschluB (la) mit einem Einlaßventil (16a) und einem das Steuergerät (5} schaltenden Induktivsensor (15) als Luftstromsensor aufweist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftrohr an seinem dem vorderen offenen Ende gegenüberliegenden Ende einen Abluftanschluß (Ib) mit einem Auslaßventil (16b) aufweist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine ) Packung Filterwatte (21) und ein Bakterienfilter (20) für Aerosolreste vor der Abluftöffnung (14) des Abluftanschlußds (Ib).
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein vom Steuergerät (5) zu schaltendes Wegeventil (4) (2/2 oder 2/3 Wege) zwischen einem Kompressor (3) oder einem Druckluftanschluß und dem Vernebler (2) .
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  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Schalldämpfer (7) am Wegeventil (4) für Rückentlüftung des Verneblere (2).
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch
    eine Preßluftkupnlung zwischen Wegeventil (4) und Vernebler (2), deren Betätigungeteil eine über den Umfang der Kupplung etwa fingerbreit hinausragende , Betätigungsscheibe aufweist.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bie 6, gekennzeichnet durch ein Ventil (16a) für Zuluft bestehend aus einer quadratischen über eine Feder (19) zwischen Anschlagstücken (17) gehaltenen Ventilplatte (18) und einem senkrecht zum oberen Anschlagstück (17) angeordneten Haltering (17a) für die Feder (19) mit Bohrlöchern {17b} für den Lüftdüfchtiitt.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstück (1) mit Induktiv-
    ( sensor (15) mit dem Vernebler (2) und dem Wegeventil (4) durch Steckkupplungen zu einem Bauteil vereinigt ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein elektronisch digital einstellbares Steuergerät (5) mit den Teilen: Quarzoszillator (25a) und Teilekette (25) als Zeitgenerator(25/25a), Vergleicher (22), Gatterschaltung ( 23), Zähler der Zeittakte (24), Anzahlzähier (26) und Dekodierer (27).
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Mundstück als Luftstromsensor auch ein Spirometer eingesetzt ist, dessen Elektronik das Steuergerät (5) schaltet.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Luftstromsensor der Pneumotachograph©*« eines Bodyplethysmographen eingesetzt werden kann, dessen Messelektronik das Steuergerät (5) schaltet.
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