АЭРОЗОЛЬНЫЙ ИНГАЛЯТОР
AEROSOL INHALER

Настоящее изобретение относится к аэрозольному ингалятору для подачи пользователю лекарств, освежающих/релаксирующих веществ или им подобных в аэрозольной форме.
Уровень техники
Аэрозольный ингалятор такого типа описан, например, в KOHYO публикации 2000-510763 японского патента. В этой публикации ингалятор содержит питательный насос для подачи раствора (жидкого вещества), из которого образуется аэрозоль. Питательный насос подсоединяется к трубке. Трубка имеет открытый конец и заполняется раствором, подаваемым питательным насосом. Имеется мундштук, расположенный у открытого конца трубки, и установлен электрический нагреватель, окружающий концевой участок трубки. Электрический нагреватель нагревает раствор в концевом участке трубки, вызывая тем самым его испарение, и образующийся в результате пар самопроизвольно распыляется из открытого конца трубки. Пар раствора конденсируется, вступая в контакт с воздухом, втягиваемым пользователем через мундштук, и превращается в аэрозоль, который пользователь может вдыхать вместе с втянутым воздухом.
Сущность изобретения
Задача изобретения
При использовании ингалятора, описанного в указанной публикации, трубка открывается в окружающий воздух через мундштук. Кроме того, концевой участок трубки всегда подвергается нагреву от электрического нагревателя. Следовательно, если раствор содержит летучие компоненты, тепло от электрического нагревателя вызывает испарение и утечку летучих компонентов из раствора в трубке, что приводит к тепловой деградации раствора. По этой причине раствор, а следовательно, и аэрозоль не смогут сохранять стабильное качество.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение аэрозольного ингалятора, позволяющего всасывать аэрозоль со стабильным качеством.
Решение задачи изобретения
Вышеуказанная задача решается аэрозольным ингалятором согласно настоящему изобретению, который содержит аэрозоль-образующий канал, продолжающийся от отверстия для всасывания наружного воздуха до мундштука; устройство подачи жидкости, содержащее жидкостную камеру, вмещающую раствор, из которого должен образовываться аэрозоль, и способную подавать заданное количество раствора в загрузочную позицию, образованную в аэрозоль-образующем канале; нагревающее устройство, расположенное на аэрозоль-образующем канале по ходу вслед за загрузочной позицией, для нагревания раствора, передаваемого от загрузочной позиции в сторону мундштука вместе с втянутым потоком воздуха, создаваемым в аэрозоль-образующем канале путем всасывания через мундштук, вызывая тем самым испарение раствора и превращение его в аэрозоль; и защитное устройство, установленное на пути от нагревающего устройства к устройству подачи жидкости через загрузочную позицию, для защиты раствора в загрузочной позиции и в жидкостной камере от окружающей среды.
В частности, защитное устройство может содержать возле загрузочной позиции устройство для уменьшения теплопередачи от нагревательного устройства к загрузочной позиции. Редукционное устройство может содержать излучающий элемент, окружающий аэрозоль-образующий канал.
В описанном выше аэрозольном ингаляторе нагревающее устройство нагревает раствор, который передается от загрузочной позиции к мундштуку путем всасывания, вызывая тем самым испарение раствора и преобразование его в аэрозоль.
Даже если нагревающее устройство сохраняется в рабочем состоянии, чтобы поддерживать аэрозольный ингалятор готовым к использованию, тепло, передаваемое от нагревающего устройства в загрузочную позицию, рассеивается устройством для уменьшения теплопередачи, а именно излучающим элементом, с тем, чтобы температура вокруг загрузочной позиции сохранялась на уровне, который препятствует испарению и утечке раствора.
Защитное устройство может содержать охлаждающее устройство взамен или в добавление к устройству для уменьшения теплопередачи.
Защитное устройство может содержать клапан, устанавливаемый между загрузочной позицией и устройством подачи жидкости взамен или в дополнение к устройству для уменьшения теплопередачи и/или для охлаждения. Предпочтительно клапан удерживается открытым, только пока воздух в аэрозоль-образующем канале всасывается через мундштук.
Поэтому клапан может герметично закрывать жидкостную камеру подающего устройства между загрузочной позицией и устройством подачи жидкости, защищая тем самым раствор в жидкостной камере от окружающей среды.
В частности, клапан может содержать упруго деформируемую трубку, соединяющую загрузочную позицию с устройством подачи жидкости, причем эта трубка имеет часть в виде канала клапана и подвижный элемент, расположенный около трубки и способный перемещаться между "закрытым" положением, в котором подвижный элемент упруго деформирует и сжимает трубку, чтобы закрыть канал клапана, и "открытым" положением, в котором подвижный элемент оттягивается от трубки, чтобы открыть канал клапана.
Клапан может дополнительно содержать неподвижный элемент, способный зажимать трубку, действуя совместно с подвижным элементом, пружину клапана, удерживающую подвижный элемент в "закрытом" положении, и толкатель для перемещения подвижного элемента в "открытое" положение, преодолевая прижимающую силу пружины.
В частности, толкатель может содержать магнит, закрепленный на подвижном элементе, и соленоид, способный притягивать магнит, или содержать противодействующую пружину, выполненную из сплава с эффектом запоминания формы.
Технический результат изобретения
Защитное устройство аэрозольного ингалятора защищает раствор в загрузочной позиции и в жидкостной камере устройства подачи жидкости от окружающей среды, тем самым предохраняя раствор от испарения и утечки и от склонности к изменениям. Это позволяет всему количеству раствора, поданного в загрузочную позицию устройством подачи жидкости, преобразовываться в аэрозоль и вдыхаться пользователем. За счет этого обеспечивается образование фиксированного количества аэрозоля с фиксированным качеством.
На чертежах:
фиг.1 - блок-схема первого варианта реализации аэрозольного ингалятора;
фиг.2 - блок-схема второго варианта реализации аэрозольного ингалятора;
фиг.3 - схематичный вид открываемого-закрываемого клапана по фиг.2, в закрытом положении;
фиг.4 - схематичный вид открываемого-закрываемого клапана по фиг.3, в открытом положении;
фиг.5 - схематичный вид варианта открываемого-закрываемого клапана в закрытом положении;
фиг.6 - схематичный вид открываемого-закрываемого клапана по фиг.5, в открытом положении.
Предпочтительный вариант выполнения изобретения
Как видно из фиг.1, первый вариант реализации аэрозольного ингалятора содержит внешний корпус (не показан). Внешний корпус имеет на своем переднем конце отверстие 2 для всасывания наружного воздуха и мундштук 4 на своем заднем конце. Мундштук 4 выступает из внешнего корпуса. Внешний корпус имеет внутри аэрозоль-образующий канал 6. Аэрозоль-образующий канал 6 продолжается от отверстия 2 для всасывания наружного воздуха до мундштука 4. Конкретно в настоящем варианте реализации воздухоприемная трубка 8 и трубчатый керамический нагреватель 12 составляют часть аэрозоль-образующего канала.
Воздухоприемная трубка 8 изготовлена из нержавеющей стали и имеет ступенчатую структуру. Конкретно воздухоприемная трубка 8 имеет участок большого диаметра со стороны отверстия 2 для всасывания воздуха и участок малого диаметра со стороны мундштука 4. Участок малого диаметра или задний конец воздухоприемной трубки 8 подсоединен к керамическому нагревателю 12 кольцевым соединением 10. Более конкретно задний конец воздухоприемной трубки 8 вставляется в передний конец керамического нагревателя 12, так что место сочленения образуется задним концом и передним концом. Кольцевое соединение 10 окружает место сочленения, чтобы герметически соединить друг с другом воздухоприемную трубку 8 и керамический нагреватель 12.
От воздухоприемной трубки 8 отходит трубчатый жидкостный канал 16. Конкретно конец трубчатого жидкостного канала 16 подсоединяется к участку с большим диаметром или к переднему по ходу участку воздухоприемной трубки 8 в загрузочной позиции А. Другой конец трубчатого жидкостного канала 16 подсоединен к съемному устройству 18 подачи жидкости. Устройство 18 подачи жидкости содержит жидкостную камеру (не показана), которая содержит раствор. Из жидкостной камеры раствор может подаваться в направлении загрузочной позиции А через трубчатый жидкостный канал 16 в фиксированном количестве за раз. Поэтому устройство 18 подачи жидкости включается до начала использования ингалятора, чтобы заполнить трубчатый жидкостный канал 16 раствором вплоть до загрузочной позиции А. Конкретно устройство 18 подачи жидкости содержит шприцевой насос, имеющий указанную жидкостную камеру в качестве насосной камеры, и приводное устройство для приведения в действие шприцевого насоса.
Снаружи воздухоприемной трубки 8 установлена алюминиевая радиаторная крышка 20. Радиаторная крышка 20 накрывает передний участок воздухоприемной трубки 8, включая загрузочную позицию А. Конкретно радиаторная крышка 20 имеет форму полого цилиндра, один конец которого закрыт принимающим передним участком воздухоприемной трубки 8, а другой конец открыт в направлении отверстия 2 для всасывания наружного воздуха. Радиаторная крышка 20 имеет внутренний диаметр больше внешнего диаметра переднего участка воздухоприемной трубки 8 и имеет покрытие (не показано) из черного алюмита вокруг всей своей поверхности.
Ингалятор также содержит выключатель питания (не показан) для включения и выключения керамического нагревателя 12 и управляемый вручную выключатель подачи жидкости (не показан) для включения и выключения устройства 18 подачи жидкости.
Когда пользователь переводит выключатель питания в положение "включен", керамический нагреватель 12 нагревается до своей рабочей температуры и затем поддерживается при рабочей температуре. В этом состоянии, когда пользователь устанавливает выключатель подачи жидкости в положение "включен", устройство 18 подачи жидкости включается для подачи фиксированного количества раствора дальше вперед в аэрозоль-образующий канал 6 из загрузочной позиции А через трубчатый жидкостный канал 16. Одновременно с переводом выключателя подачи жидкости в положение "включен" пользователь делает всасывающее движение через мундштук 4, чтобы втянуть воздух в аэрозоль-образующий канал 6 и тем самым создать поток втянутого воздуха, а именно поток от отверстия 2 для всасывания наружного воздуха к мундштуку 4 в аэрозоль-образующем канале 6. Поток втянутого воздуха переносит поступивший раствор вперед от загрузочной позиции А к керамическому нагревателю 12. Раствор, достигший таким образом керамического нагревателя 12, немедленно испаряется, будучи подогретым керамическим нагревателем 12, и конденсируется в потоке втянутого воздуха, тем самым преобразуясь в аэрозоль, который пользователь вдыхает вместе с втянутым воздухом.
Хотя раствор, поступивший от загрузочной позиции А в аэрозоль-образующий канал 6, принимает тепло от керамического нагревателя 12, повышение температуры раствора ограничивается действием радиаторной крышки 20. Поэтому аэрозоль, поступивший в аэрозоль-образующий канал 6, защищен от немедленного испарения и утечки вблизи загрузочной позиции А, так что все количество раствора, поданное в аэрозоль-образующий канал 6, преобразуется в аэрозоль после передачи от загрузочной позиции А к керамическому нагревателю 12 всасывающим действием пользователя и вдыхается пользователем.
Если радиаторная крышка 20 отсутствует, раствор, поступающий из загрузочной позиции А, будет частично испаряться под действием тепла от керамического нагревателя 12 и выходить наружу через отверстие 2 для всасывания наружного воздуха. В этом случае, несмотря на то, что устройство 18 подачи жидкости подает фиксированное количество раствора в аэрозоль-образующий канал 6 одновременно с всасывающим действием пользователя, количество аэрозоля, вдыхаемого пользователем, становится неустойчивым.
Был проведен эксперимент, в котором керамический нагреватель 12 нагревался до 300°С и удерживался в этом состоянии в течение 10 минут, и при этом контролировалась температура у загрузочной позиции А. Эксперимент показал, что радиаторная крышка 20 ограничивала рост температуры у загрузочной позиции А примерно до 60°С, тогда как без радиаторной крышки 20 температура у загрузочной позиции А достигала примерно 160°С.
Воздухоприемная трубка 8, керамический нагреватель 12 и радиаторная крышка 20, используемые в этом эксперименте, имели указанные ниже размеры.
Воздухоприемная трубка 8:
внутренний диаметр = 1,6 мм, внешний диаметр участка с малым диаметром = 1,9 мм, длина = 15 мм, толщина = 1 мм.
Керамический нагреватель 12:
внутренний диаметр = 2,0 мм, внешний диаметр = 4 мм, длина = 30 мм, сопротивление = 0,4 Ом.
Радиаторная крышка 20:
2
3
площадь поверхности = 1160 мм, объем = 412 мм.
Взамен или в добавление к упомянутой радиаторной крышке 20 тепловая трубка или теплоотвод с большой теплоемкостью могут быть установлены на воздухоприемную трубку 8. Желательно, чтобы в этом случае тепловая трубка или теплоотвод были подсоединены к воздухоприемной трубке 8 вблизи загрузочной позиции А. Альтернативно может быть использован термоэлектрический элемент Пельтье или охлаждающее устройство 21, использующее воздух, воду или подобное вещество для охлаждения воздухоприемной трубки 8, как показано штрихпунктирной линией на фиг.1.
На фиг.2 показан второй вариант реализации аэрозольного ингалятора.
При описании второго варианта реализации ингалятора компоненты, функционально идентичные компонентам первого варианта реализации ингалятора, будут обозначены теми же ссылочными позициями, а описание таких компонентов будет опущено.
Второй вариант реализации ингалятора содержит открываемый-закрываемый клапан 22. Открываемый-закрываемый клапан 22 устанавливается в трубчатый жидкостный канал 16. Ингалятор также содержит нажимной по принципу действия датчик всасывания (не показан), обнаруживающий всасывающее действие пользователя. Когда датчик всасывания обнаруживает всасывающее действие пользователя, открываемый-закрываемый клапан 22 открывается. За исключением того момента, когда датчик всасывания обнаруживает всасывающее действие пользователя, открываемый-закрываемый клапан 22 удерживается закрытым.
Устройство 18 подачи жидкости также включается в соответствии с сигналом обнаружения от датчика всасывания. Конкретно устройство 18 подачи жидкости подает фиксированное количество раствора от загрузочной позиции А в аэрозоль-образующий канал 6 в связи с всасывающим действием пользователя, то есть в соответствии с обнаружением сигнала от датчика всасывания. Раствор, поданный таким образом, немедленно передается от загрузочной позиции А к керамическому нагревателю 12 и преобразуется в аэрозоль.
Как следует из вышесказанного, за исключением того момента, когда пользователь производит всасывающее действие, открываемый-закрываемый клапан 22 удерживается закрытым. Насосная камера устройства 18 подачи жидкости поэтому герметически закрыта, так что раствор в насосной камере защищен от утечки в наружный воздух через отверстие 2 для всасывания наружного воздуха и мундштук 4. Следовательно, даже если раствор в насосной камере содержит летучие компоненты, такие как ароматические вещества, и тепло, передаваемое от керамического нагревателя 12 раствору в насосной камере, вызывает испарение летучих компонентов и утечку их из раствора, испаряемые летучие компоненты не утекают в наружный воздух. Поэтому раствор в насосной камере надежно защищен от изменения.
На фиг.1 открываемый-закрываемый клапан 22 обозначен штрихпунктирной линией, чтобы показать, что открываемый-закрываемый клапан 22 может использоваться вместе с радиаторной крышкой 20 и/или охлаждающим устройством 21.
Разнообразные имеющиеся в продаже клапаны могут быть использованы в качестве открываемого-закрываемого клапана 22. Если трубчатый жидкостный канал 16 изготовлен, например, из резиновой трубки, способной выдерживать упругую деформацию, открываемый-закрываемый клапан может быть таким, чтобы содержать часть резиновой трубки в качестве канала клапана. Такой открываемый-закрываемый клапан закрывает канал клапана, упруго деформируя и сжимая резиновую трубку, и открывает канал клапана, переставая сжимать резиновую трубку и тем самым позволяя резиновой трубке принимать исходную форму благодаря ее эластичности.
Пример такого открываемого-закрываемого клапана показан на фиг.3 и 4.
Открываемый-закрываемый клапан 24, показанный на фиг.3, содержит неподвижную пластину 26 и подвижную пластину 28, удаленную от неподвижной пластины 26. Неподвижная пластина 26 может быть стенкой указанного внешнего корпуса. Пара пружин 30 клапана расположена между неподвижной пластиной 26 и подвижной пластиной 28. Пружины 30 клапана являются натяжными пружинами. Каждая пружина 30 клапана подсоединена к неподвижной пластине 26 и к подвижной пластине 28, чтобы оттягивать подвижную пластину 28 к неподвижной пластине 26.
Резиновая трубка 32 в качестве трубчатого жидкостного канала 16 обладает устойчивостью к высоким температурам и продолжается через пространство между двумя пружинами 30 клапана. В настоящем варианте реализации резиновая трубка 32 прикреплена к неподвижной пластине 26. Как видно из фиг.3, толкатель 34 смонтирован на нижней поверхности подвижной пластины 28. Когда подвижная пластина 28 удерживается в показанном положении, резиновая трубка 32 упруго деформирована и сжата толкателем 34. Таким образом, резиновая трубка 32, являющаяся каналом открываемого-закрываемого клапана 24, закрыта.
Магнит 36 закреплен на верхней поверхности подвижной пластины 28, а соленоид 38 расположен над подвижной пластиной 28. В состоянии, показанном на фиг.3, когда соленоид 38 находится под напряжением, соленоид 38 притягивает магнит 36 вверх. Вследствие этого магнит 36 движется вверх вместе с подвижной пластиной 28 и толкателем 34, преодолевая противодействующую силу пружин 30 клапана, так что толкатель 34 оттягивается от резиновой трубки 32 и прекращает сжимать резиновую трубку 32, как показано на фиг.4. Поэтому резиновая трубка 32, и, соответственно, канал клапана принимают исходную форму благодаря своей эластичности, в результате чего открываемый-закрываемый клапан 24 открывается.
Может быть устроено так, что открываемый-закрываемый клапан 24 открывается в связи с всасывающим действием пользователя или переводом пользователем выключателя питания в положение "включен".
На фиг.5 и 6 показан вариант открываемого-закрываемого клапана.
Открываемый-закрываемый клапан 40 содержит неподвижную стенку 42. Подобно указанной неподвижной пластине 26 неподвижная стенка 42 может быть стенкой внешнего корпуса.
Шток 44 толкателя расположен вблизи резиновой трубки 32. Шток 44 толкателя продолжается под прямыми углами по отношению к неподвижной стенке 42 и поддерживается держателем 46 штока. Более конкретно держатель 46 штока содержит пару опорных стенок 48а, 48b. Опорные стенки 48 отстоят друг от друга в направлении оси штока толкателя. Шток 44 толкателя вскользь проходит через опорные стенки 48а, 48b и, таким образом, поддерживается опорными стенками 48а, 48b.
Шток 44 толкателя имеет фланец 50 на своей внешней круговой поверхности. Фланец 50 расположен между спаренными опорными стенками 48а, 48b. Пружина 52 клапана, являющаяся нажимной пружиной из нержавеющей стали, располагается между опорной стенкой 48а и фланцем 50 таким образом, чтобы окружить шток 44 толкателя. Пружина 52 клапана действует подобно указанной пружине 30 клапана.
Пружина 52 клапана толкает или нажимает на фланец 50, то есть на шток 44 толкателя, в направлении резиновой трубки 32. Шток 44 толкателя удерживается, таким образом, в положении, обеспечивающем упругую деформацию и сжатие резиновой трубки 32, как показано на фиг.5, так что открываемый-закрываемый клапан 40 удерживается закрытым.
Между опорной стенкой 48b и фланцем 50, с другой стороны, располагается противодействующая пружина 54, которая является нажимной пружиной. Противодействующая пружина 54 изготовлена из сплава с эффектом запоминания формы. Жесткость противодействующей пружины 54 изменяется в зависимости от температуры окружающей ее среды или от собственной температуры. Более конкретно в окружающей среде с низкой температурой, в которой окружение пружины или сама противодействующая пружина находятся при низкой температуре, противодействующая пружина 54 имеет жесткость меньше жесткости пружины 52 клапана. В среде с высокой температурой, в которой окружение пружины или сама противодействующая пружина имеют температуру выше определенной температуры, противодействующая пружина имеет жесткость больше жесткости пружины 52 клапана.
Температура самой противодействующей пружины 54 может изменяться за счет управляемой подачи электрического напряжения на противодействующую пружину 54.
В открываемом-закрываемом клапане 40 при низкой температуре окружающей среды пружина 52 клапана удерживает шток 44 толкателя прижатым к резиновой трубке 32, преодолевая нажимную силу противодействующей пружины 52. Следовательно, открываемый-закрываемый клапан 40 удерживается закрытым. Длина участка между фланцем 50 и опорной стенкой 48b в закрытом состоянии открываемого-закрываемого клапана обозначается как L1.
С другой стороны, при высокой температуре окружающей среды толкающая сила противодействующей пружины 54 в открываемом-закрываемом клапане 40 превышает силу пружины 52 клапана. Поэтому шток 44 толкателя оттягивается от резиновой трубки 32 и перестает сжимать резиновую трубку 32, как показано на фиг.6, так что открываемый-закрываемый клапан 40 открывается. Длина участка между опорной стенкой 48b и фланцем 50 в открытом состоянии открываемого-закрываемого клапана обозначается как L2 (>L1).
Как было описано выше, открываемый-закрываемый клапан 40 открывается и закрывается в зависимости от окружающей температуры. Следовательно, когда керамический нагреватель 12 поддерживается при своей рабочей температуре, так что открываемый-закрываемый клапан 40 находится в окружающей среде с высокой температурой, создаваемой теплом от керамического нагревателя 12, открываемый-закрываемый клапан 40 остается открытым. Но когда керамический нагреватель 12 не работает, и поэтому открываемый-закрываемый клапан 40 находится в окружающей среде с низкой температурой, открываемый-закрываемый клапан 40 удерживается закрытым. В этом случае открываемый-закрываемый клапан 40 открывается или закрывается в связи с установкой в положение "включен" или "выключен" указанного выключателя питания.
Открываемый-закрываемый клапан 40 может также открываться или закрываться за счет управляемой подачи электрического напряжения на противодействующую пружину 54 независимо от того, находится ли выключатель питания в положении "включен" или "выключен". Поэтому может быть устроено таким образом, что открываемый-закрываемый клапан будет удерживаться открытым только во время всасывающего действия пользователя.