ИНГАЛЯТОР
INHALER

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для распыления жидких, вязких и порошкообразных веществ, например, лекарственных средств.
Известны устройства для получения аэрозолей или ингаляторы (небулайзеры), пневматического типа, которые получили широкое распространение в медицинской технике (Авдеев С.H. Устройства доставки ингаляционных препаратов, используемые при терапии заболеваний дыхательных путей. Рус. мед. журнал. 2002. 10 (5), с. 255-261). Данные устройства состоят, как правило, из источника сжатого воздуха, резервуара с распыляемым жидким веществом, распылителя и выходного патрубка для подачи аэрозоля. Для получения аэрозоля используется кинетическая энергия струи сжатого воздуха, с помощью которой производится диспергирование жидкости. Главными недостатками этих устройств является отсутствие возможностей:
- варьирования размера частиц аэрозоля для подачи в альвеолы легких, нижние и верхние дыхательные пути с высокой степенью депозиции препарата;
- распыления одним устройством жидких, вязких и порошкообразных веществ.
Известен ингалятор, содержащий распылитель жидкости, состоящий из расположенных соосно патрубков подачи жидкости и сжатого воздуха, где патрубок подачи жидкости охватывает патрубок подачи воздуха и оба патрубка имеют цилиндрическую форму, заканчивающуюся коническими соплами с образованием между ними сужающегося кольцевого канала, образующие конических сопел выполнены равнонаклонными к оси распылителя, при этом ингалятор снабжен отражателем конической формы, вершина конуса которого направлена навстречу аэрозольному факелу (SU 92536, МПК 30К 12/01, опубл. 28.11.1950). Недостатком данного устройства является невысокая степень диспергирования, отсутствие возможности управления размером частиц.
Известен небулайзер, содержащий корпус, в котором расположена вихревая камера, соединенная соосно с патрубком подачи жидкости и тангенциально с патрубком подачи газа (WO 93/01891, МПК А61М 11/06, опубл. 04.02.1993). Тангенциальная подача газа в вихревую камеру обеспечивает получение высокоскоростного потока газа, а, следовательно, и высокую степень диспергирования жидкости, однако, при этом, в конструкции устройства отсутствует отражатель, необходимый для более мелкого дробления частиц и нет невозможности получения полидисперсного аэрозоля в заданном диапазоне размеров частиц.
Известна система подачи медицинского порошка, включающая распылитель, содержащий корпус с внутренней ступенчатой полостью, одна сторона которой примыкает к выходному отверстию, а другая соединена тангенциально с каналом подачи сжатого газа, и сопло с коническим каналом для подачи порошка и ступенчатой конической наружной поверхностью, размещенное в указанной полости (US 2004/0187867, МПК А61М 15/00, опубл. 30.09.2004). В данном устройстве, за счет тангенциальной подачи сжатого газа в полость распылителя, создается высокоскоростной поток, обеспечивающий эжектирование распыляемого вещества. Недостатком устройства является узкая область применения, ограниченная порошковыми веществами и невозможностью обеспечения управляемого распыления жидких и вязких веществ.
Наиболее близким аналогом настоящего изобретения по технической сущности и достигаемому техническому эффекту является небулайзер (патент US 3762409, МПК А61М 11/06; В05В 7/00; А61М 11/00, опубл. 02.10.1973).
Согласно известному изобретению, небулайзер включает закрытый контейнер, имеющий выход аэрозоля, сопловой узел, проходящий в контейнер и диффузорно-дефлекторный узел. Сопловой узел включает в себя газовое сопло и распылительное сопло с разнесенными и коаксиально расположенными отверстиями. Диффузорно-дефлекторный узел расположен на пути распыления из выпускного отверстия и включает в себя носовую часть, которая проходит по направлению к отверстиям и соосно расположена с ними.
Недостатком данного устройства является невозможность получения крупной дисперсии аэрозоля и распыления порошковых веществ.
Настоящее изобретение направлено на обеспечение возможности получения полидисперсного аэрозоля с заданным диапазоном дисперсности и распыления одним устройством жидких, вязких и порошкообразных веществ.
Поставленная задача решена тем, что в ингаляторе, состоящем из контейнера, соплового узла и крышки с диффузорно-дефлекторным узлом, сопловой узел выполнен в виде вихревой камеры с тангенциальной подачей сжатого газа и патрубка подачи распыляемого вещества, при этом, патрубок подачи распыляемого вещества установлен по оси вихревой камеры и выполнен съемным и не менее чем двух видов для подачи жидких и вязких веществ и порошка, причем патрубок для жидких и вязких веществ выполнен в виде трубки, а патрубок для порошка выполнен в виде конического сопла, крышка с диффузорно-дефлекторным узлом включает в себя крышку с патрубком подачи аэрозоля, диффузорно-дефлекторный узел в виде отражателя, и, сепаратора, представляющего из себя полый цилиндр.
Крышка с диффузорно-дефлекторным узлом может быть выполнена разборной или не менее чем трех видов.
Сопловой узел, выполненный в виде вихревой камеры, преимущественно, с поверхностью внутренней полости в нижней части цилиндрической, а в верхней части - конической, заканчивающейся цилиндрическим выходным отверстием, с тангенциальной подачей сжатого газа обеспечивает создание высокоскоростного закрученного потока, и, при соединении с патрубком для жидких и вязких веществ в виде трубки, преимущественно, с наружной поверхностью в верхней части конической, а в нижней части - цилиндрической, позволяет эжектировать жидкое или вязкое вещество из контейнера за счет разряжения, возникающего при образовании между коническими поверхностями кольцевого сужающегося канала, примыкающего к указанному выходному отверстию и распылять с дисперсностью, преимущественно более 20 мкм, а при соединении с патрубком для порошка, выполненного в виде конического сопла, равномерно выдувать из контейнера порошковое вещество.
Съемные заменяемые патрубки подачи распыляемого вещества обеспечивают распыление одним устройством жидких, вязких и порошкообразных веществ.
Крышка с диффузорно-дефлекторным узлом, выполненная разборной или не менее чем трех видов позволяет получать полидисперсный аэрозоль заданной дисперсности.
При использовании крышки без установленного на ней диффузорно-дефлекторного узла отсутствует дополнительное дробление частиц аэрозоля после выхода из соплового узла и это позволяет получить на выходе из ингалятора аэрозоль с дисперсностью, преимущественно более 20 мкм.
Использование крышки, с установленным на ней диффузорно-дефлекторным узлом без сепаратора, обеспечивает вторичное дробление частиц аэрозоля и позволяет получить на выходе из ингалятора аэрозоль с дисперсностью, преимущественно 2-5 мкм.
Использование крышки, с установленным на ней диффузорно-дефлекторным узлом с сепаратором, обеспечивает вторичное дробление и улавливание частиц аэрозоля и позволяет получить на выходе из ингалятора аэрозоль с дисперсностью, преимущественно 0,5-2 мкм.
Указанные значения дисперсности являются оптимальными и получены экспериментальным путем, но не ограничивают настоящее изобретение по значениям дисперсности получаемого полидисперсного аэрозоля.
Сущность изобретения поясняется на примерах его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых, согласно изобретению, показано следующее:
Фиг. 1 - Ингалятор для распыления жидких и вязких веществ с дисперсностью, преимущественно 0,5-2 мкм.
Фиг. 2 - Ингалятор для распыления жидких и вязких веществ с дисперсностью, преимущественно 2-5 мкм.
Фиг. 3 - Ингалятор для распыления жидких и вязких веществ с дисперсностью, преимущественно более 20 мкм.
Фиг. 4 - Ингалятор для распыления порошков.
Ингалятор, согласно фиг. 1, включает контейнер 1, сопловой узел 2 с вихревой камерой 3, патрубком подачи сжатого газа 4 и патрубком подачи распыляемого вещества 5-1, крышки 6 с патрубком выхода аэрозоля 7 и диффузорно-дефлекторным узлом 8 с отражателем 9 и сепаратором 10.
Ингалятор, согласно фиг. 2, включает контейнер 1, сопловой узел 2 с вихревой камерой 3, патрубком подачи сжатого газа 4 и патрубком подачи распыляемого вещества 5-1, крышки 6 с патрубком выхода аэрозоля 7 и диффузорно-дефлекторным узлом 8 с отражателем 9.
Ингалятор, согласно фиг. 3, включает контейнер 1, сопловой узел 2 с вихревой камерой 3, патрубком подачи сжатого газа 4 и патрубком подачи распыляемого вещества 5-1, крышки 6 с патрубком выхода аэрозоля 7.
Ингалятор, согласно фиг. 4, включает контейнер 1, сопловой узел 2 с вихревой камерой 3, патрубком подачи сжатого газа 4 и патрубком подачи распыляемого вещества 5-2, крышки 6 с патрубком выхода аэрозоля 7.
Ингалятор, согласно фиг. 1, работает следующим образом.
В сопловом узле 2 через патрубок подачи сжатого газа 4 подается воздух или другой газ в вихревую камеру 3, который закручивается в кольцевой вихревой поток благодаря тангенциальной подаче. Затем воздух в закрученном состоянии перемещается вверх, при этом скорость потока и его кинетическая энергия значительно возрастают из-за сужения конической полости. В соответствие с законом Бернулли, в зоне кольцевого сужающегося канала, примыкающего к выходному отверстию, образуется разрежение, давление резко уменьшается и создаются условия для интенсивного подсоса распыляемого вещества через патрубок подачи распыляемого вещества 5-1 из контейнера 1. В результате в выходное отверстие поступают два потока: высокоскоростной, вихревой поток воздуха и поток распыляемого вещества, причем воздушный поток охватывает поток вещества. Оба потока активно взаимодействуют друг с другом. За счет высокой кинетической энергии вихревого потока воздуха распыляемое вещество диспергируется. На выходе из выходного отверстия образуется закрученный аэрозольный факел, содержащий преимущественно частицы более 20 мкм. Содержание частиц размером менее 20 мкм незначительное. После выхода из соплового узла 2 аэрозольный факел вступает в ударное взаимодействие с отражателем 9 диффузорно-дефлекторного узла 8, при этом частицы факела активно дробятся на более мелкие частицы. Аэрозольные частицы более 2 мкм улавливаются на поверхности сепаратора 10 путем их конденсации и удаляются из процесса распыления самотеком. Полученный полидисперсный аэрозоль с дисперсностью 0,5-2 мкм подается потребителю через патрубок выхода аэрозоля 7 крышки 6.
Ингалятор, согласно фиг. 2, работает следующим образом.
В сопловом узле 2 через патрубок подачи сжатого газа 4 подается воздух или другой газ в вихревую камеру 3, который закручивается в кольцевой вихревой поток благодаря тангенциальной подаче. Затем воздух в закрученном состоянии перемещается вверх, при этом скорость потока и его кинетическая энергия значительно возрастают из-за сужения конической полости. В соответствие с законом Бернулли, в зоне кольцевого сужающегося канала, примыкающего к выходному отверстию, образуется разрежение, давление резко уменьшается и создаются условия для интенсивного подсоса распыляемого вещества через патрубок подачи распыляемого вещества 5-1 из контейнера 1. В результате в выходное отверстие поступают два потока: высокоскоростной, вихревой поток воздуха и поток распыляемого вещества, причем воздушный поток охватывает поток вещества. Оба потока активно взаимодействуют друг с другом. За счет высокой кинетической энергии вихревого потока воздуха распыляемое вещество диспергируется. На выходе из выходного отверстия образуется закрученный аэрозольный факел, содержащий преимущественно частицы более 20 мкм. Содержание частиц размером менее 20 мкм незначительное. После выхода из соплового узла 2 аэрозольный факел вступает в ударное взаимодействие с отражателем 9 диффузорно-дефлекторного узла 8, при этом частицы факела активно дробятся на более мелкие частицы, преимущественно 2-5 мкм. Полученный полидисперсный аэрозоль подается потребителю через патрубок выхода аэрозоля 7 крышки 6.
Ингалятор, согласно фиг. 3, работает следующим образом.
В сопловом узле 2 через патрубок подачи сжатого газа 4 подается воздух или другой газ в вихревую камеру 3, который закручивается в кольцевой вихревой поток благодаря тангенциальной подаче. Затем воздух в закрученном состоянии перемещается вверх, при этом скорость потока и его кинетическая энергия значительно возрастают из-за сужения конической полости. В соответствие с законом Бернулли, в зоне кольцевого сужающегося канала, примыкающего к выходному отверстию, образуется разрежение, давление резко уменьшается и создаются условия для интенсивного подсоса распыляемого вещества через патрубок подачи распыляемого вещества 5-1 из контейнера 1. В результате в выходное отверстие поступают два потока: высокоскоростной, вихревой поток воздуха и поток распыляемого вещества, причем воздушный поток охватывает поток вещества. Оба потока активно взаимодействуют друг с другом. За счет высокой кинетической энергии вихревого потока воздуха распыляемое вещество диспергируется. На выходе из выходного отверстия образуется закрученный аэрозольный факел, содержащий преимущественно частицы более 20 мкм. Содержание частиц размером менее 20 мкм незначительное. Полученный полидисперсный аэрозоль подается потребителю через патрубок выхода аэрозоля 7 крышки 6.
Ингалятор, согласно фиг. 4, работает следующим образом.
В сопловом узле 2 через патрубок подачи сжатого газа 4 подается воздух или другой газ в вихревую камеру 3, который закручивается в кольцевой вихревой поток благодаря тангенциальной подаче. Затем воздух в закрученном состоянии по пути наименьшего сопротивления перемещается вниз по конической внутренней поверхности патрубка подачи распыляемого вещества 5-2 и попадая на порошковое вещество равномерно выдувает ее из контейнера 1 за счет энергии вихревого потока воздуха. Полученный порошковый аэрозоль подается потребителю через патрубок выхода аэрозоля 7 крышки 6.
Совокупность конструктивных признаков заявленного изобретения позволяет получать полидисперсный аэрозоль с заданным диапазоном дисперсности и распылять одним устройством жидкие, вязкие и порошкообразные вещества.