DE69836833T2

DE69836833T2 - Intrapulmonarer aerosolerzeuger

Info

Publication number: DE69836833T2
Application number: DE69836833T
Authority: DE
Inventors: Theodore J. Philadelphia Century
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1998-10-08
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2018-10-09
Also published as: DE69841112D1; JP2001520918A; EP1762260A1; EP1769816A1; EP1769816B1; JP2005066359A; EP1119380A4; CA2308186A1; US6041775A; US6016800A; EP1776974A1; WO1999021599A1; EP1776974B1; DE69836833D1; EP1119380B1; US6029657A; DE69841930D1; EP1119380A1; CA2308186C; AU9794298A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf die Verabreichung von Medikamenten und die Medikamenten-Therapie und insbesondere auf einen intrapulmonalen Aerosolerzeuger zum Einbringen von Medikamenten in die Lungen.
Patienten, die mit Lungen-Beschwerden in das Krankenhaus kommen, die hinreichend schwer wiegend sind, um eine invasive Behandlung notwendig zu machen, werden im Allgemeinen auf zwei Arten behandelt: 1) einer langfristigen Beatmung, bei der die Atmung des Patienten dadurch erhöht wird, dass Luft durch eine Endotracheal-Röhre bzw. -Schlauch, die in die Luftröhre eingeführt worden ist, hineingedrückt wird, und 2) eine kurzfristige (üblicherweise einen Tag dauernde) Behandlung mit einem Bronchoskop, einer kleinen fiberoptischen Vorrichtung, die direkt in die Luftröhre eingeführt wird, um es dem Arzt zu erlauben, spezifische Bereiche des oberen Atemtrakts und einzelner Bronchien oder Lungenflügel zu sehen. Patienten, die diese Behandlungen benötigen, benötigen im Allgemeinen gleichzeitig die Verabreichung therapeutischer Substanzen direkt in die Lungen. In dem Fall eines beatmeten Patienten wird die Medikamenten-Verabreichung durch das Einbringen eines Aerosols aus zerstäubtem Medikament in den Beatmungsluftstrom bewirkt, ein Verfahren, das notorisch dafür bekannt ist, in den meisten, in einem Krankenhaus auftretenden Fällen der Medikamenten-Verabreichung eine schwankende, geringe Effizienz (0–30%; typischerweise 5–10%) aufzuweisen. Im Rahmen einer Bronchoskopie können Substanzen in flüssiger Form durch den Arbeitskanal des Bronchoskops verabreicht werden, der eine kleine Öffnung (1,2–2,2 mm im Durchmesser) aufweist, an beiden Enden offen ist und der über die gesamte Länge des Bronchoskops verläuft. Für Patienten, denen Lungen-Medikamente sowohl ohne Beatmung, als auch ohne Visualisierung verabreicht werden müssen, wird eine einfache Endotracheal-Röhre in die Luftröhre eingeführt und das Medikament wird in flüssiger Form unter Verwendung einer herkömmlichen Spritze gegeben.
Ähnliche Erwägungen gelten für die Verabreichung von Lösungen von Substanzen für Lungentests bei Labortieren. Das Verabreichen von Flüssigkeiten an betäubte Versuchstiere wird entweder direkt durchgeführt, indem eine kleine Röhre in die Luftröhre eingeführt wird oder dadurch, dass zunächst eine größere Endotracheal-Röhre eingeführt wird, durch die dann die Flüssigkeit verabreicht wird. Die Verabreichung von signifikanten Mengen von zu inhalierendem Aerosol an Labortiere, die bei Bewusstsein sind, ist noch problematischer als die Aerosol-Verabreichung an betäubte Personen, was darin begründet liegt, dass die meisten kleinen Säugetiere reine Nasenatmer sind.
Während die Verabreichung von Flüssigkeiten also im Allgemeinen schnell, einfach und kostengünstig ist, ist die Verteilung in den Lungen im besten Fall ungleichmäßig und findet mit nur geringer Beteiligung der Alveolen statt, außer wenn große Volumina verabreicht werden, wobei in diesem Fall das betroffene Subjekt unter beträchtlicher Atemnot leiden kann. Der Prozess kann zudem zu einer beträchtlichen Verschwendung führen, da ein großer Teil des Flüssigkeits-Bolus ausgeatmet, abgehustet und geschluckt oder ausgehustet werden kann. Die Verabreichung von durch Zerstäubung erzeugten Aerosolen ist andererseits, obwohl sie eine gleichmäßigere Verteilung des verabreichten Materials in den Lungen fördert, langsam, kompliziert und teuer. Wegen der geringen und der schwanken den Effizienz der Verabreichung ist zudem die Quantifizierung der verabreichten Dosis schwierig.
In letzter Zeit ist eine vielversprechende Alternative zu diesen beiden Verfahren zur Verabreichung von Lungen-Medikamenten aufgetaucht, die als „intratracheale Aerosolerzeugung" (intratracheal aerosolization) bezeichnet wird, wobei diese Methodologie die Erzeugung eines feinen Aerosols an der Spitze einer langen, relativ dünnen Röhre umfasst, die für ein Einführen in die Luftröhre geeignet ist, wie beispielsweise in meinen früheren US-Patenten Nummern 5 579 758, 5 594 987 und 5 606 789 beschrieben ist. Es ist nun anerkannt, dass die intratracheale Aerosolerzeugung eine hochgradig effektive Alternative zum Einflößen von Flüssigkeit und zur Aerosol-Inhalation bei Tests von Arzneimitteln in Labortieren sein kann. Beispielsweise haben Radiogramme eines mit Technetium-99 gemarkerten DNA-Lipid-Komplexes, der Ratten auf die beschriebene Art und Weise verabreicht wurde, eine sehr tiefe und breite Penetration in alle Lungenflügel gezeigt. In einem anderen Ansatz wurde gezeigt, dass die intratracheale Aerosolerzeugung von Präparaten, die Lungengewebe angreifen (beispielsweise Endotoxin, neutrophile Elastase) 4 1/2 bis 5 Mal so effektiv ist wie die Einflößung von Flüssigkeiten von diesen Materialien. In diesen und in vielen anderen Anwendungen hat sich die intratracheale Aerosolerzeugung als hochgradig effizient, schnell und relativ kostengünstige Weise herausgestellt, Lungen-Medikamente zu verabreichen. Die Effektivität dieser Vorrichtung in Studien mit Labortieren legt zudem eine mögliche Anwendung auf den Menschen nahe.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des Vorgenannten entwickelt und offenbart eine weitere Vorrichtung zur Verabreichung von Lungen-Medikamenten.
Die dünne Röhre des intrapulmonalen Aerosolerzeugers gemäß der oben erwähnten US 5 579 758 umfasst einen Schraubeneinsatz, der in der Röhre lediglich durch eine Presspassung befestigt ist. Ein Körperelement an dem vorderen Ende der Röhre besteht aus einer zweiteiligen Kappe, die eine Scheibe aus Stahlfolie umfasst, die an einem Rohrelement befestigt ist.
Die EP 0 692 273 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Verabreichung einer Medizin an einen Patienten über das Atemsystem des Patienten, die einen Zerstäuber-Katheter aufweist, der einen Steckereinsatz aufweist, der in dem distalen Ende einer röhrenförmigen Erweiterung am Ende des Katheters angeordnet ist. Der Steckereinsatz wird in der röhrenförmigen Erweiterung durch eine Lippe gehalten, die sich von der inneren Oberfläche der röhrenförmigen Erweiterung aus erstreckt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung offenbart einen intratrachealen Aersolerzeuger-Typ einer Lungen-Medikament-Verabreichungsvorrichtung und ein Herstellungsverfahren. Wie hier im Detail beschrieben werden wird, besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, dass sie auf die Herstellung von Aerosolerzeugern anwendbar ist, deren Hauptkörper der Vorrichtung einen Durchmesser von höchstens 0,356 mm (0,014'') aufweist, und die daher in der Lage ist, einfach in den Arbeits-Kanal eines Human-Bronchoskops (1,14 mm bis 2,21 mm, 0,045'' bis 0,087'' Durchmesser) eingeführt zu werden. Diese neue Vorrichtung ist zudem in der Lage, um Winkel und Krümmungsradien gekrümmt zu werden, die denen entsprechen, die in der flexiblen Spitze eines Human-Bronchoskops gefunden werden, ohne dass die Elastizitätsgrenze des Aerosolerzeugers überschritten wird oder den Biege-Mechanismus des Bronchoskops unter unzulässige Spannung zu setzen.
Die Vorrichtung kann zusätzlich in Endotracheal-Röhren von Erwachsenen und Kindern und sogar in die sehr kleinen, gekrümmten Röhren (Röhren nach dem Murphy-Typ mit einem Durchmesser von beispielsweise 2,5 mm) eingeführt werden, die für die nasale Einführung bei neonatalen Kindern für das Verabreichen von oberflächenaktiven Stoffen im Rahmen der Behandlung des kindlichen Atemnotsyndroms verwendet werden.
Ein weiterer Vorteil des intratrachealen Aerosolerzeugers gemäß der vorliegenden Erfindung ist, dass er in der Nähe der Carina bzw. der ersten Bifurkation angeordnet werden kann und eine weit verteilte und gut quantifizierbare Dosis eines Lungen-Medikaments in die Lungen des Subjekts, einschließlich eines menschlichen Subjekts, in der Form eines feinen, hochgradig konzentrierten Aerosols verabreichen kann. Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich so positioniert werden, dass sie ein bestimmtes Areal der Lunge, beispielsweise einen einzelnen Bronchus, eine einzelne Broncheole oder einen einzelnen Lungenflügel als Ziel haben kann. Aus diesem Grund hat der Anmelder der vorliegenden Erfindung den vorliegenden intratrachealen Aerosolerzeuger als „intrapulmonalen Aerosolerzeuger" und das Verfahren als „intrapulmonale Aerosolerzeugung" bezeichnet.
Ein weiteres Anwendungsgebiet dieser neuen Vorrichtung bezieht sich auf das Verabreichen von therapeutischen Lungen-Test-Substanzen an Mäuse; wegen ihres kleinen absoluten Verbrauchs an Nahrung und Raum, ihrer kurzen Tragezeit, der einfachen Möglichkeit, diese genetisch zu manipulieren und deren Ähnlichkeiten ihres Genoms mit dem des Menschen, werden Mäuse für frühe Tests anderen Tieren vorgezogen. Andere Typen von Lungen-Medikament-Verabreichungsvorrichtungen sind zu groß oder zu unflexibel, um routinemäßig in experimentellen Studien mit Mäusen eingesetzt zu werden, obwohl sie für die Verwendung bei Ratten und größeren Tieren eine geeignete Größe aufweisen. Die vorliegende Vorrichtung kann mit einem hinreichend kleinen Durchmesser versehen sein, der zumindest so klein ist, dass er 0,635 mm (0,025'') beträgt, wobei die Röhre des Hauptkörpers zumindest so klein ist, dass ihr Durchmesser 0,356 mm (0,014'') beträgt, um für die Verwendung bei Mäusen gut geeignet zu sein. Jüngste Verteilungs-Studien in Mäusen, die den neuen Zerstäuber mit der Flüssigkeits-Verabreichung vergleichen, haben gezeigt, dass die Vorrichtung effektiv und problemlos zu betreiben ist, wobei die tiefen Lungengegenden mit nur einem kleinen Bruchteil der Menge an Material erreicht werden, die bei typischen Flüssigkeits-Verabreichungen verwendet werden.
Ein weiterer Vorteil des intrapulmonalen Aerosolerzeugers bezieht sich auf die Größe der Partikel, die durch die Vorrichtung produziert werden; so wird hier beispielsweise eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben, bei der die beschriebene Vorrichtung bei einem Druck von ungefähr 138 bar (2000 psi) betrieben wird und Partikel produziert, deren Massen-Durchmesser-Median (median mass diameter, MMD) bei ungefähr 12 μm liegt.
Anders als bei anderen Aerosolerzeugern, die bei relativ geringem Druck arbeiten und die lediglich eine typischerweise gasdichte Spritze erfordern, um die Flüssigkeit unter Druck zu setzen, bedeutet der potenziell höhere Arbeitsdruck des neu entwickelten Aerosolerzeugers, dass eine herkömmliche gasdichte Spritze als Quelle für die Hochdruck-Flüssigkeit nicht länger ausreicht. Eine herkömmliche gasdichte Spritze, die eine Luer-Lock-Spitze (beispielsweise Hamilton Nr. 81220) aufweist, ist für einen maximalen Innendruck von 34,5 bar (500 psi) ausgelegt. Daraus folgt, dass Drücke, die oberhalb von 48,3 bar bis 51,7 bar (700 bis 750 psi) liegen, zu einem Bruch des Glas-Zylinders führen und die Luer-Lock-Spitze sich vom Glas-Zylinder trennt. Diese Betrachtungen haben zu der Entwicklung einer neuen Hochdruck-Spritze geführt, die in der Lage ist, Innendrücken von weit mehr als 138 bar (2000 psi) Arbeitsdruck auszuhalten, der für den Betrieb des Aerosolerzeugers gemäß der vorliegenden Erfindung notwendig ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es ein Ziel, einen neuartigen intratrachealen Aerosolerzeuger, wie er in Anspruch 1 und den abhängigen Ansprüchen beschrieben ist, bereitzustellen.
In der vorliegenden Patentanmeldung wird eine Spritze beschrieben, die in der Lage ist, hohen Innendrücken zu widerstehen.
Es wird zudem eine Sprühvorrichtung beschrieben, die eine hinreichende Größe aufweist, um in den Arbeitskanal eines Tier- oder Human-Bronchoskops, eine Endotracheal-Röhre oder direkt in die Luftröhre eingeführt zu werden.
Des Weiteren wird eine Sprühvorrichtung beschrieben, die hinreichend dünn und flexibel ist, um in einem Human-Bronchoskop, sogar in einem pädiatrischen Bronchoskop verwendet zu werden.
Es wird des Weiteren eine Sprühvorrichtung beschrieben, die hinreichend klein ist, um routinemäßig beim Verabreichen von Test-Substanzen an Mäuse und an größere Tiere verwendet zu werden.
Es ist zudem ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Intratracheal-Sprühvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, ein Aerosol zu liefern, dessen Partikel eine hinreichend geringe Größe aufweisen, um tief in die Lungen einzudringen.
Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden leicht einsichtig, wenn sie zusammen mit der beigefügten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen in Betracht gezogen werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Frontansicht einer Ausführungsform eines intrapulmonalen Aerosolerzeugers gemäß der vorliegenden Erfindung.
2a ist eine vergrößerte Teil-Ansicht von vorne einer Ausführungsform eines Aerosolerzeugers, wie er in 1 gezeigt ist.
2b ist eine vergrößerte Teil-Ansicht von vorne einer anderen Ausführungsform eines Aerosolerzeugers, wie er in 1 gezeigt ist.
2c ist eine isolierte perspektivische Ansicht eines Einsatzes gemäß des intrapulmonalen Aerosolerzeugers nach 1.
2d ist eine isolierte perspektivische Ansicht eines Körpers gemäß dem intrapulmonalen Aerosolerzeuger nach 1.
2e ist eine isolierte perspektivische Ansicht eines Koppelmittels gemäß dem intrapulmonalen Aerosolerzeuger nach 1.
3 ist eine vergrößerte Teil-Ansicht von vorne auf eine Ausführungsform eines Druck-Generators, wie er in 1 gezeigt ist.
3a bis 3c sind Teil-Ansichten von vorne, die eine Anordnung des Druck-Generators nach 3 zeigen.
4 ist eine vergrößerte, teilweise Schnittansicht von vorne einer anderen Ausführungsform eines Druck-Generators nach 1.
5 ist eine Ansicht von vorne einer Ausführungsform eines intrapulmonalen Aerosolerzeugers in Verbindung mit einer Ausführungsform eines Seitenarm-Reservoirs.
6 ist eine vergrößerte, teilweise geschnittene Ansicht des Seitenarm-Reservoirs nach 5.
7 ist eine isolierte teilweise Schnittansicht von vorne eines Ventils für das Seitenarm-Reservoir nach 6.
8a ist eine isolierte Draufsicht auf einen Ventilsitz nach 7.
8b ist eine isolierte Draufsicht auf einen Ventilsitz-Halter gemäß 7.
8c ist eine isolierte perspektivische Ansicht eines Oberteils eines Kugelkäfigs nach 7.
8d ist eine Draufsicht auf eine Halterung für das Oberteil des Kugelkäfigs nach 7.
9 ist eine vergrößerte, teilweise geschnittene Ansicht von vorne einer anderen Ausführungsform eines Druckgenerators gemäß 1.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit detailliertem Bezug auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugszeichen in allen Ansichten gleiche Elemente bezeichnen, zeigt 1 eine Ansicht von vorne einer Ausführungsform eines intrapulmonalen Aerosolerzeugers 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der intrapulmonale Aerosolerzeuger 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst als Bestandteile einen Aerosolerzeuger 11, der ein Hülsenelement 12, das im Wesentlichen länglich ausgebildet ist und ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine sich im Wesentlichen längs erstreckende durchgehende Öffnung aufweist, wobei ein Aerosolerzeuger innerhalb der Öffnung des Hülsenelements 12 angeordnet ist, und einen Druckgenerator 30, der mit dem Hülsenelement 12 verbunden ist, wie weiter unten detaillierter beschrieben werden wird.
Eine Teil-Ansicht von vorne des Aerosolerzeugers 11 ist in 2a gezeigt. Der Aerosolgenerator 14 umfasst in der vorliegenden Ausführungsform als Abschnitte einen Einsatz 16, der einen Wirbelgenerator, der zumindest einen im Wesentlichen schraubenförmigen Kanal bzw. eine im Wesentlichen schraubenförmige Auskehlung 27 auf seiner inneren Oberfläche aufweist, eine Wirbelkammer 18 und einen Körper 20, der eine End-Düse aufweist, umfasst, wobei diese Elemente alle innerhalb des Hülsenelements 12 angeordnet sind, das zu beiden Enden im Wesentlichen offen ist. Der Aerosolgenerator 14 umfasst zusätzlich bevorzugt ein Einsatz-Festlegmittel und ein Körper-Festlegmittel zum Festlegen des Einsatzes 16 bzw. des Körpers 20 innerhalb des Hülsenelements 12, was in der vor liegenden Ausführungsform durch eine Presspassung zwischen dem Einsatz 16 und dem Körper 20 mit der Innenwand 21 des Hülsenelements 12 gebildet ist. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Körper-Festlegmittel zudem einen ersten Ansatz 23, der sich von der inneren Wand 21 des Hülsenelements 12 weg erstreckt, und der bevorzugt aus einer schmalen Lippe 23 gebildet ist, die am distalen Ende des Hülsenelements 12 angeformt ist und dazu dient, die Aerosol-erzeugenden Elemente und insbesondere den Körper 20 innerhalb des Hülsenelements 12 zu halten. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Einsatz-Festlegmittel zudem einen zweiten Ansatz bzw. eine zweite Einschnürung 22 in der inneren Wand 21 des Hülsenelements 12, die dann, wenn das System unter Druck steht, dazu dient, die Generator-Elemente in ihrer korrekten räumlichen Anordnung zu halten, indem der zweite Ansatz 22 mit dem Einsatz 16 zusammenwirkt. Der Abstand zwischen dem schraubenförmigen Einsatz 16 und der End-Düse 20 bildet die Länge der Wirbelkammer 18. Alle inneren Komponenten können aus rostfreiem Stahl, Keramik oder einem anderen geeigneten Material gefertigt sein.
Im Betrieb wird Flüssigkeit in das proximale Ende 25 des Hülsenelements 12 eingeführt, wo die Flüssigkeit auf den schraubenförmigen Einsatz 16 trifft und dann gezwungen ist, dem schraubenförmigen Pfad zu folgen, der durch den schraubenförmigen Kanal 27 in der äußeren Wand des Einsatzes 16 und der inneren Wand 21 des Hülsenelements 12 gebildet ist. Wenn die Flüssigkeit den schraubenförmigen Kanal 27 verlässt, tritt sie in die Wirbelkammer 18 ein und ihre Flussrichtung ist dann ein im Wesentlichen schraubenförmig verlaufender Pfad, der dem inneren Umfang bzw. der inneren Kreislinie des Hülsenelements 12 folgt.
An dem Ende der Wirbelkammer 18 tritt die rotierende Flüssigkeit auf die endseitige Düse 20, die eine Grenze zwischen der wirbelnden Flüssigkeit im Hülsenelement 12 und der umgebenden Atmosphäre darstellt, die üblicherweise aus Luft besteht. An der endseitigen Düse 20 tritt eine Sprühnebel-Bildung ein, die vorzugsweise durch das Auftreten eines Raumabschnitts charakterisiert ist, der „Luftkern" (air core) genannt wird und im Zentrum des entstehenden Hohl-Kegels aus Aerosol erscheint. Der Luftkern grenzt an einen kleinen, perlenartig geformten Raum in dem Zentrum der Wirbelkammer 18, wobei der enge Verbindungs-„Hals" des Luftkerns in dem Zentrum der endseitigen Düse 20 liegt.
Die Güte des Sprühnebels (Partikel-Durchmesser und -Geschwindigkeit, Sprühkegel-Winkel usw.) sind eine komplexe Funktion von vielen Faktoren, einschließlich des Drucks und der Durchflussrate der einströmenden Flüssigkeit, des Anflugwinkels der rotierenden Flüssigkeit, wenn diese in die Wirbelkammer 18 eintritt, der Geometrie (die Länge und der Durchmesser) der Wirbelkammer 18, der Größe und der Geometrie der endseitigen Düse 20 und die Umgebungsbedingungen in der umgebenden Luft. Die Eigenschaften des Sprühnebels werden im Allgemeinen auf empirischer Basis beeinflusst, indem beobachtet wird, wie die Größen der individuellen Elemente die jeweils interessierende Sprühnebel-Güte beeinflussen.
In der vorliegenden Ausführungsform kann das Hülsenelement 12 ein Stück einer Röhre aus rostfreiem Stahl umfassen, die vorzugsweise einen äußeren Durchmesser von 0,635 mm (0,025'') × 0,635 mm (0,0025'') Wandstärke × 0,508 mm (0,020'') Innendurchmesser (23-Gauge, extradünne Wandstärke) wie sie von der Small Parts Incorporation in Miami Lakes, Florida oder von der MicroGroup Incorporation in Medway, Massachusetts, USA, erhältlich sind, wobei die Länge von der jeweiligen Ap plikation abhängt. Für die meisten Tier-Experimente kann der gesamte Aerosolerzeuger beispielsweise aus dem Hülsenelement 12 bestehen, so dass die Länge von dem Versuchstier abhängt, beispielsweise 50,8 mm (2'') für eine Ratte, 76,2 mm (3'') für ein Meerschweinchen und der äußere Durchmesser des Aerosolerzeugers beträgt stets 0,635 mm (0,025'').
In 2b ist eine Teil-Ansicht einer anderen Ausführungsform des Aerosolerzeugers 11 nach 1 von vorne gezeigt. Wie im Folgenden im Detail beschrieben wird, besteht ein Vorteil des Aerosolerzeugers 11, der in 2b gezeigt ist, in seiner Anwendbarkeit auf große Tiere und Personen, bei denen ein Bronchoskop eingesetzt werden kann. Wie in den 2a und 2b gezeigt ist, umfasst das Hülsenelement 12 bevorzugt eine kurze Röhre 29 (vorzugsweise 3,18 mm (1/8'') bis 6,35 mm (1/4'') bei einer Röhre mit einem Außendurchmesser von 0,636 mm (0,025''), die bevorzugt durch Schweißen oder Löten an einer Röhre 31 einer größeren Länge angebracht sind, die bevorzugt ein Röhrenstück aus rostfreiem Stahl mit einer Länge von 0,457 m bis 0,711 m (18'' bis 28'') ist, die einen äußeren Durchmesser von nur 0,356 mm (0,014'') aufweist, was dem Aerosolerzeuger eine deutlich größere Flexibilität verleiht. Um den Übergang zwischen den beiden Größen der Röhren 29 und 31 zu verbessern, kann zudem eine Röhre 33 zwischen den beiden Röhren 29 und 31 vorgesehen sein, die eine geringe Länge aufweist, oder die größere Röhre 29 kann eine Verjüngung aufweisen, die den inneren Durchmesser von 0,508 mm (0,020'') auf 0,356 mm (0,014'') verjüngt, so dass sie mit dem äußeren Durchmesser der kleineren Röhre in Form einer gleitenden Presspassung zusammenwirkt, um so den Schweiß- oder Löt-Prozess zu erleichtern.
Um das Aerosol erzeugende Element innerhalb des Hülsenelements 12, wie in den 2a und 2b gezeigt, zu platzie ren, wird das Hülsenelement 12 vorzugsweise in einer vorgegebenen Position festgelegt, beispielsweise durch ein Spannmittel, so dass es axial mit einer Kleinstkräfte-Dornpresse ausgerichtet ist, die beispielsweise einen kleinen Mikrometer-Kopf umfasst, der ein Stößel-Werkzeug geeigneter Größe aufweist, obwohl auch andere Verfahren verwendet werden können. Gemäß des bevorzugten Verfahrens zum Installieren der Aerosol erzeugenden Elemente gleitet der Stößel der Dorn-Presse (mit einem Durchmesser von bevorzugt 0,457 mm (0,018'')) in den Innendurchmesser von 0,508 mm (0,020'') des Hülsenelements 12, was die präzise Anordnung der Generator-Elemente erlaubt, die in der vorliegenden Ausführungsform einen Außendurchmesser von 0,508 mm (0,020'') aufweisen. Der schraubenförmige Einsatz 12 wird in ein Ende des Hülsenelements 12 eingeführt. In der vorliegenden Ausführungsform, die am besten in der isolierten perspektivischen Ansicht nach 2c gezeigt ist, besteht der schraubenförmige Einsatz 16 aus einem Stab kurzer Länge (bevorzugt 0,762 mm bis 1,02 mm (0,030'' bis 0,040''), vorzugsweise aus rostfreiem Stahl und mit einem Durchmesser von 0,508 mm (0,020''), wobei dessen Außenseite zumindest einen schraubenförmigen Kanal 27 umfasst, der vorzugsweise 0,152 mm (0,006'') breit und 0,127 mm (0,005'') tief ist und einer kleinen Schraube ähnelt. In der vorliegenden Ausführungsform kann der Einsatz 16 beispielsweise aus einer 0000-160-Maschinenschraube bestehen, wie sie von der J.I. Morris Co., Southbridge, Massachusetts, USA, erhältlich ist, die, nachdem ihr Kopf entfernt worden ist, flachgeschliffen und entgratet worden ist. Der Stößel der Dorn-Presse wird dann vorwärts geschoben, bis er in Kontakt mit dem schraubenförmigen Einsatz 16 kommt und diesen in das Hülsenelement 12 drückt, wobei er in dieser Ausführungsform für einen Weg von ungefähr 1,02 mm (0,40'') gemessen vom Ende des Hülsenelements 12 eingeschoben wird. Der äußere Durchmesser des schraubenförmigen Einsatzes 16, der in der vorliegen den Ausführungsform 0,508 mm (0,020'') beträgt, ist dem inneren Durchmesser der äußeren Röhre angepasst, der 0,635 mm (0,025'') beträgt (die Wandstärke ist 0,0635 mm (0,0025'')), so dass eine gleitende Presspassung zwischen den beiden Elementen entsteht und unter Druck stehende Flüssigkeit, die in die Röhre eingeführt wird, gezwungen ist, dem Pfad zu folgen, der durch den schraubenförmigen Kanal 27 des Einsatzes 16 und der inneren Wand 21 des Hülsenelements 12 gebildet ist, und sich nicht einfach parallel zur Längsachse des Hülsenelements 12 bewegen kann.
In der vorliegenden Ausführungsform bildet der Körper 20, wie er in der isolierten perspektivischen Ansicht gemäß 2d gezeigt ist, ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine Öffnung 51, die sich durch den Körper 20 hindurch erstreckt, und umfasst bevorzugt eine Düse aus herkömmlich erhältlichem Saphir oder rostfreiem Stahl, wie sie beispielsweise von Bird Precision in Waltham, Massachusetts, USA, erhältlich ist, und bevorzugt einen Durchmesser von 0,508 mm (0,020'') aufweist, wobei der Innendurchmesser 0,066 mm (0,0026'') beträgt, und die auf ähnliche Weise in das Hülsenelement 12 eingeführt wird, um Platz für die Wirbelkammer 18 zu lassen. Der Körper 20 kann zudem weitere geeignete Komponenten umfassen und aus anderen geeigneten Materialien gebildet sein. Die Düse 20 wird in das Ende des Hülsenelements 12 hineingedrückt, so dass die Lippe 23, die in dieser Ausführungsform bevorzugt eine Länge von ungefähr 0,254 mm (0,010'') aufweist, sich über das Ende der Düse 20 erstreckt. Die Lippe 23 wird dann über die Kante der Düse 20 umgeformt, wobei bevorzugt kleine Umformwerkzeuge verwendet werden, obwohl auch andere geeignete Verfahren angewendet werden können. Die Düse 20 und die anderen Elemente sind dadurch in ihrer jeweiligen räumlichen Anordnung in dem Hülsenelement 12 befestigt, im Zentrum ist jedoch noch genug offene Fläche vorhanden, um dem Aerosol ein Austreten zu erlauben, das aus der Öffnung im Zentrum der Düse 20 ausströmt.
Die Festigkeit der Lippe 23, die kritisch dafür ist, dass die Elemente des Aerosolerzeugers innerhalb des Hülsenelements 12 gehalten werden, wenn hohe Drücke angelegt werden, kann zudem deutlich über die Festigkeit des Basismaterials (rostfreier Stahl der Legierung 304 oder 316) erhöht werden, indem ein kleiner Wulst oder eine Lage Chrom-Nickel-Hartlöt-Legierung (AMS 4777) aufgebracht wird, wie beispielsweise Nicrobraz LM der Wall Colmonoy Corporation, Madison Heights, Michigan, USA, oder Ni-Flex 77 von Materials Development Corporation, Medford, Massachusetts, USA. Die Härte dieser Materialien übersteigt die des Basismaterials um einen Faktor 5 (Rockwell „C" Skala 60, im Vergleich zu 12), obwohl deren Schmelzpunkte (1255,4 K, 1800°F) im Vergleich zu dem Schmelzpunkt von rostfreiem Stahl (1699,8 K, 2600°F) oder Saphir (1977,6 K, 3100°F) niedrig liegt. Diese Eigenschaften machen diese Materialien für die vorliegende Anwendung ideal.
In der vorliegenden Ausführungsform kann schließlich der zweite Ansatz bzw. die Einschnürung 22 in der Wand 21 des Hülsenelements 12 zwischen der Düse 20 und dem schraubenförmigen Einsatz 16 ausgebildet sein, was in der vorliegenden Erfindung durch Verwendung eines Paars modifizierter Zangenköpfe erreicht wird; es können jedoch auch andere Vorrichtungen für diesen Zweck eingesetzt werden. Die Einschnürung 22 verhindert, dass der Einsatz 16 sich in Richtung auf die Düse 20 zu bewegt, wenn das System unter Druck gesetzt wird. Der Abstand zwischen der Düse 20 und dem Einsatz 16 bestimmt die Länge der Wirbelkammer 18 und jede Verkürzung dieses Abstands führt zu einer Verringerung der Leistung des Aerosolerzeugers.
Wie in den 2a und 2b gezeigt ist, wird das Koppelmittel 35 dann, wenn die Spitze des Zerstäubers vollständig ist, an dem proximalen Ende 25 des Hülsenelements 12 befestigt, das in der vorliegenden Ausführungsform bevorzugt ein spezielles Fitting aufweist, das aus rostfreiem Stahl besteht und einen flachen Boden und ein Viertelzoll (1/4 mm)-28-Innengewinde aufweist, wie es in der isolierten perspektivischen Ansicht nach 2e gezeigt ist, und das, beispielsweise durch Hartlöten am proximalen Ende 25 des Hülsenelements 12 befestigt ist. Das Fitting 35 stellt eine hochdruckfeste, flüssigkeitsdichte Verbindung für das Hülsenelement 12 bereit. Wie in 2 gezeigt ist, kann zudem auch eine Röhre 37, die eine geringe Länge und eine große Wandstärke aufweist, verwendet werden, um einen Übergang von der einen kleinen Durchmesser aufweisenden Röhre 31 des Hülsenelements 12 auf das Fitting 35 zu bilden, um eine Spannungsentlastung zu erreichen.
Damit der Aerosolgenerator 14 ein hinreichend feines Aerosol erzeugt, weist der Aerosolgenerator 14 vorzugsweise eine über einen Druckerzeuger 30 gespeiste Quelle für Hochdruck-Flüssigkeit auf. Insbesondere erhält der beschriebene Aerosolgenerator 14 Flüssigkeit, die unter einem Druck von ungefähr 138 bar (2000 psi) steht. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Druckerzeuger 30 vorzugsweise eine Hochdruck-Spritze, wie sie in den 3 und 4 gezeigt ist und die von dem Typ ist, bei dem eine Dichtung an einem Kolben befestigt ist und diesen gegen eine polierte innere Oberfläche eines Zylinders abdichtet, obwohl auch andere Konfigurationen funktionieren können, beispielsweise eine solche, bei der die Dichtung innerhalb der Bohrung des Zylinders angeordnet ist und eine Dichtungswirkung gegenüber der polierten, äußeren Oberfläche eines Kolbens darstellt. Es können zudem viele andere Arten verwendet werden, um eine Hochdruck-Flüssigkeit für den Aerosolerzeuger 11 zur Verfügung zu stellen, beispielsweise eine kleine Hochdruck-Hubpumpe (beispielsweise eine Chromatographie-Pumpe) oder beispielsweise andere geeignete Spritzentypen.
In der vorliegenden Erfindung, die im Folgenden beschrieben ist, weist die Spritze 30 vorzugsweise ein Fassungsvermögen von 250 Mikroliter (μl) (0,25 ml) auf. Ist diese Menge einmal verabreicht, so muss die Spritze 30 von dem Aerosolerzeuger 11 abgekoppelt, mit Flüssigkeit neu aufgefüllt und wieder an den Aerosolerzeuger 11 angeschlossen werden, bevor eine weitere Dosis von 250 Mikrolitern verabreicht werden kann. Wie hier beschrieben, offenbart die vorliegende Erfindung zudem ein Ventilsystem, das zwischen der Spritze 30 und dem Aerosolerzeuger 11 angeordnet sein kann und was es der Spritze 30 erlaubt, aus einem Reservoir wieder aufgefüllt zu werden, ohne dass die Spritze 30 vom Aerosolerzeuger 11 abgekoppelt werden muss.
Eine Hochdruck-Spritze gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Innenkörperelement, vorzugsweise einen Glaszylinder, und einen Kolben oder Plunger, der bevorzugt aus rostfreiem Stahl besteht. Eine Hochdruck-Dichtung zwischen dem Kolben und dem Zylinder wird zudem bevorzugt durch einen Stopfen, beispielsweise aus Teflon, hergestellt, der auf der Spitze des Kolbens aus rostfreiem Stahl beispielsweise dazu befestigt ist, dass er in die Spitze eingedrückt ist. In der bevorzugten Ausführungsform der Hochdruck-Spritze würde der Glaszylinder beim Betrieb brechen, wenn der Innendruck 48,3 bar (700 psi) überschreiten würde. Angesichts dessen ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform der ganze Glaszylinder in einem Außenkörperelement eingeschlossen, das vorzugsweise ein Gehäuse aus rostfreiem Stahl umfasst; rostfreier Stahl weist eine Zugfes tigkeit auf, welche die von Glas um einen Faktor von ungefähr 22 übersteigt. Ein Vorteil der Konstruktion der vorliegenden Ausführungsform ist, dass der Zylinder nicht versagt; bei extrem hohen Drücken (wie beispielsweise 345 bar bis 552 bar (5000 psi bis 8000 psi)) würde der Teflon-Stopfen als Erstes versagen. In Anbetracht dessen kann die Hochdruck-Spritze gemäß der vorliegenden Ausführungsform routinemäßig dazu verwendet werden, Flüssigkeiten auf jeden gewünschten Druck zu komprimieren, der in der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise bis ungefähr 138 bar (2000 psi) reicht, um den Aerosolerzeuger 11, der oben beschrieben worden ist, zu versorgen. In anderen Ausführungsformen kann der oben beschriebene Stöpsel eine O-Ring-Dichtung, beispielsweise eine Viton-Dichtung, umfassen und das Innenkörperelement kann aus Metall bestehen, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl oder einem geeigneten Kunststoff, wie beispielsweise PEEK. In diesem Fall kann das Außenkörperelement weggelassen werden.
Die begrenzte Kapazität der Spritze in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform (250 μl) bezieht sich direkt auf die kleine Fläche der Kolbenspitze (ungefähr 4,2 mm²; Durchmesser = 2,3 mm). Das Ausmaß der Fläche der Kolbenspitze legt die Kraft fest, die benötigt wird, um einen vorgegebenen Druck innerhalb des Zylinders zu erzeugen; gemäß der vorliegenden Konstruktion ist die Kolben-Fläche so gewählt, dass eine normale Person leicht den Daumendruck aufbringen kann, der erforderlich ist, um einen Druck von 138 bar (2000 psi) in der Spritze zu erzeugen.
Wie am besten in 3 gezeigt ist, kann eine Hochdruck-Spritze gemäß der vorliegenden Ausführungsform aus einer gasdichten 240 μl-Standard-Spritze hergestellt werden, die ein Innenkörperelement 52, das ein Glas-Rohr bildet, und eine gewindete, aus rostfreiem Stahl bestehende Nase 54 umfasst, die eine Kel-F-Kopfdichtung 56 aufweist, wie sie beispielsweise von Hamilton in Reno, Nevada oder der Unimetrics Corporation in Shorewood, Illinois, USA, erhältlich ist. Wenn die Standard-Spritze aufgebaut ist, wird die Nase 54 aus rostfreiem Stahl auf das Glas-Rohr 52 am distalen Ende 58 der Spritze, beispielsweise mit Epoxidharz, dichtend befestigt. Wie bereits weiter oben ausgeführt, arbeitet diese Anordnung im Allgemeinen gut, solange der Druck innerhalb der Spritze ungefähr 48,3 bar (700 psi) nicht überschreitet. Bei höheren Drücken verhindert ein Umgeben des Rohrs der Spritze mit einem Außenkörperelement, das aus rostfreiem Stahl besteht, ein Reißen, wie detailliert oben beschrieben ist. Es ist jedoch auch notwendig, eine Abstützung für die Nase 54 der Spritze vorzusehen, da andernfalls das Rohr 52 an der Stelle in Umfangsrichtung reißen könnte, wo es mit der Nase 54 zusammenläuft, oder die Nase 54 könnte von dem Rohr 52 abgetrennt werden. Aus diesem Grund umfasst der Aufbau einer Hochdruck-Spritze unter Verwendung einer gasdichten Standard-Spritze eine axiale Abstützung für die Enden der Spritze sowie eine Abstützung in Umfangsrichtung für das Glasrohr 52, wie weiter unten beschrieben wird.
Der Aufbau einer Hochdruck-Spritze unter Verwendung einer Standard-Spritze ist in den 3a–3c gezeigt. Wie in 3a gezeigt, wird das Glasrohr 52 der Standard-Spritze an seinem proximalen Ende, das mit den Pfeilen „a" gezeigt ist, dadurch leicht gekürzt, indem der Teil des Rohrs 52 entfernt wird, der die zwei Glas-Flansche (vorzugsweise in den ersten 4,76 mm bis 6,35 mm (3/16'' bis 1/4'')) umfasst und der den Abschnitt darstellt, der verhindert, dass die Spritze zwischen den Fingern durchrutscht, wenn der Plunger bei der normalen Verwendung der Spritze mit dem Daumen gedrückt wird, umfasst. Dieser Teil des Rohrs 52 weist zudem üblicherweise einen um einen kleinen Betrag größeren Durchmesser als der Rest des Rohrs auf, so dass dann, wenn dieser Teil entfernt ist, das Rohr 52 einen geraden Verlauf mit einem flachen Ende und einem gleichförmigen äußeren Durchmesser hat, der üblicherweise 7,7 mm bis 7,75 mm (0,303'' bis 0,305'') beträgt. Wie in 3b gezeigt ist, umfasst eine erste Röhre 62 aus rostfreiem Stahl ein erstes Außenkörperelement, das einen Außendurchmesser von bevorzugt 9,53 mm (3/8'') und eine Wandstärke von 0,864 mm (0,034'') aufweist, wie sie von der Mc-Master-Carr Supply Corporation in New Brunswick, New Jersey oder der MicroGroup, Incorporation in Medway Massachusetts, USA, erhältlich ist und die dann über das Glas-Rohr 52 geschoben wird, bis sie den Ansatz der gewindeten Nase 54 aus rostfreiem Stahl an dem Punkt berührt, wo sie am Glas-Rohr 52 anliegt. Vor der Montage werden bevorzugt beide äußeren Oberflächen des Glas-Rohrs 52 und die innere Oberfläche der ersten Röhre 62 mit einem dünnen Film aus Epoxydharz beschichtet. Wenn dieses ausgeheilt ist, bildet die Epoxydharz-Beschichtung eine Abstützung für das Glas-Rohr 52, indem es alle kleinen Hohlräume auffüllt, die zwischen dem Rohr 52 und der ersten Röhre 62 aus rostfreiem Stahl vorhanden sein könnten.
Die Länge der ersten Röhre 62 aus rostfreiem Stahl ist so beschaffen, dass das Ende des Glas-Rohrs 52 dann, wenn die Röhre 62 montiert ist, um ungefähr 0,508 mm (0,020'') über das proximale Ende 63 der ersten Röhre 62 vorspringt. Dieser Vorsprung bildet eine Dicht-Oberfläche, gegen die sich eine Dichtung 64 abstützt, die durch ein Rückhalte-Element 66 eingetrieben wird, das weiter unten beschrieben ist.
Wie in 3c gezeigt ist, wird bei den Vorbereitungen für die endgültige Montage eine zweite Röhre 68 aus rostfreiem Stahl, die ein zweites Außenkörperelement umfasst, das vorzugsweise einen Durchmesser von 11,1 mm (7/16'') und eine Wandstärke von 0,787 mm (0,031'') aufweist, auf dreifache Weise modifiziert: 1) das distale Ende wird mit einer Scheibe 70 aus rostfreiem Stahl versehen, die vorzugsweise einen äußeren Durchmesser von 11,1 mm (7/16''), einen Innendurchmesser von 6,35 mm (1/4'') und eine Stärke von 1,39 mm (1/16'') aufweist und die beispielsweise durch Hartlöten oder Schweißen am Ende der zweiten Röhre 68 angebracht wird; 2) das proximale Ende wird mit zwei Flanschen 62 versehen, die bevorzugt aus rostfreiem Stahl bestehen und denen ähnlich sind, die von der Glas-Spritze entfernt worden sind, um eine Abstützung für die Finger zu bilden, wenn der Plunger mit dem Daumen gedrückt wird; und 3) der innere Durchmesser der zweiten Röhre 68 wird bevorzugt über eine Länge von ungefähr 3,18 mm (1/8'') gemessen vom Ende mit einem Feingewinde 73 (vorzugsweise 10 mm × 0,5 mm) versehen.
Der Spritzen-Zylinder wird dann zusammen mit seiner Schutz-Röhre 62 aus rostfreiem Stahl in die modifizierte zweite Röhre 68 eingeschoben, wobei die zusammengehörenden Oberflächen vorzugsweise vor der Montage mit einem Epoxydharz beschichtet worden sind. Die Scheibe 70 am distalen Ende der zweiten Röhre 68 erlaubt es der Nase 54 mit dem 6,35 mm (1/4'')-28-Gewinde der Spritze, hindurchgeführt zu werden, fungiert aber als Stopp-Fläche, wenn größere Durchmesser des Ansatzes der Nase der Spritze anliegen. An diesem Punkt, bevorzugt ungefähr 3,18 mm (1/8'') vom proximalen Ende der zweiten Röhre 68 entfernt, erstreckt sich der Abschnitt mit dem Innengewinde 73 jenseits des proximalen Endes des Glas-Zylinders 52, der leicht über das Ende der ersten Röhre 62 hinausragt. Wie in 3 gezeigt ist, wird dann eine kleine, ringförmige Dichtung 64, die bevorzugt eine ungefähr eine 0,508 mm (0,020'') dicke Polyimid-Dichtung ist, in der zweiten Röhre 68 so angeordnet, dass sie am Ende des Glas-Zylinders 52 anliegt, wobei die Rückhalte-Schraube 66 mit einem 3,18 mm-(1/8'')- Achtkantschlüssel eingeschraubt wird, was das Ummanteln der Glas-Spritze abschließt, die dann an allen Oberflächen abgestützt ist und sich weder axial, noch in Umfangsrichtung bewegen kann, wenn ein hoher Innendruck angelegt wird. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Rückhalte-Element 66 eine Schraube, die bevorzugt 1,91 mm (0,075'') lang ist und ein 10 mm × 0,5 mm Außengewinde aufweist und die aus rostfreiem Stahl gefertigt ist. Diese Rückhalte-Schraube 66 weist in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ein achtkantiges Loch, das 3,18 mm (1/8'') über die Flach-Seiten misst, durch das Zentrum auf, obwohl auch anders geformte Löcher verwendet werden können. Dieses Loch hat zwei Funktionen: 1) es stellt ein Mittel bereit, durch das die Schraube 66 eingeschraubt werden kann und 2) es stellt ein Loch mit einer hinreichend großen lichten Weite dar, um es zu ermöglichen, dass der Plunger 74 der Spritze einen Stopfen 57 aufweist, der in den Glas-Zylinder 52 eingeführt und wieder ausgeführt werden kann. Obwohl es nicht eingezeichnet ist, kann der Plunger 74 der Spritze Eichstriche oder andere Markierungen aufweisen, um die Menge von in der Spritze 30 vorhandener Flüssigkeit zu messen.
Wie in 4 gezeigt ist, kann eine Hochdruck-Spritze gemäß der vorliegenden Ausführungsform zudem aus Bauteilen aufgebaut sein. Der Unterschied ist, dass lediglich ein Außenkörperelement 80, das bevorzugt aus rostfreiem Stahl besteht und röhrenförmig ist, benutzt wird, wobei ein äußerer Durchmesser in dieser Ausführungsform bevorzugt 1,59 mm (7/16'') beträgt, der damit dem Durchmesser ähnelt, der oben für die zweite Röhre 68 der vorigen Hochdruck-Spritze beschrieben worden ist, wobei aber die Wanddicke 1,65 mm (0,065'') beträgt. Diese einzelne Röhre 80 ähnelt zudem der zweiten Röhre 68 des vorigen Aufbaus darin, dass das proximale Ende zu dem Flansche 82 als Stütze für Finger und am Ausgang der Tube ei nen kurzen Abschnitt eines Innen-Fein-Gewindes 82 (vorzugsweise 8,5 mm × 0,5 mm) aufweist. Eine ähnliche Rückhalte-Schraube 84 wird als letzter Abschluss des Innenkörperelements 86, das bevorzugt ebenfalls aus Glas besteht, verwendet.
Die gewindete Nase 88 der vorliegenden Spritze ist bevorzugt aus rostfreiem Stahl gebildet und, beispielsweise durch Hartlöten oder Schweißen am Ende der Röhre 80 angebracht und bildet das distale Ende der Hochdruck-Spritze. Eine Hochdruck-Dichtung 90, wie beispielsweise eine Polyimid-, PEEK- oder Fluoropolymer-Dichtung wird bevorzugt in eine Ansenkung in dem Ende der gewindeten Nase 88 eingepresst, wobei hinreichend viel Dicht-Material aus der Spitze vorsteht (bevorzugt 0,254 mm bis 0,381 mm (0,010'' bis 0,015'')), um eine Hochdruck-Dichtung zu bilden, wenn die Spritze und der Aerosolerzeuger miteinander verschraubt und die Schrauben von Hand angezogen werden.
Das Innenkörperelement 86 weist eine Glas-Röhre geeigneter Länge auf, vorzugsweise eine einen präzisionsgebohrten 2,3 mm (0,0907'')-Durchmesser aufweisende Glas-Kapillarröhre (beispielsweise von der Ace Glass Co., Incorporation, Vineland, New Jersey, USA, und wird in Röhre 80 aus rostfreiem Stahl eingeführt, nachdem die in Kontakt tretenden Oberflächen mit Epoxydharz beschichtet worden sind. Eine kleine Dichtung 91 wird vorzugsweise an dem Ende der Glas-Röhre 86 angeordnet und die gewindete Rückhalte-Schraube 84 wird mittels eines 3,18 mm-(1/8'')-Achtkantschlüssels eingedreht. Es ist zudem ein Plunger 87, wie er beispielsweise von der Hamilton in Reno, Nevada, USA, erhältlich ist, vorgesehen, um die Vorrichtung zu betreiben, der vorzugsweise aus rostfreiem Stahl besteht und einen Stopfen 89 aufweist, der dem Plunger 74 mit dem Stopfen 57 ähnlich ist.
Wie bereits obenstehend beschrieben, hängt der Ablauf bei der Benutzung des Aerosolerzeuger-/Spritzen-Systems von der Anwendung ab. Wird der Aerosolerzeuger 11 beispielsweise für die Verabreichung an Labortiere, insbesondere kleine Säugetiere, verwendet, kann er innerhalb eines Hülsenelements 12 angeordnet sein, das eine kurze Länge von 5,08 cm (2'') für Ratten, 7,62 cm (3'') für Meerschweinchen, usw. aufweist und relativ steif sein und beispielsweise aus einer einzelnen Röhre (32-Gauge) mit einem äußeren Durchmesser von 0,635 mm (0,025'') gebildet sein, wie in 1 gezeigt ist. Um die Aerosolerzeuger-/Spritzen-Vorrichtung zu bedienen, ist das Hülsenelement 12, das den Aerosolerzeuger 11 enthält, bevorzugt von der Spritze abnehmbar, was bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform dadurch geschieht, dass zwei Teile voneinander abgeschraubt werden, wobei dann die Spritze mit Flüssigkeit, wie beispielsweise Experimentier-Flüssigkeit, gefüllt wird und der Aerosolerzeuger und die Spritze wieder miteinander verbunden werden. Das Hülsenelement 12, das den Aerosolerzeuger 11 enthält, wird dann in die Luftröhre des Subjekts eingeführt, indem es durch den Mund oder die Nase und entweder mit oder ohne Endotracheal-Schlauch eingeführt wird, wobei dann, wenn sich die Spitze des Aerosolerzeugers bevorzugterweise nahe bei der ersten Bifurkation (der Carina) befindet, (diese aber nicht berührt) der Plunger der Spritze fest herabgedrückt ist. Der Aerosolerzeuger und der Endotracheal-Schlauch können dann entfernt werden.
Bei größeren Tieren und Menschen, bei denen eine sehr tiefe Penetration der Lunge oder eine spezifische Lokalisierung des gesprühten Materials gewünscht ist, kann ein Bronchoskop verwendet werden, um den Ziel-Bereich sichtbar zu machen. In diesem Fall kann der Aerosolerzeuger 11 so aufgebaut sein, dass er einen Längenabschnitt eines dünnen, hochgradig fle xiblen Materials, bevorzugt einen 28-Gauge-Schlauch (mit einem Außendurchmesser von 0,356 mm (0,014'')) aufweist, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform nur die äußerste Spitze, die den Generator 14 innerhalb des Hülsenelements 12 beinhaltet, wie in 2 gezeigt aus einem 23-Gauge-Schlauch gebildet ist. Der Aerosolerzeuger, der auf diese Weise hergestellt ist, ist dazu geeignet, in den Arbeits-Kanal auch der schmalsten Bronchoskope (mit einem Durchmesser von 1,14 mm, 0,041'') eingeführt zu werden und ist hinreichend flexibel, um der Ablenkung der Spitze des Bronchoskops in fast allen Bereichen zu folgen, ohne dass die Elastizitätsgrenze der Aerosolerzeuger-Röhre überschritten wird oder der Mechanismus zur Ablenkung der Bronchoskop-Spitze ermüdet.
Wenn die vorliegende Erfindung zusammen mit einem Bronchoskop verwendet wird, wird vorzugsweise zuerst das Bronchoskop in die Luftröhre des Subjekts eingeführt und in dem spezifischen Ziel-Bereich angeordnet. Der Aerosolerzeuger 11 wird dann in den Arbeits-Kanal des Bronchoskops eingeführt, bis die Spitze des Aerosolerzeugers 11 vorzugsweise ungefähr 3–5 mm über das Ende des Bronchoskops hinausragt. Alternativ kann das System vorher so vermessen und kalibriert werden, dass dann, wenn der Schaft des Aerosolerzeugers am Eingang des Arbeits-Kanals fixiert wird (beispielsweise durch ein Luer-Lock-Fitting mit einer Feststellschraube), die Spritze am distalen Ende um den gewünschten Betrag hervorsteht. Die Spritze wird danach dadurch gefüllt, dass die Spitze in die Lösung getaucht wird, die zu vernebeln ist, und anschließend der Plunger zurückgezogen wird. Die Spitze der Spritze wird dann in den Hochdruck-Verbinder des Fittings 35 an dem Ende des Aerosolerzeugers angeschraubt und mit der Hand angezogen, wodurch eine Hochdruck-Dichtverbindung zwischen der Dichtung 56 in 3 (90 in 4) in der Spitze der Spritze und dem flachen Boden des Fittings 35 des Aerosolerzeugers gebil det wird. Um die Dosis zu verabreichen, drückt der Bediener lediglich fest auf den Plunger der Spritze.
Um dem Subjekt eine weitere Dosis von 250 μl zu verabreichen, muss die Spritze entfernt (abgeschraubt), neu gefüllt und neu angebracht werden und der Plunger muss erneut eingedrückt werden. Für größere Dosen, wie beispielsweise 1 ml (4 Füllungen/Verabreichungszyklen) verbleiben das Bronchoskop und der Aerosolerzeuger am Ort und die Spritze wird für jede der 250 μl-Dosen verwendet. Erreicht die Dosis jedoch 3 ml, wird dieses Verfahren weniger wünschenswert, teilweise deshalb, weil eine deutlich erhöhte Wahrscheinlichkeit besteht, dass eine organische oder anorganische Kontamination in das System gelangt.
Das Verabreichen einer mehrfachen 250 μl-Dosis kann durch das Dazwischenschalten eines Seitenarm-Reservoirs vereinfacht werden. Wie in 5 gezeigt, ist die Hochdruck-Spritze an den Eingangs-Anschluss einer Ausführungsform eines Seitenarm-Adapters 110 angebracht, deren Ausgangs-Anschluss an das Konnektorende des Aersolerzeugers 11 angebracht ist. Im Speziellen befindet sich der Seitenarm-Adapter 110 zwischen der Hochdruck-Spritze und dem Aerosolerzeuger 11, wobei der Seitenarm-Adapter 110 Zugang zu einem Reservoir 112, wie in der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise zu einer 5 ml Glas-Spritze hat, die an den Seitenarm durch einen Fitting 113 angebracht ist, wobei die Spritze beispielsweise von der S4J Manufacturing Services Incorporation in New Brunswick, New Jersey erhältlich ist. Wie am besten in der teilweisen, vergrößerten Schnittansicht des Seitenarm-Adapters 110 in 6 zu sehen ist, ist zwischen dem Reservoir 112 und dem Haupt-Anschluss 130 des Seitenarm-Adapters 110 vorzugsweise ein Kontroll-Ventil 114 angeordnet, das in dieser Ausführungsform aus einer Rubin-Kugel 116 besteht, die auf einen Saphir-Sitz 118 drückt, wenn das System unter Druck steht, obwohl auch andere Typen von Hochdruck-Ventil-Systemen (Gegentakt-, Dreh-Ventile, usw.) ebenfalls funktionieren. Zusammenfassend bildet dieses System eine kleine, manuell zu bedienende Hub-Pumpe oder Minipumpe, wie sie unten beschrieben wird.
Während die einzelnen Pumpen-Elemente, die die Hochdruck-Pumpe 30 und den Seitenarm-Adapter 110, die in den 5 und 6 beschrieben sind, umfassen, voneinander unabhängig und reversibel miteinander über die gewindete Spitze 54 bzw. 88 der Spritze, wie sie in den 3 bzw. 4 gezeigt sind, und den innengewindeten Anschluss 150 des Adapters 110 verbunden sein können, können diese beiden Elemente auch als eine einzelne Einheit konstruiert sein, wobei dann die gewindeten Elemente 54 und 88 in beiden Fällen eliminiert werden und die Röhre 80 aus rostfreiem Stahl gemäß 4 und die Röhre 68 aus rostfreiem Stahl oder die Dichtscheibe 70 gemäß 3 direkt mit dem Seitenarm-Adapter 110 nach 5 verbunden werden, beispielsweise durch Hartlöten oder Schweißen. Wenn die beiden Teile auf diese Weise verbunden sind, sieht das ähnlich wie in den 5 und 6 gezeigt aus, mit der Ausnahme, dass die gewindeten Elemente durch eine hartgelötete oder geschweißte Verbindung ersetzt worden sind. Für Anwendungen, bei denen der intrapulmonale Aerosolerzeuger überwiegend für das Verabreichen einer mehrfachen Dosis verwendet wird, vereinfacht das Kombinieren der beiden Pumpen-Elemente in eine einzige Einheit die Konstruktion der Vorrichtung deutlich.
Bei ungefähr Atmosphärendruck ist die kleine Öffnung in der Düse 20 in der Spitze des Aerosolerzeugers 11, wie sie im Detail in den 2a und 2b gezeigt ist, im Vergleich mit dem schmalsten Durchgang durch die Kombination aus der Reser voir-Spritze 112 und dem Seitenarm-Adapter 110 im Wesentlichen geschlossen, wobei die Düse 20 um einen Faktor von ungefähr 600 schmaler ist als die Durchgänge durch die Spritze 112 bzw. den Adapter 110. Aus diesem Grund führt ein Zurückziehen des Plungers der Hochdruck-Spritze 30 dazu, dass Flüssigkeit in die Richtung, die durch den Pfeil „B" angedeutet ist, aus dem Reservoir 112 in die Hochdruck-Spritze 30 fließt. Wenn die Hochdruck-Spritze 30 gefüllt ist, führt ein fester Druck auf den Plunger dazu, dass Flüssigkeit in die Richtung fließt, die durch den Pfeil „C" angedeutet ist, was die Kugel 116 gegen den Sitz 118 drückt, wodurch das Rückschlagventil 114 schließt und wodurch sich ein Druck in dem System aufbaut, der dazu führt, dass an der Spitze des Aerosolerzeugers 11 ein feines Aerosol erzeugt wird. Durch Hin- und Herbewegen des Plungers der Hochdruck-Spritze 30 kann der Vorgang wiederholt werden, bis das Reservoir 112 leer ist. Auf diese Art und Weise können mehrere ml an Material verabreicht werden, ohne dass die Hochdruck-Spritze 30 von dem System abgenommen werden muss.
Das Hochdruck-Rückschlagventil 114 in der vorliegenden Ausführungsform ist in der isolierten perspektivischen Schnitt-Ansicht in 7 gezeigt. Vorzugsweise sind die Kugel 116 und der Sitz 118 aus einem sehr harten Material hergestellt, da sogar mäßig harte Materialien dazu neigen, sich zu verformen, wenn sie bei hohen Drücken gegen den Ventil-Sitz gedrückt werden. Diese Verformung kann dazu führen, dass die Kugel 116 auf dem Sitz 118 „festklebt" und die Funktion des Ventils ernsthaft beeinträchtigt. Materialien mit einer angemessenen Härte für Hochdruck-Anwendungen umfassen Keramiken mit Industrie-Tauglichkeit, wie beispielsweise Rubin, Saphir und Zirkon bzw. Zirkonoxid.
Aufgrund des komplexen und eine genaue räumliche Anordnung erfordernden Verhältnisses, das für ein einwandfreies Funktionieren der Keramik-Teile in dem Hochdruck-Ventil 114 von Nöten ist, ist die geeignetste Form für das Hochdruck-Ventil das eines „Einbauventils", das im Wesentlichen aus einer Hülse 120, bevorzugt aus Metall, besteht, in der alle Ventil-Komponenten in axialer Folge angeordnet sind, so dass die dichtenden Oberflächen an den beiden Enden vorliegen. Auf diese Weise kann das Ventil einfach in den Körper der Pumpe eingeführt und dort mit einem gewindeten Fitting befestigt werden. Ein Umkehren dieses Prozesses ermöglicht es, das Ventil einfach zu entfernen, um es zu reparieren oder zu ersetzen.
Um ein miniaturisiertes Ventil 114 mit hohen Fluss-Raten zu erhalten, verwendet die vorliegende Ausführungsform die kleinste, einfach erhältliche Rubin-Kugel 116 (1,59 mm (1/16'') Durchmesser) und einen Saphir-Sitz 118 (2,35 mm (0,0925'') Durchmesser), wie sie von der Imetra Incorporation in Elmsford, New York, USA, oder der Sapphire Engineering Incorporation in Pocasset, Massachusetts, USA, erhältlich sind. Die Kugel 116 ist in einem zylindrischen Raum 122 eingeschlossen, der durch die Innenwand des Körpers 140 gebildet ist. Der Durchmesser des Raums 122 ist so gewählt (vorzugsweise 1,98 mm (0,078'') in der vorliegenden Ausführungsform), dass Material frei um die Kugel 116 fließen kann, wenn das Ventil 114 geöffnet ist. Die Hülse 120 trägt zudem eine Tülle 124 des Sitzes, der mit dem Sitz 118 verbunden ist, und eine Sitz-Befestigung 125, die im Detail in der isolierten Draufsicht der 8a und 8b gezeigt sind, so dass der Sitz 118 den Boden des Käfigs für die Kugel bildet. Ein Oberteil 128 des Kugel-Käfigs ist im Detail in der perspektivischen Ansicht in 8c gezeigt und enthält bevorzugt vier kleine Öffnungen 130 (in der vorliegenden Ausführungsform vorzugs weise mit einem Durchmesser von 0,635 mm (0,025'')), die eine einzelne, zentrale, gerade Öffnung und drei am Umfang angeordnete Öffnungen aufweist, die im Bezug auf die Richtung auf die Kugel in einem Winkel angeordnet sind. Das Oberteil 128 des Kugel-Käfigs umfasst zudem bevorzugt eine untere, konkave Oberfläche, die der Kugel 116 zugewandt ist. Die Befestigung 142 des Oberteils des Kugel-Käfigs, die im Detail in der Draufsicht nach 8d gezeigt ist, hält die Elemente zusätzlich am Platz.
Wenn im Betrieb der Fluss in der Richtung verläuft, die durch den Pfeil „d" in 7 angedeutet ist und die Kugel 116 beginnt, sich von dem Sitz 118 weg zu bewegen, ist die Fläche, die dem Flüssigkeitsstrom um die Kugel herum zur Verfügung steht, kleiner als diejenige, die für einen Fluss vor der Kugel zur Verfügung steht, so dass die Kugel sich schnell von dem Sitz 118 weg in die Position bewegt, die gestrichelt gezeichnet ist, wodurch sich das Ventil 114 öffnet. Wenn die Kugel das Oberteil des Kugel-Käfigs erreicht, ermöglicht es die zentrale Öffnung 130 zudem, die sich oberhalb der Kugel 116 befindet, der Flüssigkeit zudem, aus dem Kugel-Käfig hinauszufließen, wobei dessen Wirkung verhindert, dass sich ein „Kissen" aus Flüssigkeit ausbildet, das die Bewegung des Ventils verlangsamen könnte. Die konkave Oberfläche des Oberteils 142 des Kugel-Käfigs dient zudem dazu, die Kugel 116 oberhalb des zentralen Auslasses 130 zu zentrieren. Wenn die Kugel 116 sich vor der zentralen Öffnung 130 befindet, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, ist das Ventil 114 vollständig geöffnet. Der ringförmige Raum, der durch den äußeren Durchmesser der Kugel 116 und den inneren Durchmessers des Körpers 140 gebildet ist, weist eine Querschnittsfläche auf, die mit der der Einlass- und Auslass-Öffnungen des Ventils 114 vergleichbar ist, so dass der Fluss durch das Ventil 114 nicht behindert ist. Wenn der Fluss sich umkehrt „zielen" die unter einem Winkel verlaufenden, am Umfang vorhandenen Öffnungen 130 im Oberteil 128 des Kugel-Käfigs auf die Kugel und dienen dazu, die Kugel 116 zu zentrieren, wenn sie gegen den Sitz 118 gedrückt wird, was die Zeit minimiert, die benötigt wird, um das Ventil zu schließen und tragen dazu bei, dass das Ventil „forsch" reagiert.
Die Tülle 124 des Sitzes innerhalb der Hülse 120 weist bevorzugt eine solche Länge auf, dass dann, wenn der Sitz 118 in die Tülle 124 gepresst wird, ein paar Tausendstel eines Zolls (in der vorliegenden Ausführungsform 0,0762 mm (0,0003'')) des Sitzes 118 über den Rand der Tülle 124 hervorsteht. Wenn der Ventileinsatz in dem Pumpenkörper installiert ist und alle inneren (nicht zur Hülse gehörenden) Teile aufgrund des gewindeten Fittings unter axialem Druck stehen, stellt diese Anordnung sicher, dass der Ventilsitz 118 sicher am Platz gehalten ist. Das Material für die inneren Komponenten des Einbauventils sind zudem so gewählt, dass sie eine sichere Dichtung zwischen den einzelnen Komponenten untereinander und gegen die Dicht-Oberfläche des Pumpenkörpers und des gewindeten Fittings sicherstellen, wenn das System unter Druck gesetzt wird.
In 9 ist eine teilweise Schnittansicht von vorne einer weiteren Ausführungsform eines Druck-Generators nach 1 gezeigt. Wie weiter unten detaillierter beschrieben ist, umfasst der Druck-Generator, der in 9 gezeigt ist, Mittel zum Begrenzen des Plunger-Hubs und Betätigungsmittel zur Bedienung mit einer Hand. In dieser Darstellung sind das Begrenzungsmittel und das Betätigungsmittel in der 4 mit der Spritze 30 gezeigt, die in 4 gezeigt ist; es ist jedoch anzumerken, dass das Begrenzungsmittel und das Betätigungsmittel ebenfalls auch auf die Spritze 30 anwendbar sind, wie es in 3 gezeigt ist. Die Merkmale des Begrenzungsmittels und des Betätigungsmittels, die in dem mittels und des Betätigungsmittels, die in dem Druckerzeuger nach 9 gezeigt sind, sind insbesondere vorteilhaft in den Fällen, wenn der intrapulmonale Aerosolerzeuger 10 der vorliegenden Erfindung in dem „Pump"-Modus für mehrfache Dosen verwendet wird, was es erfordert, dass der Plunger in der Spritze mit einer Hin- und Herbewegung arbeitet. Der Betrieb der Spritzen, wie sie in den 3 und 4 gezeigt sind, ist insbesondere ein Vorgang, bei dem beide Hände gebraucht werden, wobei eine Hand benötigt wird, um das Außenkörperelement oder den Zylinder der Spritze festzuhalten und die andere Hand benötigt wird, um den Plunger zu bedienen. Bei den Spritzen, die in den 3 und 4 gezeigt sind, ist es möglich, dass, da die Spitze des Plungers durch die Ummantelung aus rostfreiem Stahl nicht sichtbar ist, der Plunger am Ende eines Zurückzieh-Vorgangs vollständig aus dem Zylinder herausgezogen wird, wodurch Luft in das System eindringen kann, was die Möglichkeit einer Kontamination erhöht, wenn der Plunger erneut in den Zylinder eingeführt wird. Die Merkmale des Begrenzungsmittels und des Betätigungsmittels, wie sie in 9 gezeigt sind, werden weiter unten im Detail beschrieben. Es ist anzumerken, dass obwohl die Merkmale des Begrenzungsmittels und des Betätigungsmittels für die in 9 gezeigte Spritze gezeigt sind, diese nicht notwendig ist, und dass jedes der Merkmale auch einzeln vorgesehen sein kann, sofern dies gewünscht ist.
Wie in 9 gezeigt ist, umfasst das Begrenzungsmittel vorzugsweise ein Rückhaltemittel 212, das auf dem Plunger (Zylinder) vorgesehen ist, und das mit einem Abschnitt des Körpers 214 der Spritze zusammenwirkt, wenn der Plunger in seine ausgezogene Position bewegt wird. In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform umfasst das Begrenzungsmittel 212 zumindest einen und vorzugsweise zwei längliche Stäbe 216 (mit einem Durchmesser von vorzugsweise 1,59 mm (0,0625'')) die an den Enden, die am dichtesten bei der Spitze des Plungers liegen, leicht vergrößerte Spitzen oder Ansätze 218 (mit einem Durchmesser von 2,11 mm (0,083'')) aufweisen, die so groß gewählt sind, dass sie einen größeren Durchmesser aufweisen als die Durchgangslöcher 220 (mit einem Durchmesser von vorzugsweise 1,63 mm (0,064'')), die sich durch die beiden Flansche 222 erstrecken. In dieser Ausführungsform sind sowohl die Enden der Stäbe 216, die der Spitze 218 gegenüberliegen, wie auch das Ende des Plungers, das der Spitze des Plungers abgewandt liegt, bevorzugt jeweils an einem Hin- und Herbewege-Körper 224, in der vorliegenden Ausführungsform durch Schrauben, befestigt. In der bevorzugten Ausführungsform, die in 9 gezeigt ist, umfasst der Hin- und Herbewege-Körper 224 einen Block 226, der in dieser Ausführungsform im Wesentlichen rechteckig ist, und in dem die Stangen 216 und der Plunger durch einen Satz kleiner Schrauben 228 befestigt ist. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Hin- und Herbewege-Körper 224 zudem eine Daumenstütze 230, die in der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen ringförmig ist und durch Passstifte 232 an dem Block 226 befestigt ist, und eine Schraube 234, die sich durch die Daumenstütze 230 erstreckt und in den Block 226 eingreift. Wie weiter unten detaillierter beschrieben wird, ist die spezifische Konfiguration des Hin- und Herbewege-Körpers 224, der in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt ist, auf das Merkmal des Betätigungsmittels der vorliegenden Erfindung bezogen.
Der Druckerzeuger, der in 9 gezeigt ist, umfasst zudem eine Hülse 236, die eine im Wesentlichen zylinderförmige Öffnung aufweist, die sich entlang der Längsachse der Hülse erstreckt und in die das Außenkörperelement 238 des Zylinders der Spritze einführbar ist, um dieses zu umgeben. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Hülse 236 in einer in 9 gezeigten Position dadurch montiert, indem sie über die gewindete Nase 240 geschoben wird und mit dem äußeren Körper 238 des Spritzen-Zylinders eine Presspassung eingeht, wobei das obere Ende 240 der Hülse 236 mit den Flanschen 222 in Kontakt kommt. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Hülse 236 zudem zwei einander gegenüberliegende Kanäle 244 innerhalb ihres oberen Endes 240, die zu den Öffnungen 220 in dem Flansch 222 ausgerichtet sind, in dem die Stangen 216 aufgenommen sind, was dazu dient, die Stangen 216 aufzunehmen, um einen zusätzlichen Schutz zu erhalten. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Hülse 236 zudem eine Fingerstütze 246, deren Zweck im folgenden Absatz beschrieben wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird das Betätigungsmittel durch die Kombination des Hin- und Herbewege-Körpers 224 und die Fingerstütze 246 gebildet. Die Fingerstütze 246 umfasst in der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen rechteckig geformte Elemente 250, die alle im Wesentlichen U-förmige Aushöhlungen aufweisen, die in diesen ausgebildet sind, um zur Bedienung mit zwei Fingern erfasst zu werden. In einer anderen Ausführungsform kann das Element 250 als ein Ring ausgebildet sein, der eine zentrale, kreisförmige Aushöhlung aufweist, die sich durch das Element hindurch erstreckt und in den jeder Finger aufgenommen werden kann. Wie oben bereits ausgeführt, kann der Hin- und Herbewege-Körper 224 in der vorliegenden Erfindung zudem eine kranzförmige oder ringförmige Daumenstütze 230 aufweisen, obwohl, wie anzumerken ist, die Stütze 230 auch in anderen Konfigurationen vorgesehen sein kann. Beim Betrieb kann die Spritze, die in 9 gezeigt ist, mit zwei Fingern und dem Daumen einer Hand über die Fingerstütze 246 und die Daumenstütze 230 gefasst und entsprechend einfach in eine Hin- und Herbewegung gebracht werden. Beim Zurückziehen, wenn also mit dem Daumen zurückgezogen wird, bieten die oberen Beine 260 der Fingerstütze 246 Widerstand. Beim Zusammendrücken, das heißt wenn mit dem Daumen nach innen gedrückt wird, bieten die unteren Beine 262 der Fingerstütze 246 auf gleiche Weise Widerstand. Wie oben ausgeführt, wirken die Stangen 216 und die Durchgangslöcher 220 innerhalb des Flansches 222 zusammen, um zu verhindern, dass der Plunger aus dem Zylinder herausgezogen wird, wenn der Plunger hin- und herbewegt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Daumenstützen 230 und der Körper 236 jeweils aus Kunststoff hergestellt, was hinsichtlich Komfort und Gewicht vorteilhaft ist. Der Block 226 und die Stangen 217 sind in der vorliegenden Ausführungsform bevorzug aus Metall hergestellt. Die sonstigen Abschnitte der Spritze, die in 9 gezeigt sind, wurden bereits im Zusammenhang mit den Spritzen, die in den 3 und 4 gezeigt sind, beschrieben und werden aus diesem Grund hier nicht detaillierter beschrieben.
Für den Durchschnittsfachmann ist es zu erkennen, dass in den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung Veränderungen vorgenommen werden können, ohne von dem zugrundeliegenden breiten erfinderischen Konzept abzuweichen. Beispielsweise kann der Aerosolerzeuger durch eine Öffnung in der Wand eines Endotracheal-Schlauchs bzw. einer Endotracheal-Röhre eingeführt werden, bei der der Endotracheal-Schlauch selbst mit einem Ventilator verwendet wird, wobei der Aerosolerzeuger entweder radial oder koaxial in dem Endotracheal-Schlauch verläuft und in letzterem Fall die Spitze des Aerosolerzeugers dicht bei der ersten Bifurkation oder Carina positioniert ist. Es ist anzumerken, dass diese Erfindung daher nicht auf die besonderen offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass es beabsichtigt ist, alle Modifi kationen zu beanspruchen, die im Bereich der Erfindung liegen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Intrapulmonaler Aerosolerzeuger (11), der eine Größe aufweist, um intratracheal eingeführt zu werden, oder um in eine Intratracheal-Röhre bzw, einen Intratracheal-Schlauch oder ein Bronchoskop aufgenommen zu werden, die bzw. der bzw. das in einer Luftröhre angeordnet ist, und der ausgebildet ist, um von dort aus in Nähe der Lungen ein flüssiges Material zu versprühen, wobei der intrapulmonale Aerosolerzeuger umfasst: ein im Wesentlichen längliches Hülsenelement (12), das ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist und eine sich im Wesentlichen längs durch es hindurch erstreckende Öffnung aufweist, die eine innere Hülsen-Oberfläche (21) bildet, wobei das Hülsenelement (12) ausgebildet ist zum Aufnehmen des flüssigen Materials, einen im Wesentlichen länglichen Einsatz (16), der ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist und in zumindest einem Abschnitt der sich längs erstreckenden Öffnung des Hülsenelements (12) aufgenommen ist, wobei der Einsatz (16) eine äußere Oberfläche aufweist, die zumindest einen im Wesentlichen schraubenförmigen Kanal (27) aufweist, der auf der äußeren Oberfläche verläuft und sich vom ersten Ende zum zweiten Ende in eine Richtung auf die Öffnung des Hülsenelements (12) zu erstreckt und ausgebildet ist zum Durchlassen des flüssigen Materials, das von dem Hülsenelement (12) aufgenommen wird, einen Körper (20), der ein erstes Ende und ein zweites Ende besitzt und eine sich durch ihn hindurch erstreckende Öffnung aufweist, die sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstreckt, wobei der Körper (20) in zumindest einem Abschnitt der sich längs erstreckenden Öffnung des Hülsenele ments (12) aufgenommen ist und zwischen dem Einsatz (16) und dem zweiten Ende des Hülsenelements (12) angeordnet ist, ein Einsatz-Rückhaltemittel (22), das zwischen der inneren Hülsen-Oberfläche (21) und dem Einsatz (16) angeordnet ist zum Rückhalten des Einsatzes (16) innerhalb des Hülsenelements (12), wobei das Einsatz-Rückhaltemittel (22) zwischen dem Körper (20) und dem Einsatz (16) vorgesehen ist, und einem Körper-Rückhaltemittel (23), das zwischen der inneren Hülsen-Oberfläche (21) und dem Körper (20) angeordnet ist zum Rückhalten des Körpers (20) innerhalb des Hülsenelements (12), wodurch das flüssige Material aus der Öffnung in dem Körper (20) sprühbar ist.
Intrapulmonaler Aerosolerzeuger gemäß Anspruch 1, wobei das Körper-Rückhaltemittel zudem einen ersten Ansatz (23) umfasst, der sich von der inneren Hülsen-Oberfläche (21) erstreckt und mit dem Körper (20) in der Nähe des zweiten Endes des Körpers (20) in Eingriff steht.
Intrapulmonaler Aerosolerzeuger gemäß Anspruch 2, wobei der erste Ansatz (23) einen verlängerten Abschnitt des zweiten Endes des Hülsenelements (12) umfasst.
Intrapulmonaler Aerosolerzeuger nach Anspruch 2, wobei das Einsatz-Rückhaltemittel zudem einen zweiten Ansatz (22) umfasst, der sich von der inneren Hülsen-Oberfläche (21) erstreckt und mit dem ersten Einsatz (16) in der Nähe des zweiten Endes des zweiten Einsatzes (16) in Eingriff steht.
Intrapulmonaler Aerosolerzeuger nach Anspruch 1, zusätzlich mit einem Koppelmittel (35) zum Verbinden des ersten Endes des Hülsenelements (12) mit einem Druckerzeuger (30) zum Abgeben des flüssigen Materials.
Intrapulmonaler Aerosolerzeuger nach Anspruch 5, wobei der Druckerzeuger (30) einen Dispenser umfasst, der umfasst: ein Innenkörperelement (52, 86), das durch ein erstes Ende, ein zweites Ende, eine äußere Oberfläche und eine Öffnung begrenzt ist, die sich durch das Innenkörperelement zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende hindurch erstreckt, einen Kolben (74, 87), der innerhalb der Öffnung durch das Innenkörperelement vorgesehen ist und zwischen einer eingeschobenen und einer zurückgezogenen Position bewegbar ist, und zumindest einem Außenkörperelement (68, 80), das durch ein erstes Ende, ein zweites Ende, das eine innere Oberfläche aufweist und eine äußere Oberfläche und eine Öffnung begrenzt ist, die sich durch das Außenkörperelement zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstreckt, wobei das Innenkörperelement (52, 86) im Wesentlichen innerhalb der Öffnung durch das zumindest eine Außenkörperelement aufgenommen ist.
Intrapulmonaler Aerosolerzeuger nach Anspruch 6, wobei zumindest ein Außenkörperelement (68, 80) im Wesentlichen aus einem ersten Material besteht und das Innenkörperelement (52, 86) im Wesentlichen aus einem zweiten Material besteht, wobei das erste Material eine im Wesentlichen höhere Zugfestigkeit aufweist als das zweite Material.
Intrapulmonaler Aerosolerzeuger nach Anspruch 7, bei dem das erste Material ein Metall ist und wobei das zweite Material Glas ist.
Intrapulmonaler Aerosolerzeuger nach Anspruch 6, bei dem das zumindest eine Außenkörperelement (68, 80) zudem umfasst: zumindest zwei einander gegenüber liegende Flansche (72, 82), die in der Nähe des vorderen Endes angebracht sind und sich von diesem aus nach außen erstrecken, ein im Wesentlichen längliches Rückhalteglied (66, 84), das eine äußere Oberfläche aufweist, die mit der inneren Oberfläche des zumindest einen Körperelements zusammenwirkt und in der Nähe des ersten Endes des zumindest einen Außenkörperelements angeordnet ist, wobei das Rückhalteelement zudem eine Öffnung aufweist, die sich in einer Längsrichtung des zumindest einen Außenkörperelements durch es hindurch erstreckt, um den Plunger (74, 87) aufzunehmen und, ein Dichtelement (64, 91), das in der Öffnung des Außenkörperelements aufgenommen ist und zwischen dem Rückhalteelement und dem inneren Körper (52, 86) angeordnet ist, wobei das Dichtelement eine Öffnung aufweist, die sich in einer Längsrichtung des zumindest einen Außenkörperelements durch es hindurch erstreckt, um den Plunger aufzunehmen.
Intrapulmonaler Aerosolerzeuger nach Anspruch 9, der zudem ein zweites Außenkörperelement (62) umfasst, das ein erstes Ende, ein zweites Ende, eine äußere Oberfläche und eine Öffnung umfasst, die sich durch das zweite Außenkörperelement zwischen dem ersten und dem zweiten Ende erstreckt und eine innere Oberfläche bildet, wobei das zweite Außenkörperelement zwischen dem zumindest einen Außenkörperelement (68) und dem Innenkörperelement (52) angeordnet ist, wobei das zweite Außenkörperelement im Wesentlichen innerhalb der Öffnung in dem zumindest einen Außenkörperelement angeordnet ist und wobei das Innenkörperelement im Wesentlichen in dem zweiten Außenkörperelement angeordnet ist.
Intrapulmonaler Aerosolerzeuger nach einem der Ansprüche 9 und 10, wobei zumindest ein Körperelement (68) zudem eine Endwand umfasst, die an dem zweiten Ende angeordnet ist, wobei die zweite Endwand eine Öffnung aufweist, die sich durch sie hindurch erstreckt und eine im Wesentlichen längliche Spritzen-Spitze aufnimmt, wobei die Spritzen-Spitze eine Öff nung aufweist, die sich durch sie hindurch erstreckt und ausgebildet ist zum Abgeben des flüssigen Materials aus dem Innenkörperelement.
Intrapulmonaler Aerosolerzeuger nach Anspruch 11, wobei die Spritzen-Spitze (88) mit der Endwand des zumindest einen Außenkörperelements (80) verbunden ist.
Intrapulmonaler Aerosolerzeuger nach Anspruch 11, wobei die Spritzen-Spitze (54) mit dem Innenkörperelement (52) verbunden ist und sich durch die Öffnung durch die Endwand des zumindest einen Außenkörperelements (68) erstreckt.
Intrapulmonaler Aerosolerzeuger nach Anspruch 11, wobei die Spritzen-Spitze (54, 88) in ihrem distalen Ende eine Öffnung und eine Dichtung (56, 90) umfasst, die innerhalb der Öffnung angeordnet ist.
Intrapulmonaler Aerosolerzeuger nach Anspruch 6, wobei der Dispenser zudem ein Reservoirmittel (112) umfasst zum Aufnehmen einer Menge an Flüssigkeit zum Abgeben der Flüssigkeit an das Innenkörperelement, wenn der Plunger in die zurückgezogene Position bewegt wird, und zum Beenden der Abgabe der Flüssigkeit an das Innenkörperelement durch Bewegen des Plungers in die eingeschobene Position.
Intrapulmonaler Aerosolerzeuger nach Anspruch 15, wobei das Reservoirmittel (112) eine Ventilanordnung (114) umfasst, die eine im Wesentlichen längliche Hülse aufweist, die eine Öffnung umfasst, die sich durch sie hindurch erstreckt, um eine Kugel (116) und einen Ventilsitz (118) aufzunehmen, wobei der Ventilsitz im Wesentlichen länglich ist und eine Ventilsitz-Öffnung aufweist, die sich durch ihn hindurch erstreckt, wodurch die Kugel auf dem Ventilsitz positionierbar ist und die Ventilsitz-Öffnung im Wesentlichen abdeckt, wenn der Plunger in seine eingeschobene Position bewegt wird, um die Abgabe der Flüssigkeit aus dem Reservoirmittel zu blockieren, und wobei die Kugel von dem Ventilsitz abgehoben wird, wenn der Plunger in seine zurückgezogene Position bewegt wird, um die Flüssigkeit aus dem Reservoirmittel durch die Ventilsitz-Öffnung und an das Innenkörperelement abzugeben.
Intrapulmonaler Aerosolerzeuger nach Anspruch 16, wobei die Ventilanordnung (114) zudem eine Oberseite (128) eines Kugelkäfigs umfasst, die im Wesentlichen innerhalb der Öffnung durch die Hülse aufgenommen ist, so dass die Kugel zwischen der Oberseite des Kugelkäfigs und dem Ventilsitz (118) angeordnet ist, wobei das Oberteil des Kugelkäfigs zumindest eine Öffnung aufweist, die sich durch es hindurch erstreckt zum Hindurchtretenlassen von Flüssigkeit aus dem Reservoirmittel, wenn der Plunger in seine zurückgezogene Position bewegt wird, und zum Hindurchtretenlassen von Flüssigkeit aus dem Innenkörperelement, wenn der Plunger in seine eingeschobene Position bewegt wird, so dass die Kugel durch die Flüssigkeit von dem Innenkörperelement weg bewegt wird, um auf dem Ventilsitz angeordnet zu sein und so die Ventilsitz-Öffnung im Wesentlichen zu blockieren.