FI84886B - Anordning foer bildande av ett vaetskedroppspray samt en inhalationsapparat. - Google Patents

Description

1 84886

Laite nestepisarasuihkun muodostamista varten sekä höyry-hengityslaite

Esillä olevan keksinnön kohteena on laite neste-5 pisarasuihkun muodostamista varten, joka laite käsittää suihkutusreunan; etäisyyden päähän tästä reunasta asetetun suojaelektrodin, joka sisältää aukon, jonka kautta reunasta suihkutettu neste pääsee kulkemaan; välineet suurpoten-tiaalisen ja suojaelektrodin polaarisuutta vastaavan valo rauksen synnyttämiseksi suihkutusreunassa olevaan nesteeseen reunan ja suojaelektrodin välisen sähkökentän muodostamiseksi, joka on riittävä aiheuttaakseen suihkutus-reunasta tulevan nesteen muuttamisen ainakin yhden kartion muotoon, josta sähköstaattiset voimat työntävät aukon 15 kautta varautuneet pisarat sisältäväksi suihkuksi hajoavan nestesiteen.

Elektrostaattinen suihkutuslaite on selostettu englantilaisessa patenttijulkaisussa N:o 1,569,707 käsittäen sähköä johtavalla tai puolijohtavalla pinnalla varustetun 20 suihkupään; laitteen suihkupään pinnan sähköiseksi varaamiseksi 1-20 kilovoltin potentiaalilla; laitteen suihke-nesteen syöttämiseksi tähän pintaan; kenttävahvistuselek-trodin asennettuna tämän pinnan viereen; ja laitteen kent-tävahvistuselektrodin maadoitusta varten, elektrodin ol-25 lessa asetettuna pinnan suhteen siten, että pinnan ollessa varattuna sen elektrostaattinen kenttä aiheuttaa siinä olevan nesteen hajoamisen sumuksi ilman huomattavampaa koronapurkausta sähköisesti varattujen hiukkasten muodostamiseksi, jotka suunnataan elektrodin ohi.

30 Tällaista laitetta käytettäessä nesteen lähtiessä pinnasta se on sähköisesti varattu tai tulee varatuksi pintaan kohdistetun jännitteen ansiosta. Varaus aiheuttaa nesteen sisällä poistovoiman, joka ylittää pintajännityksen saaden nesteen muodostamaan yhden tai useampia kar-35 tioita (joita joskus kutsutaan Taylorin kartioiksi) pinnan 2 84886 muodosta riippuen. Nesteside etääntyy kartion tai kunkin kartion kärjestä. Tämä side hajaantuu sitten pisaroiksi.

Tämän suihkulaitteen suihkun sisältämien pisaroiden koko on jakautunut kapealle alueelle muihin suihku-5 laitteisiin verrattuna. Näiden pisaroiden koko riippuu suihkutettavan nesteen ominaisvastuksesta ja viskoosiu-desta, sähkökentän voimakkuudesta suihkupäässä sekä nesteen virtausnopeudesta suihkupään läpi. Kenttävahvistus-elektrodi pinnan vieressä määrittää sähkökentän suuressa 10 määrin suihkupään ja suihkutettavan kohteen välisestä etäisyydestä riippumatta. Siten ei pisarakokokaan ole juuri riippuvainen etäisyydestä kohteeseen ja voidaan määrittää säätämällä nesteen ominaisvastusta ja viskoosiutta sekä suihkupäähän kohdistettua jännitettä.

15 Kokoalueeltaan kapeita pisaroita sisältävän suihkun muodostaminen voi olla erittäin suositeltavaa. Esimerkiksi pisarat käyttäytyvät yhtenäisemmin, jos niiden kokoalue on rajoitettu. On kuitenkin olemassa sovellutuksia, jolloin pisaroiden varautuneisuutta ei haluta. Englantilaisessa 20 patenttijulkaisussa N:o 2,018,627B selostetaan järjestelmää ainakin osittain varauksettoman suihkun muodostamiseksi. Varauksen purku aikaansaadaan ulospäin suunnatuilla maadoitetuilla neuloilla, jotka ovat yhtenäisiä kenttää vahvistavan elektrodin kanssa. Käytön aikana neulat toimi-25 vat passiivisella tavalla suihkun varauksen purkamiseksi. Neulasta johdetaan ionipurkaus, joka tekee suihkun ainakin osittain varauksettomaksi.

US-patenttijulkaisu esittää laitetta, joka tuottaa varatun suihkun mutta ei sisällä välineitä tuotetun suih-30 kun sähkövarauksen purkamista varten.

Yhtenä erikoissovellutuksena, jonka yhteydessä voisi olla suositeltavaa muodostaa jakautumisalueeltaan kapeita pisaroita sisältävä varaukseton suihku, ovat potilaalle lääkkeiden antamista varten tarkoitetut höyryhen-35 gityskojeet, esimerkiksi astman, keuhkoputkentulehduksen li 3 84886 ja ilmapöhön hoidon yhteydessä. Keuhkojen ohuiden putkien muodostaman rakenteen johdosta se syvyys, johon asti kukin pisara tunkeutuu keuhkoihin, riippuu kyseisen pisaran koosta. 5 mikronin suuruusluokkaa olevat pisarat saavut-5 tavat vain ylemmät hengityselimet, mikä on täysin tyydyttävää astmaa hoidettaessa, mutta ilmapöhön hoidon yhteydessä on kuitenkin välttämätöntä, että pisarat pääsevät alemmalla hengityselinalueella oleviin keuhkorakkuloihin, ja tätä varten vaaditaan pisarakokoa 0,5-2 mikronia. Ny-10 kyisin käytössä olevat aerosolirespiraattorit tuottavat laajan valikoiman pisarakokoja 37 mikroniin asti. Nykyisin käytössä olevat sumuttimet saavat taas aikaan vaadittuja pienikokoisia pisaroita, mutta vain yhdessä suurempikokoisten pisaroiden kanssa, jolloin tällaisia sumuttimia 15 käytettäessä vain pieni osa ilmapöhön hoitamista varten tarkoitettua lääkeainetta pääsee tunkeutumaan vaadittuun toimintakohtaan keuhkorakkuloissa.

On luonnollisesti suotavaa, että muodostettu suihku on täysin varaukseton tällaista sovellutusta varten. Va-20 rauksellinen suihku kerrostuisi suuhun tai kurkkuun, mikä olisi epämiellyttävää ja estäisi sisäänhengityksen.

Olemme käytännössä havainneet vaikeaksi purkaa kaikkien muodostettujen pisaroiden varausta. Maadoitettua neulaa käyttämällä oli mahdollista tehdä suuri osa suihkua 25 varauksettomaksi. Kuitenkin, kun kaikkia pisaroita yritettiin purkaa varauksesta, saavutti neulasta tuleva ionipur-kaus (eli korona) nestekartion. Tällöin itse kartion varaus purkautui, mikä hävitti nestesiteen ja siten myös suihkun.

30 Tämä ongelma ratkaistaan keksinnön mukaisessa nes- tepisarasuihkun muodostavassa laitteessa, jolle on tunnusomaista, että se edelleen käsittää terävän purkauselektro-din; välineet purkauselektrodin varaamiseksi korkealla potentiaalilla, jolla on suojaelektrodin suhteen toinen po-35 laarisuus, kuten koronan muodostamiseksi suihkun varauk- 4 84886 settomaksi tekemistä varten, suojaelektrodin ollessa koko-naismitoiltaan riittävä ja sisältäessä riittävän pienen aukon reunan ja nestekartion suojelemiseksi koronalta.

Suihkutusreuna voi esimerkiksi olla liitettynä 5 suur jännitelähteen positiiviseen ulostuloon, suojaelektro- di maahan ja purkauselektrodi negatiiviseen ulostuloon. Eräässä vaihtoehdossa suihkutusreuna voidaan liittää virtalähteen suurjännitteiseen positiiviseen ulostuloon, purkauselektrodi matalajännitteisempään ulostuloon ja suoja-10 elektrodi jännitteeltään keskimääräiseen ulostuloon.

Halutun suojausvaikutuksen saavuttamiseksi on suojaelektrodin aukon oltava sangen pieni. Teimme sen hämmästyttävän havainnon, että suihku ei pelkästään kerrostunut suojukseen. Itse asiassa se tekee näin, jos aukko on liian 15 pieni. Havaitsimme olevan mahdollista valita käyttöön aukkokoko, joka on kyllin suuri salliakseen pisarasuihkun läpimenon ilman huomattavampaa kerrostumista suojaelektro-diin, ja samalla kyllin pieni estääkseen koronan saavuttamasta nestekartiota suihkutusreunassa.

20 Suojaelektrodi voidaan mahdollisesti liittää maa- potentiaaliin tai se voi kellua.

Suihku ei itsessään sisällä riittävää avaruusva-rausta aiheuttaakseen ionipurkauksen (koronan), joten suo-: ·* jaelektrodin eristäessä purkauselektrodin suihkutusreunas- 25 ta ei ionipurkausta voi syntyä, jos purkauselektrodi on maadoitettu. Tästä syystä on käytettävä laitteita purkaus-elektrodin varaamiseksi suihkun varauksettomaksi tekemistä varten sopivan polaarisuuden sisältävään potentiaaliin. Kaikki suihkupisarat voidaan tehdä varauksettomiksi neste-30 siteen muodostumista häiritsemättä.

Keksinnön kohteena on myös patenttivaatimuksen 2 mukainen höyryhengityslaite sisäänhengitettävän neste-pisarasuihkun muodostamiseksi.

Ongelmia voi esiintyä, kun suihkutusreunaa, suoja-35 elektrodia ja purkauselektrodeja yritetään asettaa kammion

II

5 84886 sisään. Suihkulla on esimerkiksi taipumus kerrostua kammion seiniin. On olemassa useampia kuin yksi mekanismi, jotka voivat aiheuttaa tämän vaikutuksen. Ilmeisestikin voi esiintyä joitakin varauksettomien pisaroiden ja kam-5 mion seinien välisten törmäysten aiheuttamia kerrostumia. Paljon suurempi kerrostuma voi kuitenkin syntyä, ellei suihkun varausta ole täysin poistettu, esimerkiksi johtuen siitä, että purkauselektrodin jännite ei ole kyllin korkea tai että se on huonosti suunnattu. Varauksensa säilyttä-10 neet pisarat kerrostuvat kammion seinään. Suihkun varauksettomaksi tekemisen auttamiseksi on kammio sopivinta pyyhkiä täydellisesti koronan avulla suojaelektrodiin asti, niin ettei jää lähes ollenkaan "taskuja", joihin pisarat voivat tunkeutua niiden varausta poistettaessa. Tätä 15 tarkoitusta varten purkauselektrodi asetetaan sopivimmin kammion seinään ja se ulkonee hieman seinästä kammion sisälle. Kammion seinä, johon purkauselektrodi asetetaan, on myös sopivimmin kovera kammion suhteen, jolloin koronan taakse jää vain vähän tai ei ollenkaan kammiota.

20 Pisarat voivat myös kerrostua kammion seiniin, jos purkauselektrodista tuleva korona varaa nämä seinät. Näin voi tapahtua, jos purkauselektrodin jännite on liian kor-*. kea, niin että syntyy avaruuskorona koko suihkun varauksen I poiston jälkeen, tai jos purkauselektrodi on huonosti 25 suunnattu tai asetettu. Seinät varautuvat vastakkaisesti suihkun suhteen, joka sisältää sekä varautuneita että varauksettomia pisaroita. Seinät voivat varautua niin paljon, että ne aiheuttavat vähennyksen purkauselektrodista tulevassa koronapurkauksessa. Tämä voi puolestaan aiheut-30 taa varauksen poiston vain osasta suihkua.

Tätä vaikutusta voidaan vähentää tai estää valitsemalla kammion seinämateriaali siten, että se ei ole täysin eristävä, jolloin koronan aiheuttaessa haitallisen varauk-sen seinissä tämä varaus voidaan johtaa pois. Lisäksi tai 35 vaihtoehtoisesti voidaan suojaelektrodi tehdä kupin muo- 6 84886 toiseksi kammion seinien sisäpuolelle tai muodostamaan osa niistä, ulottuen kohti purkauselektrodia.

Seuraavassa selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerkin tavoin keksinnön erästä sovellutusmuotoa oheisiin 5 piirustuksiin viitaten, joissa:

Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti osittaisena leikkauskuvana keksinnön mukaista höyryhengityslaitetta;

Kuvio 2 esittää suurennettuna leikkauksena osaa patenttivaatimuksen 1 mukaisesta laitteesta; 10 Kuvio 3 esittää kaaviomaista poikkileikkausta ku vion 1 mukaisen laitteen vaihtoehtoisesta suihkutusreu-nasta; ja

Kuvio 4 esittää kaaviomaisesti suihkun varauspur-kausta aikaisemmin tunnetussa elektrodilaitteessa.

15 Kuvioihin 1 ja 2 viitaten (joita ei ole esitetty samassa mittakaavassa) sumutettavaksi tarkoitettu neste syötetään eristysputken 2 kautta nesteen poistoputkeen 6. Kuvioissa esitetyssä laitteessa poistoputkena 6 on metallinen kapillaariputki, joka on siten sähköä johtava. Put-20 ken pää on varustettu suihkutusreunalla, josta neste suihkutetaan.

Etäisyyden päähän suihkutusreunasta 7 sen eteen on asetettu suojaelektrodi 8. Poistoputki 6 ja suojaelektrodi 8 on liitetty suurjännitegeneraattorin 10 vastaaviin liit-25 timiin, tätä generaattoria käytettäessä varaamaan suihku-tusreuna 7 korkealla jännitteellä, jonka ainoa polariteetti, sopivimmin positiivinen, on suojaelektrodin 8 mukai-nen. Suihkutusreunan 7 ja suojaelektrodin 8 välinen jännite synnyttää riittävän sähkökenttävoimakkuuden niiden vä-30 liin nestekartion 11 vetämiseksi suihkutusreunasta. Suihkutusreunasta lähtevä neste tulee varautuneeksi, jolloin negatiivinen varaus johdetaan pois sähköä johtavan suihkutusreunan 7 avulla, niin että positiivinen kokonaisvaraus jää nesteeseen. Tämä nestevaraus aiheuttaa sisäisiä pois-: : : 3 5 tavia sähköstaattisia voimia, jotka voittavat nestekartion

II

7 84886 muodostavan nesteen pintajännityksen, jolloin tämän kartion kärjestä työntyy esiin nesteside 12. Tietyn etäisyyden päässä suihkutusreunasta tässä siteessä sen ilmassa kulkemisen johdosta syntyneet mekaaniset voimat aiheutta-5 vat sen hajoamisen kooltaan lähes samanlaisiksi varautuneiksi pisaroiksi. Suojaelektrodi 8 korvaa edellämainitussa englantilaisessa patenttijulkaisussa N:o 1,569,707 selostetun kenttävahvistuselektrodin.

Höyryhengityslaitetta varten tarvittavien erittäin 10 pienten pisaroiden muodostamiseksi on suihkutusreunan ja suojaelektrodin välisen sähkökentän voimakkuuden oltava korkea. Suojaelektrodin 8 ja suihkutusreunan välinen jännite voi esimerkiksi olla suuruusluokkaa 8 Kv, kun taas niiden välinen etäisyys voi olla alle 5 mm, esimerkiksi 2 15 mm. On tunnettua, että ilma ionisoituu eri tavoin eri polariteettien yhteydessä ja että kynnysarvo on korkeampi positiivisia potentiaaleja varten. Mainittujen pienten pisaroiden muodostamiseksi on sähkökentän voimakkuuden havaittu olevan niin korkea, että jos suihkutusreuna 7 vara-20 taan negatiivisesti suhteessa suojaelektrodiin 8, esiintyy huomattava koronan syntymisvaara suihkutusreunasta ja/tai kartiosta 11, tämän koronan vaikuttaessa nestesiteen sta-biilisuuteen tai tuhotessa sen. Olemme havainneet, että sopivan pienet pisarat voidaan muodostaa suihkutusreunan 25 ollessa varautuneena positiivisesti ilman koronan synty-misvaaraa suihkutusreunasta 7 tai kartiosta 11.

Höyryhengityslaitteissa käytettyjen suihkutusnes-teiden ominaisvastus on paljon alhaisempi, kuin mitä tavallisesti käytetään sähköstaattiseen suihkutukseen. 30 Useimmissa aikaisemmin tunnetuissa sovellutuksissa, joita on käytetty esimerkiksi maalien tai tuholaismyrkkyjen ruiskutukseen maataloudessa, ovat suihkutettavien nesteiden ominaisvastukset tavallisesti käyttökelpoisen virtausnopeuden saavuttamiseksi suuruusluokkaa 10* - 1010 35 ohmi cm. Höyryhengityslaitteen yhteydessä käytettävien β 84886 laiteosien ominaisvastusten odotetaan olevan suuruusluokkaa 5xl03 - 108 ohmi cm. Vaikka tämän alueen alapäässä olevilla ominaisvastuksilla varustettujen nesteiden suihkutus tunnetaankin, esimerkiksi US patenttijulkaisusta N: o 5 1,958,406, on tällöin kysymys vain alhaisista virtausno peuksista, joilla ei ole paljoa merkitystä käytännössä. Jos virtausnopeus on taas liian korkea, tulee nesteside epästabiiliksi. Olemme kuitenkin havainneet, että stabiili nesteside voidaan saada aikaan ja laite suihkuttamaan tyy-10 dyttävällä tavalla virtausnopeuden ollessa riittävän alhainen, tämän tilanteen ollessa sovelias höyryhengitys-laitteita varten, mutta ei ehkä maataloudessa tai maalin ruiskutuksessa käytettyjen suihkutuslaitteiden yhteydessä. On todennäköistä, että sopivien laitejärjestelyjen omi-15 naisvastukset ovat alueella 105 - 107 ohmi cm. Olettaen, että stabiili suihku voidaan muodostaa, auttavat alhaisemmat ominaisvastukset pienten pisarakokojen aikaansaamista. Kun kaikki muut parametrit ovat samanlaisia havaitsimme, että mitä alhaisempi on ominaisvastus, sitä pienempi on 20 pisarakoko.

Suojaelektrodi sisältää aukon 14, joka on samassa linjassa suihkutusreunan 7 kanssa ja riittävän suuri nes-tesiteen tai pisaroiden läpikulkua varten riippuen siitä, hajaantuuko nesteside ennen suojaelektrodia tai sen jäl- 25 keen, jolloin muodostuu suojuksen ylittävä pisarasuihku kammiossa 15. Jos aukko on liian pieni, pisarat tai neste-side kerrostuvat suojaelektrodiin 8. Aikaisemmin on oletettu edellämainitun englantilaisen patenttijulkaisun N:o 1,569,707 mukaisesti, että suojaelektrodin ollessa asetet-30 tuna alavirtaan nestesiteen sumutuskärjestä pisarat ker rostuvat suojaelektrodiin silloinkin, kun mainittu aukko on huomattavasti esitettyä suurempi. Pieni aukko tarvitaan esillä olevassa laitteessa seuraavassa selostetuista syis-tä johtuen.

: 3 5 Sisäänhengitettävän suihkun muodostamiseksi on au- li 9 84886 kon 14 kautta kulkevien pisaroiden oltava varauksettomia. Tämä saadaan aikaan neulan 16 muodossa olevan purkauselek-trodin avulla. Esitetyssä esimerkissä neula on asetettu suoraan suihkun kulkuradalle. Vaihtoehtoisissa sovellutuk-5 sissa yksi tai useampia purkauselektrodeja voidaan asettaa pois suihkun suoralta kulkuradalta. Purkauselektrodi on liitetty suurjännitegeneraattoriin 10, joka käytön yhteydessä varaa purkauselektrodin 16 korkealla potentiaalilla suojaelektrodin 8 suhteen ja vastakkaisella polaarisuudel-10 la suihkutusreunan suhteen, eli tässä tapauksessa negatiivisella polaarisuudella. Suojaelektrodi voidaan varustaa maadoitusliitännällä, mahdollisesti hengityslaitteen käyttäjän kautta kulkevalla vuotoväyIällä, tai se voi olla kelluva.

15 Purkauselektrodia 16 käytetään riittävän korkeaan jännitteeseen asti suojaelektrodiin 8 verraten koronapur-kauksen synnyttämiseksi. Tällä tavoin muodostetut negatiiviset ionit purkavat varauksen suihkupisaroissa, jotka kulkevat aukon 14 kautta.

20 Varattujen ja ilman varausta olevien pisaroiden vä linen ero on silmämääräisesti tarkasteltuna sangen ilmeinen. Suihkun sisältämät varatuiksi jäävät pisarat ovat erittäin liikkuvia ennakoitavissa olevaa liikerataa pitkin. Varauksettomat hiukkaset näyttävät taas pilveltä tai ;;; 25 savulta, joka ajelehtii ennakoimattomalla tavalla ilmavir tojen mukana.

Jos aikaisemmin tunnetuissa sovellutuksissa on käytetty kenttävahvistuselektrodeja esillä olevan keksinnön mukaisen suojaelektrodin asemasta, on esiintynyt huomatta-30 via vaikutuksia kaikkien suihkupisaroiden tekemisessä va-rauksettomiksi. Syy tähän voidaan ymmärtää ajattelemalla, mitä tapahtuu kun purkauselektrodin jännitettä lisätään ;;; ionipurkauksen synnyttämiseen riittämättömästä jännitear- vosta.

‘ 3 5 Kuvio 4 esittää suurennettua kaaviomaista kuvaa 10 84886 tästä tilanteesta. Aikaisemmin käytössä ollutta kenttävah-vistus- tai -säätöelektrodia on merkitty numerolla 27. Kuvion 4 mukaisessa suuremmassa mittakaavassa siteen 12 voidaan havaita värähtelevän kohdassa 28 sen ilmassa kulun 5 aikana aiheutuneiden mekaanisten häiriötekijöiden johdosta. Nesteside hajoaa pisaroiksi, jotka erottuvat suunnilleen kartion muotoiseksi suihkuksi. Tätä kartiota on merkitty katkoviivoin 30. Varaukselliset pisarat liikkuvat erittäin voimakkaasti suihkun sisällä ennakoitavissa ole-10 via liikeratoja pitkin yleensä oikealle kuviossa 4. Kynnysarvossaan jännite on riittävän korkea, niin että sähkökentän voimakkuus neulavan terävän kärjen ympärillä ionisoi ympärillä olevan ilman jättäen vapaita negatiivisia ioneja. Nämä purkavat varaukset ympärillä olevista pisa-15 roista alueella, jota esimerkiksi katkoviiva 32 ympäröi. Nämä varauksettomat pisarat voidaan tunnistaa helposti silmämääräisesti. Ne menettävät ennakoitavan liikkuvuutensa tullen ajelehtivan savun kaltaisiksi, joka eroaa selvästi varautuneista pisaroista. Jännitteen lisääntyes-20 sä pisaroita purkautuu edelleen purkauselektrodista, jolloin suurempi kuin esimerkiksi katkoviivan 34 esittämä osa : suihkusta menettää varauksensa. Kun neulaan kohdistettu jännite tulee riittävän korkeaksi, niin että katkoviivan : : : 36 rajaama varauksettomien pisaroiden alue saavuttaa suih- 25 kukartion 30 reunan, tulee suihku (joka kulkee oikealle kuviossa 3) täysin varauksettomaksi. Valitettavasti tässä tilanteessa korona äkillisesti hypähtää kartioon 11 ja/tai suihkutusreunaan 7 purkaen kartion 11 varauksen. Koska nestevaraus voitti nesteen pintajännityksen kartion li 30 muodostamiseksi ja nestesiteen 12 ulostyöntämiseksi siitä, hävittää kartion 11 varauksen purkaminen suihkun.

:: : Suojaelektrodi 8 on asetettu suojelemaan suihkutusta': reunaa 6 ja kartiota 11 koronalta sallien suihkun kaikkien pisaroiden varauksen purkamisen ilman kartion varauksen "* ; 35 purkautumisvaaraa. Tämän saavuttamiseksi ei aukko 14 saa li 11 84886 olla liian suuri, sillä muutoin korona pääsee kulkemaan sen kautta. Kuten edellä on mainittu, ei aukko saa olla myöskään liian pieni, sillä tällöin pisarat eivät tule suihkutetuiksi aukon kautta, vaan kerääntyvät suojaelek-5 trodiin. Olemme havainneet täysin mahdolliseksi näiden kahden ristiriitaisen vaatimuksen tasapainottamisen, niin että aukko ei käytännössä ole liian suuri eikä liian pieni. Virtausnopeudella noin 40 mikrolitraa minuutissa havaitsimme, että laitetta voitiin käyttää yhdessä aukon 14 10 kanssa, jonka läpimitta oli 2 mm - 1 cm. Tämän vaihteluvälin alapäässä esiintyi suurempi vaara suihkun kerrostumisen suhteen suojaelektrodiin. Tämän vaihteluvälin yläpäässä korona taas pyrki suuremmassa määrin vuotamaan aukon kautta kartioon 11. Suihkun täydellinen varauksen purkami-15 nen voidaan taata säätämällä neulaa 16 ja siihen kohdistettua jännitettä. Emme havainneet mitään tarvetta kuvatunlaisessa järjestelyssä jännitteen lisäämiseen yli 10 Kv: in ja havaitsimme myös, että jännite itse asiassa saattoi olla selvästi tämän arvon alapuolella.

20 Suojaelektrodin kokonaismittojen on oltava riittä vät estääkseen koronaa saavuttamasta kartio 11 tai suihku-tusreuna 6 elektrodin ympärillä.

Suojaelektrodi 8 voi olla tehty metallista, mutta sen sähkönjohtavuuden ei kuitenkaan tarvitse olla yhtä 25 hyvä kuin metallilla. Ainoa mitä vaaditaan on se, että suojaelektrodin on oltava riittävästi sähköä johtava poistaakseen kaikki mahdolliset ionipurkauksen johdosta kasaantuneet varaukset.

Poistojohto 6, suojaelektrodi 8 ja purkauselektrodi 30 16 on asetettu kammion 15 seinät muodostavaan koteloon 50, jonka tilavuus on noin 200 ml. Suihkutusreunan ja suoja-- elektrodin sekä toisaalta purkauselektrodin ja suojaelek trodin välillä muodostuneiden sähkökenttien häiriöiden estämiseksi on kotelo tehty eristävästä tai puoliksi eris-; 35 tävästä materiaalista. Polyetyleenimuovi on esimerkiksi i2 8 4 8 86 erittäin eristävä materiaali. Kotelon mahdollisesti vastaanottamien varausten poisjohtamisen mahdollistamiseksi voi olla suositeltavaa käyttää vähemmän eristävää materiaalia, kuten polykarbonaattia, polyetyleenitereftalaattia 5 tai polyasetaalia. Suojaelektrodi voi olla seinien sisälle asetetun kupin muotoinen ulottuen kohti purkauselektrodia tai se voi muodostaa osan seinistä.

Kaksi aukkoa 52 ja 54 muodostavat ilmatiehyeen kammion 15 kautta poikittain suihkutusreunan suihkutussuunnan 10 suhteen. Varaukseton suihku voidaan siten poistaa kammion poikki kulkevassa ilmavirrassa ja hengittää sisään. Tämän ilmavirran voi laitteen käyttäjä saada aikaan sisäänhengi-tyksensä yhteydessä tai se voidaan tarpeen vaatiessa synnyttää tuulettimen (ei näy) avulla.

15 Purkauselektrodi 16 sisältää terävän kärjen, joka ulkonee hieman kammioon 15. Purkauselektrodin sisältävä seinä on kovera kammion suhteen. Näiden molempien tekijöiden tarkoituksena on vähentää koronapurkauksen takana (oikealla kuviossa 2) olevan kammion tilavuutta. On suotavaa, 20 että koronapurkaus pyyhkii mahdollisimman paljon kammiota 15 olematta suunnattuna siten, että se varaisi kammion seinät, mikä merkitsisi tuhlausta ja aiheuttaisi häiriöitä koronan muodostuksessa kuvatunlaisella tavalla.

Jotta käyttäjä voisi helpommin hengittää sisään va-25 rauksetonta suihkua, on ilmatiehyt yhteydessä kasvonaama-rin 36 kanssa kuvion 1 esittämään tapaan. Takaiskuventtii-li, esimerkiksi läppä (ei näy), voidaan asettaa naamarin ja kotelon väliin estämään uloshengitettyä ilmaa puhaltamasta varauksettomia pisaroita ulos aukosta 54.

30 Kuten kuviosta 1 näkyy, käytetään laiteyhdistelmää 38, joka tässä tapauksessa on esitetty erillisenä. Nes-teensyöttöputki 2 ja suurjännitteiset sähköjohdot on nidottu yhteen, kuten kuviosta kaaviomaisesti näkyy. Liikuntakykyinen ilmapöhöpotilas voi esimerkiksi pistää tämän 35 laitepakkauksen taskuunsa ja kulkea ympäriinsä naamaria

II

i3 8 4 8 86 käyttäen. Laitepakkaus käsittää suurjännitegeneraattorin 10 ja syöttölaitteen 40 sisäänhengitettävän nesteen mitattujen annosten syöttämistä varten.

Poistoputkeen 6 syötetyn nesteen virtausnopeuden on 5 oltava hyvin tarkka. Tarkkuutta vaaditaan, että potilas saisi oikean annoksen ja että pisarakoko pysyy määrättynä.

Vaaditun tarkan virtausnopeuden saavuttamiseksi syöttölaite 40 käsittää nestettä sisältävän injektioruiskun 42. Tämä ruisku voidaan vaihtaa sen tyhjennyttyä. 10 Ruiskussa on uppomäntä 44, jota käytetään suoraan kitka-pyörän 45 välityksellä. Tätä pyörää käyttää puolestaan askelmoottori ja alennusvaihteisto 46 sähköisen valvontalaitteen 48 alaisena, joka voi sisältää nopeudensäätö-laitteet. Nopeus voi vaihtoehtoisesti olla myös kiinteä. 15 Tätä yleisjärjestelyä käytetään jo nyt annostuspumpussa insuliiniannosten peräkkäistä jakamista varten. Tällaisia pumppuja valmistaa Muirhead Vactric Components Ltd., Beckenham, Kent.

Vaikka kapilaarinen poistoputki 6 on tehty metal-20 lista ylläolevassa esimerkissä, niin voidaan myös käyttää eristysputkea, erityisesti silloin kun sumutettavan nesteen ominaisvastus on vaihtelualueen alapäässä. Tässä tapauksessa elektrodi on asetettu kosketukseen nesteen kanssa suihkutusreunasta ylävirtaan. Itse neste johtaa riittä-25 västi sähköä siirtääkseen varauksen suihkutusreunaan sähkökentän muodostamiseksi suihkutusreunan ja suojaelektro-din 8 väliin. Mitä alhaisempi nesteen ominaisvastus on, sitä kauemmaksi ylävirtaan voidaan asettaa elektrodikoske-tus nesteen kanssa.

30 Vaikka kotelo 50 on esitetty edellä tehtynä yhtenä kappaleena, se voidaan muodostaa myös kahtena erillisenä osana puhdistuksen helpottamiseksi.

Kuviossa 3 on esitetty eräs suihkutusreunan lisäso-: vellutusmuoto. Tämä suihkutusreuna käsittää ulkoisen eris- 35 tysputken 18, jonka yksi pää 20 on kapeneva. Sähköä johta- i4 84886 va sydän 22 on liitetty suurjännitegeneraattoriin 10 johtimen 23 välityksellä. Sydämen yksi pää kapenee kärkeen 24 asti. Kärki 24 ulkonee hieman ulkoisen eristysputken yli muodostaen rengasmaisen aukon 26 sen kanssa. Tämä järjes-5 tely tuottaa tulokseksi yksinkertaisen nestesiteen sydämen ulkonevan pään kärkipisteestä lähtien.

Kaikki edelläkuvatut suihkutusreunoihin liittyvät esimerkit tuottavat tulokseksi yksinkertaisen nestesiteen pääasiassa erittäin alhaisen virtausnopeuden johdosta, 10 jota voidaan vaatia tässä erityisessä höyryhengityslai-tesovellutuksessa. Sovellutuksissa, joiden yhteydessä korkeampia virtausnopeuksia saatetaan vaatia, voi olla suositeltavaa käyttää suihkutusreunaa, joka tuottaa tulokseksi joukon nestesiteitä. Eräs tällainen useita nestesiteitä 15 tuottava suihkutusreuna on lineaarinen suutin (ei näy) . Tämän sovellutusmuodon yhteydessä neste syötetään lineaariseen reunaan, jossa muodostetaan voimakas sähkökenttä. Nestettä voidaan syöttää tähän lineaariseen reunaan reunassa olevasta tai siihen etäisyyden päähän asetetusta 20 raosta käsin. Tällainen lineaarinen suutin on selostettu englantilaisessa patenttihakemuksessa N:o 1569707. Jos kyseinen reuna on tasainen, nestesiteet muodostuvat sitä pitkin erilaisten tekijöiden, kuten kenttävoimakkuuden ja : nesteen virtausnopeuden, määrittämin välein. On mahdollis- 25 ta asettaa nestesiteitä jossain määrin reunan epäsäännöllisyyksien, esimerkiksi hampaiden avulla, jotka vahvistavat paikallisesti nestesiteiden muodostamiseen käytettyä kenttää.

Lineaarisen suuttimen käyttöä havainnollistaa kuvio 30 2, jonka esittämässä poikkileikkauksessa poistoputki 6, suojaelektrodi 8 ja purkauselektrodi 16 ulottuvat kaikki suoraviivaisesti suorassa kulmassa paperin tason suhteen. Poistoputkena voisi myös olla suoraviivaisen reunan syö-töstä huolehtiva rako. On mahdollista asettaa tämä rako 35 taaksepäin reunasta, kuten olisi asianlaita, jos kuvion 3

II

is 84 886 mukaista järjestelyä pidettäisiin lineaarisen suuttimen poikkileikkauksena. Suihkutusreuna olisi tällöin suoraviivainen kuvatunlaisen kärjen asemasta ja rengasmaisen aukon korvaisi reunan ylä- ja alapuolella oleva rako. Tätä reu-5 naa syötettäisiin raon avulla vain yhdeltä puolelta. Tällaisten järjestelyjen yhteydessä on aukko 14 suojaelektro-dissa raon muotoinen ja purkauselektrodina on joko reuna tai rivi erillisiä pisteitä, kuten edellä on esitetty.

Keksinnön mukaisen höyryhengityslaitteen yhteydessä 10 käytettävien nesteiden ominaisvastus on sopivimmin alueella 5xl03 - 108 ohmi cm.

Pääasiassa vesipitoiset nesteet eivät ole täysin tyydyttäviä, koska pisarakoko on niin pieni, että haihtuminen tapahtuu hyvin nopeasti. Vedellä on myös korkea pin-15 tajännitys, minkä johdosta sen suihkuttaminen on vaikeaa. Neste sisältää sopivimmin hyväksyttävää orgaanista liuotusainetta, jolloin vettä ei ole enempää kuin 50% liuotusaineen kokonaismäärästä, suositeltavimmin alle 20% ja kaikkein edullisimmin alle 10%.

20 Neste käsittää sopivaa, lääketieteellisesti hyväk syttävää liuotinta, kuten dimetyyli-isosorbidia, glyserolia, propyleeniglykolia ja polyetyleeniglykolia keskimääräisellä molekyylipainolla noin 600 sekoitettuna veteen tai etanoliin. Lisäksi käytetyt nesteet voivat sisältää ‘ - 25 sopivaa lääketieteellisesti hyväksyttävää pinta-aktiivista ainetta, kuten polyetoksi-etyloituja risiiniöljyjä ("Cre-mophorit"), polyoksietyleeni-polyoksipropyleeni lohkokopo-lymeerejä ("Pluronicit", "Synperonicit"), polyoksietylee-nisorbitaanijohdannaisia ("Tweenit”), polyoksietyleeniole-30 yylieettereitä ("Brijit'·) sekä rasvahappojen sorbitaanies-tereitä ("Spanit"). Tällaisia aineita ei sopivimmin ole .1.· enempää kuin 1% pitoisuuden verran.

Keksinnön mukainen höyryhengityslaite sopii potilaan hoitamiseen millä tahansa lääkeaineella, joka voidaan 35 ottaa keuhkojen kautta, joko suoraan keuhkoihin vaikut- i6 84886 taen, esimerkiksi astman, ilmapöhön tai keuhkoputkentulehduksen hoidon yhteydessä, tai imeytymistä varten keuhkoista verenkiertoon järjestelmällisen terapeuttisen vaikutuksen aiheuttamiseksi muualla potilaan kehossa. Esimerkkeinä 5 lääkeaineista, joilla on välitön vaikutus keuhkoihin astman, ilmapöhön tai keuhkoputkentulehduksen hoitoa varten voidaan mainita keuhkoputken kouristusta laukaisevat aineet, kuten adrenaliini, isoprenaliini, orkiprenaliini, efedriini, fenyyliefriini, difenhydramiini, terbutaleeni, 10 isoetariini, etafedriini, metoksifenamiini, teofylliini, aminofylliini, salbutamoli, natriumkromoglysaatti, iprat-ropiumbromidi, beklometasoni, betametasonivaleraatti, fe-noterolireproteroli, pirbuteroli, budesonidi, ketotifeeni sekä yhdisteet, jotka on määritetty ja asetettu patentti-15 vaatimusten alaisiksi eurooppalaisessa patenttijulkaisussa N:o 189 305, erityisesti vaatimuksissa 4, 5 ja 6. Esimerkkeinä lääkeaineista, joita voidaan käyttää järjestelmällisesti keuhkojen välityksellä voidaan mainita polypeptidi-set lääkeaineet, kuten luteiininen hormoneja vapauttava 20 hormoni ja sen suhteen analogiset synteettiset aineet.

Käytettävän nesteen aktiivisen ainesosan pitoisuus on sopivimmin välillä 0,1 - 20% ja edullisimmin 5 - 10%, vaaditun pitoisuuden riippuessa kuitenkin kyseisen käytettävän lääkeaineen voimakkuudesta.

Il

Claims (12)

1. Laite nestepisarasuihkun muodostamista varten, joka laite käsittää: 5 suihkutusreunan (7); etäisyyden päähän tästä reu nasta asetetun suojaelektrodin (8), joka sisältää aukon (14), jonka kautta reunasta suihkutettu neste pääsee kulkemaan; välineet (10) suurpotentiaalisen ja suojaelektrodin polaarisuutta vastaavan varauksen synnyttämiseksi 10 suihkutusreunassa olevaan nesteeseen reunan ja suojaelektrodin välisen sähkökentän muodostamiseksi, joka on riittävä aiheuttaakseen suihkutusreunasta tulevan nesteen muuttamisen ainakin yhden kartion muotoon, josta sähköstaattiset voimat työntävät aukon (14) kautta varautuneet 15 pisarat sisältäväksi suihkuksi hajoavan nestesiteen (12); tunnettu siitä, että se edelleen käsittää terävän purkauselektrodin (16); välineet (10) purkauselektrodin varaamiseksi korkealla potentiaalilla, jolla on suojaelektrodin (8) suhteen toinen polaarisuus, kuten koronan muo-20 dostamiseksi suihkun varauksettomaksi tekemistä varten, suojaelektrodin ollessa kokonaismitoiltaan riittävä ja sisältäessä riittävän pienen aukon (14) reunan (7) ja nes-tekartion suojelemiseksi koronalta.

2. Höyryhengityslaite sisäänhengitettävän neste-25 pisarasuihkun muodostamista varten, joka laite käsittää: suojaelektrodia (8) rajoittavat seinät ja kammion (50), jonka läpi kulkee ilmatiehyt (52,54); suihkutusreunan (7), etäisyyden päähän tästä reunasta asetetun suoja-elektrodin, joka sisältää aukon (14), jonka kautta reu-30 nasta suihkutettu neste pääsee tunkeutumaan kammioon; välineet (10) suurpotentiaalisen ja suojaelektrodin (8) polaarisuutta vastaavan varauksen synnyttämiseksi suihkutusreunassa olevaan nesteeseen tämän reunan ja suojaelektrodin välisen sähkökentän muodostamiseksi, joka on riit-35 tävä aiheuttaakseen suihkutusreunasta tulevan nesteen is 84886 muuttamisen ainakin yhden kartion muotoon, josta sähköstaattiset voimat työntävät aukon kautta varautuneet pisarat sisältäväksi suihkuksi hajoavan nestesiteen (12); tunnettu siitä, että laite lisäksi käsittää terä-5 vän purkauselektrodin (16) asetettuna etäisyyden päähän suojaelektrodista (8) sanotussa kammiossa (50), välineen (10) purkauselektrodin (16) varaamiseksi korkealla potentiaalilla, jolla on suojaelektrodin (8) suhteen toinen po-laarisuus, koronan muodostamiseksi suihkun varauksettomak- 10 si tekemistä varten, suojaelektrodin (8) ollessa kokonais-mitoiltaan riittävä ja sisältäessä riittävän pienen aukon (14) reunan (7) ja nestekartion suojelemiseksi koronalta.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen höyryhengityslai-te, tunnettu siitä, että se sisältää kasvonaama- 15 rin (56).

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen höyryhengitys laite, tunnettu siitä, että purkauselektrodi (16) on asetettu kammion seinään suihkutusreunaa (7) vastapäätä ja että se ulkonee hieman kammion sisään seinästä, 20 kammion seinän ollessa eristävä tai puolieristävä ainakin purkauselektrodin läheisyydessä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen höyryhengityslai-te,tunnettu siitä, että seinä, johon purkauselektrodi on asetettu, on kaareva kammion suhteen.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen höyryhengi- tyslaite, tunnettu siitä, että ilmatiehyt (52,54) kulkee poikittain suihkun kulkusuunnan suhteen.

7. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 2-6 mukainen höyryhengityslaite, tunnettu siitä, että sen avul- 30 la tuotetaan suihku, jonka pisarakoko on läpimitaltaan 2-5 mikronia käytettäessä nestettä, jonka ominaisvastus on 5xl03 - 108 ohmi cm.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen höyryhengityslaite,tunnettu siitä, että sen yhteydessä käytetyn 35 nesteen ominaisvastus on 105 - 107 ohmi cm. Il i9 84 8 86

9. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 2-8 mukainen höyryhengityslaite, tunnettu siitä, että suihku-tusreuna (7) on asetettu tuottamaan yksi ainoa nesteside (12).

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen höyryhengitys- laite, tunnettu siitä, että suihkutusreuna (7) sisältää rengasmaisen aukon (26) asetettuna syöttämään nestettä ulkonevan terävän sydänosan (24) pintaan, niin että laitetta käytettäessä yksi ainoa nesteside lähtee 10 sydänosan kärjestä.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen höyryhengitys-laite, tunnettu siitä, että suihkutusreuna (26) käsittää kapillaariputken pään.

12. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 2-11 mukainen 15 höyryhengityslaite, tunnettu siitä, että nesteen varaamista varten tarkoitetut välineet (10) on asetettu varaamaan neste positiivisella potentiaalilla suojaelek-trodin suhteen 20 84886