Ингалятор для дозированного введения лекарственного порошка при естественном вдохе

 

Использование: изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для ингаляции порошковых лекарств. Сущность изобретения: ингалятор содержит резервуар с порошком, дозирующую камеру, средство для сжатия воздуха в резервуаре. Дозирующая камера установлена с возможностью перемещения для введения отмеренной дозы в воздухопровод. В корпусе выполнен сквозной канал для сообщения с атмосферой полостей дозирующей камеры и резервуара при повышении давления воздуха в последнем. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение касается ингалятора для дозирования и введения измеренного количества порошка. Такое устройство приемлемо для дозирования и введения лекарств в чистой порошковой форме или лекарств с соответствующим носителем, например лактозой.

Дозирующие ингаляторы хорошо известны и часто содержат дозирующий контейнер с аэрозолем под давлением. Аэрозоли содержат движущий газ, в котором суспензирован порошковый медикамент. Во время действия содержимое аэрозоля выталкивается через измерительный клапан и отмеренная доза движется в легкие пациента.

Исследования показали, что некоторые аэрозольные движители, включая те, которые используются в дозирующих ингаляторах, могут вызывать истощение озонового слоя в атмосфере. Поэтому стало более важным, чтобы такие ингаляторы могли быть заменены дозирующими ингаляторами, которые не наносят ущерба окружающей среде. Далее, такие аэрозольные системы неприемлемы для некоторых пациентов.

Некоторые типы порошковых ингаляторов известны. Обычно отмеренная доза медикамента первоначально содержится в контейнере. Контейнер часто в форме желатиновой капсулы. Капсула сначала открывается, например, путем прокалывания иглой, и затем ее содержимое диспергируется и выталкивается путем образования воздушного потока в силу ингаляции пациента, что принуждает капсулу вращаться.

Эти порошковые дозаторы имеют ряд недостатков. Пациенту необходимо повторно загружать дозатор после каждого потребления дозы, и в некоторых устройствах капсулы должны прокалываться перед загрузкой. Используются сложные механизмы для обеспечения полного выталкивания порошка, чтобы дать пациенту правильную дозу. Это может затруднять функционирование устройства и удорожать их производство.

Английские патенты ОВ 2102295 и ОВ 2144997 описываются сложный ингалятор, в котором отмеренная доза медикамента расходуется из загрузочной камеры, содержащей порошковый медикамент в гранулированной форме. Ингалятор содержит дозирующий блок, который соединен с загрузочной камерой для медикамента. Дозирующий блок содержит перфорированную вращающуюся мембрану и подпружиненные скребки для заполнения вращающихся перфораций медикаментом. Заполненные перфорации вводятся в проход, который соединяет контейнер движителя с соплом. Некоторые количество движителя выполняется, когда пациент нажимает на два пусковых крючка последовательно. Движитель выталкивает содержимое обращенных перфораций в сторону сопла для ингаляции пациентом. Размер отмеренной дозы определяется размером перфораций и количеством перфораций, которые поступают в проход движителя.

Такое устройство является дорогим для производства, и точность дозирования базируется на эффективности скребков в отношении заполнения перфораций. Перфорации часто необходимо подставлять несколько раз под порошковый медикамент для обеспечения полного наполнения. Для оптимального эффекта устройство также требуется от пациента координировать ингаляцию с операцией выделения дыхания. Многие пациенты находя эту операцию сложной.

Патентная заявка ЕР 0069715 описывает устройство, которое пытается решить часть вышеупомянутых проблем. Описывается порошковый ингалятор, который возбуждается воздушным потоком, образуемый ингаляцией пациента. Возбуждаемое дыханием устройство устраняет проблему координации ручного возбуждения и ингаляции. Движитель больше не требуется для осуществления возбуждения устройства. Устройство также использует перфорированную мембрану и подпружиненные скребки для обеспечения оптимальной дозы медикамента. Пациент вращает подвижный блок на некоторую величину. Это вращает перфорированную мембрану относительно скребков, заполняя перфорации и устанавливая некоторое количество их в воздушном проходе. Воздушный поток, образуемый при ингаляции, проходят через перфорации, и отмеренная доза вдыхается пациентом. Вращающееся средство предусмотрено прерывать воздушный поток с тем, чтобы нарушить скопление частиц, которые образуются в дозирующем блоке.

Это устройство имеет недостаток в том, что воздушный поток, образуемый при ингаляции, проходит непосредственно через перфорации, которые затем возвращаются в сухую загрузочную камеру для повторного наполнения. Любой порошок, который был загружен в перфорации, может стать загрязненым воздухом, и это затем смешивается с чистым сухим порошком, содержащемся в камере. Если перфорации становятся частично блокированными, тогда полная доза медикамента не будет вдыхаться пациентом.

В основу изобретения положена задача создать дозирующий ингалятор, в котором порошковый медикамент содержится в порошковом резервуаре, входящем в устройство, и который является простым по конструкции и устраняет недостатки, свойственные вышеописанным ингаляторам.

В одном варианте реализации изобретения предусматривается порошковое ингаляционное устройство, содержащее порошковый резервуар, способный содержать порошковый медикамент и объем воздуха, дозирующую камеру, проходящую от порошкового резервуара, для возможности удаления порошкового медикамента из резервуара в дискретных количествах, и средство для сжатия воздуха в резервуаре, в котором предусмотрен проход для возможности выхода воздуха из порошкового резервуара через дозирующую камеру и в атмосферу, когда давление воздуха в порошковом резервуаре увеличивается.

В предпочитаемом варианте реализации резервуар может быть заключен в тонкостенную цилиндрообразную структуру, которая соединяется с основным корпусом устройства. Цилиндрический резервуар и основной корпус могут соединяться посредством отверстия, расположенного в основном корпусе устройства. Предпочтительно, чтобы стенки цилиндра были в плотном скользящем контакте с отверстием, одновременно давая возможность воздуху проходить из резервуара через позирующую камеру и в атмосферу.

В другом варианте реализации дозирующая камера может быть заключена в стенку цилиндрического резервуара. Камера может содержать отверстие в стенке порошкового резервуара. Отверстие имеет заданный размер, обеспечивающий возможность требуемого дозирования порошка для прохождения из резервуара для подачи на основной воздушный канал, который дает возможность пациенту вдыхать порошковый медикамент. Камера может быть герметизирована тонким фильтром или может быть углублением в стенке с соответствующей образованной траекторией вентиляции или выпуска. Некоторые точки формы отверстий дают лучшую дозировочную повторяемость, так как образуют разные образцы траекторий выпуска воздуха. Цилиндрические камеры с их глубиной, равной диаметру цилиндра, является предпочтительными.

Предпочтительно, чтобы дозирующая камера наполнялась из резервуара путем инициирования относительного движения между дозирующей камерой и порошковой массой, так что воздушное давление на порошковую массу возрастает, побуждая порошок в дозирующую камеру, одновременно давая возможность воздуху проходить в небольшом количестве через дозирующую камеру и выходить в атмосферу. Хотя в устройстве согласно изобретению предпочитается, чтобы порошковый фронт проходил поперек входа дозирующей камеры, установлено, что дозирующая камера будет заполняться даже в случае, если порошковая масса находится в контакте с входом в камеру, и воздушное направление над порошковой массой увеличивается.

Относительное движение может быть образовано путем прижимания цилиндра в отверстии в основном корпусе устройства, когда масса порошка удерживается неподвижной с помощью выступа, расположенного внутри отверстия. Цилиндр может прижиматься пациентом вручную. Альтернативно он может прижиматься с помощью рычага, способного действовать на цилиндр, чтобы удерживать его прижатым. Предпочтительно, чтобы выступ был образован с уплотнением, так что внутреннее отверстие цилиндра и уплотнение выступа находятся в скользящем воздухонепроницаемом контакте.

Давление, образуемое на порошковой массе, может увеличиваться путем сжатия объема воздуха, содержащегося над порошком. Должно быть понятно, что хотя здесь ссылка делается на воздух, любой газ может быть включен в резервуар, который не реагирует с порошком, например азот.

Возможно, что имеет место локальный эффект флюидизации порошковой массы, который содействует дозированию благодаря воздушному потоку через камеру, несущему порошок в камеру.

Также должно быть понятно, что так как эффект дозирования вызывается главным образом воздушным потоком из района высокого давления в воздушном резервуаре (и возможно порошка) в район низкого давления вне дозирующей камеры аналогичный эффект мог бы быть создан путем образования района низкого давления вне резервуара и дозирующей камеры, и создания перепада давления между резервуаром и этим районом низкого давления для обеспечения потока воздуха. Это должно быть понятно и включено в изобретение, как оно изложено в формуле изобретения.

В предпочитаемом варианте реализации дозирующая камера после наполнения закрывается, чтобы отделить отмеренную дозу от резервуара путем принуждения камеры переместиться за выступ, расположенный в отверстии. Отмеренная доза может предотвращаться от утечки в отверстие в основном корпусе путем обеспечения между стенками цилиндра и отверстием плотного скользящего контакта, но с достаточным зазором для прохождения воздуха. Размер воздушного прохода связан размером частиц порошка и должен быть достаточно узким, чтобы порошок в дозирующей камере не улетучивался. Многие порошковые лекарства, образованные на носителях, имеют средний размер диаметра частицы 20 и 50 мкм. Соответственно, ширина воздушного прохода предпочтительно должна быть от 10 до 100 мкм, предпочтительно от 10 до 50 мкм. Проход может быть образован путем использования поверхностных несовершенств (дефектов, искажений, перекосов).

Выходной канал может быть образован в отверстии, которое, когда соосно выровнено с дозирующей камерой, дает возможность опустошить камеру. После того как порошок был отмерен, он должен быть затем эжектирован из дозирующей камеры. Ясно, что хотя более точное объемное дозирование достигается при более высокой плотности упаковки в дозирующей камере, эжекция более плотно упакованного порошка является более трудной. Первая часть этого процесса требует изоляции дозирующей камеры от резервуара с массой порошка. Это может быть достигнуто путем принуждения объема резервуара передвинуться в сторону от дозирующей камеры, пока скользящее уплотнение не передвинется по (или по и за ) внутренней поверхности дозирующей камеры. В этом варианте реализации уплотнение должно быть достаточно широким, чтобы предотвратить траекторию утечки от резервуара высокого давления через дозирующую камеру до зоны низкого давления позади скользящего уплотнения.

Эжекция может принимать форму повышенного воздушного потока через дозирующую камеру, обеспечивающего дозированный порошок, воздушного потока позади камеры, например, путем сужения подобно Вентури, образуя отрицательное давление для отсасывание порошка, или путем механической эжекции. Любое средство воздушного потока могло бы использоваться вдыхаемым пациентом воздух, но очевидно, что плотная упаковка и небольшие размеры дозирующей камеры могут сделать это затруднительным, в частности, с точки зрения сопротивления воздушного потока. Однако имеется хорошая потенциальная возможность во время возбуждения в специально описанной формы устройство образования небольшого объема воздуха при давлении значительно большей или меньше атмосферного ("воздух высокой энергии"), который может быть использован для эжекции дозы и возможно дисперсии.

Другое преимущество этого средства в том, что вдыхаемый воздух не входит в прямой контакт с дозирующей камерой и окружающими стенками. Это может помогать в предотвращении риска загрязнения влагой порошковой массы из вдыхаемого воздуха, загрязняя дозирующую камеру, может быть выполнено с целью содействия устранению любого риска такого загрязнения, когда пациент дышит через устройство.

Средства механической эжекции предпочтительно могут объединяться со способами воздушного потока, чтобы перемещать порошок, который остается прилипшим к концу эжектора.

Дозирующая камера может быть также в форме чаши на вращающейся оси. Такая система описана, например, в английском патенте 2165159.

Выгодно, когда воздуховод дает возможность воздуху входить в воздушный входной канал в основном корпусе и течет к мундштуку, причем воздушный поток вызывается ингаляцией пациента. Сужение или ограничения типа трубы Вертури и вторичной проход могут быть включены в воздуховод. Вторичный проход может соединять выходной канал с сужением/ ограничением и далее соединять вторичный воздушный входной канал с сужением/ ограничением. Воздушный поток через основной входной канал и вторичный входной канал переносит отмеренную дозу пациенту для ингаляции. Альтернативно воздушный поток может быть образован с расчетом протекания через дозирующую камеру.

Равномерное распределение порошка в воздушном потоке перед его ингаляцией предпочтительно достигается путем образования турбулентного воздушного потока. Это может быть выполнено путем включения вихревой камеры в воздуховод.

Установлено, что наиболее выгодный эффект для пациентов достигается в случае, когда вдох производится по крайней мере с расчетом 10 л/мин, предпочтительно по крайней мере 15 л/мин. Это может быть достигнуто путем включения регулятора в ингалятор, чтобы дать ему возможность функционировать только при минимальном воздушном потоке, например, 10 л/мин.

На фиг. 1 показан вариант исполнения изобретения в состоянии покоя, сечение, на фиг. 2 -то же в возбужденном состоянии; на фиг. 3 другой вариант исполнения изобретения.

Как видно на фиг. 1 и 2, устройство ингаляции состоит из основного корпуса 2 и тонкостенной цилиндрообразной камеры 4.

Основной корпус 2 содержит отверстие 6, с цилиндром 4, и выступ, который образует поршневую структуру 8 внутри отверстия 6. Поршень 8 также расположен соосно с цилиндром 4.

Поршневая головка 10 образована с периферийным уплотнителем 12. Уплотнение 12 обеспечивает, что поршень 8 находится в скользящем воздухонепроницаемом контакте с внутренним отверстием 14 цилиндра 4.

Проход 3 образован путем подбора поверхностной отделки для возможности управляемого выброса в атмосферу.

Цилиндр 4 свободен перемещаться продольно в отверстие 6, но не может вращаться в нем (не показано). Пружина 16 навита спирально соосно вокруг цилиндра 4. стенки 18 цилиндра находятся в плотном скользящем контакте с отверстием 6, отделенные воздушным проходом 3. Пружина 16 образует средство для перемещения цилиндра 4 в его положение покоя (на фиг. 1).

Основной корпус 2 имеет мундштук 20, соединенный посредством прохода 22 с вихревой камерой 24. Вихревая камера 24, в свою очередь, соединена с проходом 26, который включает сужение/ограничение 28 типа трубы Венрури, ведущее к воздушному входному каналу 30.

Боковой вход 32 в узкой секции сужения /ограничения 28 ведет к вторичному проходу 34. Вторичный проход 34 соединен с основным отверстием 6 с помощью выходного канала 36.

Основной корпус 2 далее содержит небольшое отверст0ие 38. Это небольшое отверстие соединяет с вторичным проходом 34 и выпускает во вторичный воздушный канал 40 вблизи воздушного входного канала 30.

Внутреннее отверстие 14 цилиндра 4, поршневая головка 10 и поршневое уплотнение 12 взаимодействуют вместе для образования сухого резервуара 42. Резервуар 42 содержит массу тонкоизмельченного медикамента 44. Объем воздуха 46 удерживается над медикаментом 44.

Стенка 18 цилиндра образована с дозирующей камерой 48 содержащей отверстие в цилиндрической стенке 18. Объем дозирующей камеры 48, таков, что количество медикамента, который должен содержаться в этом объеме, эквивалентно одной дозе.

Дозирующая камера 48 так расположена в цилиндрической стенке 18, что когда цилиндр 4 находится в своем возбужденном положении (на фиг. 2), дозирующая камера 48 соосно выравнивается с выходным каналом 36 в основном корпусе 2.

Поршень 8 образован с небольшим подпружиненным плунжером 50. Плунжер 50 соосно выровнен с центровой линией выходного канала 36. Когда цилиндр 4 находится в положении покоя (на фиг. 1), функционирование плунжера предотвращается стенкой 18 цилиндра.

Когда цилиндр 4 находится в своем возбужденном положении (на фиг. 2), плунжер выступает в дозирующую камеру 48.

Основной корпус 2 дозирующего устройства и цилиндрическая структура 4 предпочтительно выполнены из пластика, такого как полипропилен, ацеталь или формованный полистирол. Однако они могут быть выполнены из металла или другого соответствующего материала.

Уплотнение 12 поршневой головки может быть уплотнением из пластика, такого как РТFE (политетрафторэтилен), синтетический каучук или природный каучук. Уплотнение 12 может быть чашеобразным или фланцеобразным уплотнением, расположенным вокруг поршневой головки 10.

При использовании пациент держит устройство таким образом, что цилиндр 4 располагается вверху. Затем пациент встряхивает устройство, одновременно удерживая его вертикально. Встряхивание помогает смешиванию порошкового медикамента и также обеспечивает, что порошок оседает на нижнюю часть цилиндра 4 в контакте с порошковой головкой 10.

Пациент нажимает верхнюю часть цилиндра 4. Пружина 16 становится сжатой, и цилиндр 4 перемещается в отверстие 6 внутри основного корпуса 2.

Когда цилиндр 4 движется вниз, дозирующая камера 48 проходит через массу медикамента 44. В это же время воздух в пространстве 46 сжимается, объм, охватываемый стенками 18 цилиндра, поршневой головкой 10 и поршневым уплотнением 12, уменьшается. Небольшое количество воздуха течет через порошковую массу 44, через дозирующую камеру 48, через проход 3 и в атмосферу.

Объединенное действие движения дозирующей камеры 48 через массу медикамента 44, повышения давления на медикамент и воздушный поток приводит к наполнению камеры 48 отмеренной дозой медикамента.

Ширина прохода 3 такова, что утечки медикамента из камеры 48 нет.

Пациент нажимает на цилиндр 4, пока он не достигнет конца перемещения вниз. Затем пациент вдыхает, одновременно удерживая цилиндр 4 нажатым.

В возбужденном состоянии (на фиг. 2) весь порошковый медикамент 44 кроме того, который в дозирующей камере 48, герметизируется в объеме, образованном стенками 18 цилиндра, поршневой головкой 10 и поршневым уплотнением 12.

Когда цилиндр 4 полностью нажат дозирующая камера 48 соосно выравнивается с выходом каналом 36 в основном корпусе 2 и подпружиненным плунжером 50.

Плунжер 50 больше не ограничивается стенками 18 цилиндра, и, так как его пружина толкает его вперед, порошок в дозирующей камере 48 побуждается в проход 34 через выходной канал 36. Плунжер ограничен в отношении дальнейшего движения соответствующим средством (не показано).

Ингаляция пациента побуждает воздух входить через входной канал 30. Воздух достигает ограничения 28 типа трубы Вентури, и сужение входного канала вызывает увеличение скорости воздуха. Воздушное давление в зоне ограничения 28 снижается в результате увеличения скорости. Перепад давления вызывает дальнейший поток воздуха, входящий через небольшое отверстие 38, который, в свою очередь, принуждает отмеренную медикамента быть захваченной основным воздушным потоком, протекающим через зону ограничения 28.

Отмеренная доза медикамента транспортируется в воздушном потоке через проход 26 в вихревую камеру 24.

Геометрия вихревой камеры 24 принуждает воздух и порошок следовать по круговой траектории. Турбулентный воздушный поток в вихревой камере ведет к дисперсии порошка в воздушном потоке.

Частицы транспортируются в воздушном потоке через проход 22 к пациенту через мундштук 20. Пациент, таким образом, вдыхает воздух, содержащий отмеренную дозу медикамента.

После использования пациент отпускает цилиндр 4 и он возвращается в положение покоя под действием пружины 68. Цилиндр имеет ограничительный концевой стопор (не показан) для предотвращения отделения цилиндра от основного корпуса. Когда цилиндр 4 поднимается, плунжер 50 принуждается удаляться (втягиваться) в результате движения цилиндрической стенки 18 и специфической формы плунжера 36. Замкнутое пространство 46 возвращается к своему первоначальному объму, и захваченный воздух больше не сжимается.

Устройство готово для дальнейшего ипользования.

Устройство ингаляции может быть выполнено как герметичный блок, который выбрасывается после того, когда уровень порошкового медикамента 44 падает ниже уровня дозирующей камеры 48.

Альтернативно резервуар может снова направляться через отверстие вверху цилиндра 4, которое нормально закрыто пробкой.

В другом варианте реализации устройства, как видно на фиг. 3, устройство ингаляции состоит из камеры 80, которая находится внутри корпуса устройства (не показано). Объем порошка 82 включен в камеру 80. Над порошком 82 находится пространство 84, которое соединено со средством 85 повышения давления воздуха внутри пространства 84.

Отверстие 83 ведет от камеры 80 в дозирующую камеру 86. Эта позирующая камера 96 образована в плате 87, которая может перемещаться относительно корпуса, содержащего камеру 80, в частности отверстие 83. На расстояние от сопла находится воздушный зазор 90.

Когда давление в пространстве 84 увеличивается, порошок течет через отверстие 83 в дозирующую камеру 86. В это же время воздух течет из пространства 84 через порошок 82, через отверстие 83 и дозирующую камеру 86 и наружу через воздушный зазор 90, который такого размера, чтобы препятствовать утечке порошка. Дозирующая камера 86 полностью заполнена порошком.

Плата 87 затем перемещена в сторону, и камера 80, содержащая отмеренную дозу порошка, оказывается предоставленной дисперсионной системе. Чтобы снова пополнить камеру, предусмотрена воздухонепроницаемая съемная крышка 81.

Соответствующими лекарствами, которые могут использоваться, являются сальбутамол, дипропионат беклометазона, будесноид и натриевый хромогликат.

Формула изобретения

1. Ингалятор для дозированного введения лекарственного порошка при естественном вдохе, содержащий корпус с мундштуком, резервуар для порошка, элемент для принудительной подачи порошка из резервуара в дозирующую камеру, установленную с возможностью перемещения для введения отмеренной дозы в воздухопровод, отличающийся тем, что резервуар выполнен с воздушной полостью над слоем порошка, а элемент для подачи порошка в виде средства для сжатия воздуха в резервуаре, при этом в корпусе дополнительно выполнен сквозной канал для сообщения с атмосферой полостей дозирующей камеры и резервуара при повышении давления воздуха в последнем.

2. Ингалятор по п. 1, отличающийся тем, что верхняя часть резервуара выполнена в виде тонкостенного цилиндра, а дозирующая камера в виде сквозного канала в боковой стенке цилиндра.

3. Ингалятор по п.2, отличающийся тем, что канал выполнен цилиндрическим.

4. Ингалятор по пп.1 3, отличающийся тем, что резервуар установлен с возможностью перемещения в выполненном в корпусе направляющем канале, в полости которого расположен выступ с торцевой поверхностью, образующей дно резервуара.

5. Ингалятор по пп.1 4, отличающийся тем, что дозирующая камера расположена в стенке резервуара с возможностью ее перемещения после заполнения порошком за пределы торцевой поверхности выступа.

6. Ингалятор по п. 1, отличающийся тем, что в сквозном канале имеется сужение типа трубы Вентури, которое соединяется через вторичный проход и небольшое отверстие с вторичным входным воздушным каналом с возможностью осуществления эжекции порошка.

7. Ингалятор по пп. 1 3, отличающийся тем, что резервуар установлен с возможностью взаимодействия с возвратной винтовой пружиной, охватывающей его наружную цилиндрическую поверхность.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3