Ингалятор

Изобретение относится к медицинской технике а именно к ингалятору. Ингалятор содержит корпус, имеющий отверстия для впуска воздуха. Ингалятор содержит отделение для перфорации капсулы с порошком для ингаляций, соединенное с вихревой камерой, в которой при вдохе перфорированная капсула вращается перпендикулярно оси корпуса под действием воздушного потока. Ингалятор имеет мундштук, сообщающийся с корпусом через решетку, установленную в корпусе перед входом в мундштук, и два расположенных напротив друг друга перфорирующих элемента. Корпус имеет цилиндрическую форму с утолщением внутри на двух противоположных участках, в которых напротив друг друга выполнены две пары канавок. Перфорирующие элементы выполнены в виде ножей со скосами и расположены в переходном канале, имеющем форму сечения капсулы и являющемся отделением для перфорации капсулы. Капсула с порошком для ингаляций размещена в корпусе ингалятора и упакована в блистер. Ингалятор дополнительно содержит направляющую рамку для капсулы и проталкивающий капсулу в вихревую камеру через отделение для перфорации толкатель, на конце которого выполнена прорезь под ножи. В вырезах центральной утолщенной части толкателя размещаются две упругие фиксирующие пластины, имеющие на концах выступы, блокирующиеся в соответственных им канавках корпуса. Фиксирующие пластины монолитно соединены с верхней частью толкателя, которая выступает из корпуса, служит для приведения в действие ингалятора и имеет наружную резьбу, на которую навинчен колпачок для предотвращения его непреднамеренного срабатывания. Техническим результатом является создание портативного ингалятора однократного применения, заранее (предварительно) подготовленного и готового в любое время к использованию, обеспечивающего герметичную сохранность находящегося в капсуле лекарственного средства в форме сухого порошка для ингаляций, конструкционно не сложного и имеющего надежную защиту от непреднамеренного срабатывания, простого и надежного в проведении ингаляции при самостоятельном использовании лицами, не имеющими специальной подготовки, характеризующегося средним сопротивлением дыханию, которое позволяет обеспечить достаточные показатели высвобождения лекарственного средства при использовании как относительно здоровыми лицами, так и пострадавшими с различными нарушениями дыхания. 5 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

Настоящее изобретение относится к медицинской технике, касается портативного ингалятора с предварительно заложенной капсулой, упакованной в блистер для обеспечения герметичной сохранности находящегося в капсуле лекарственного средства в форме сухого порошка для ингаляций, готового для самостоятельного экстренного применения пользователем на догоспитальном этапе без участия медицинского персонала. Прежде всего, в военном здравоохранении и медицине катастроф для обеспечения личного состава профилактическими и лечебными дозами антидотов при возникновении чрезвычайных ситуаций, связанных с отравлениями при ингаляционных поражениях пульмонотоксикантами, продуктами горения, отравляющими веществами (ОВ) раздражающего и нервно-паралитического действия, а также в гражданском здравоохранении при необходимости экстренного применения населением при авариях на химических производствах.

Помимо этого, другими перспективными сферами применения являются: ингаляционное введение вакцин, противовирусных средств, антибиотиков, средств коррекции умственной и физической работоспособности, радиопротекторов, средств купирования первичной реакции на облучения, средств ранней патогенетической терапии острой лучевой болезни, обезболивающих средств.

Ингаляционный способ введения лекарственных средств из различных фармакологических групп как альтернатива пероральным и инъекционным методам при поражении факторами химической, радиационной, биологической и механической природы может существенно повысить качество оказания медицинской помощи на догоспитальном этапе. Опыт клинического применения показывает, что портативные ингаляторы сухого порошка позволяют быстро и с высокой эффективностью вводить лекарственные средства без участия медицинского персонала. Высокую актуальность этот подход приобретает при необходимости оказания экстренной помощи в особых условиях (труднодоступные местности, отсутствие возможности привлечения медицинского персонала, обширные очаги поражения и большое количество пострадавших).

Среди различных технологий, применимых на догоспитальном этапе для ингаляционой доставки, преимущество лекарственной формы сухого порошка для ингаляций заключается в его более высокой стабильности при хранении по сравнению с растворами. При использовании такой лекарственной формы возможна доставка в дыхательные пути и в системный кровоток более обширного спектра фармакологически активных веществ, чем при ингалировании жидких аэрозолей. Кроме того, дозированные порошковые ингаляторы обеспечивают введение за 1-2 вдоха до 50-100 мг лекарственного средства, в то время как дозированные аэрозольные ингаляторы - до 0,2 мг за один вдох. Небулайзеры обеспечивают введение лекарственных средств в высоких дозах, однако за более продолжительный период времени (до 30 мин).

Применение ингаляционных форм медицинских средств защиты обеспечивает существенные преимущества перед пероральным и инъекционным внутримышечным введением:

- за счет тактики применения (отсутствие других лекарственных форм или невозможность их использования в условиях чрезвычайных ситуаций);

- за счет скорости наступления эффекта (радиопротекторы, средства купирования первичной реакции на облучение);

- за счет снижения эффективной дозы (противосудорожные средства, обезболивающие средства, средства коррекции работоспособности);

- за счет наличия выраженного местного эффекта (комплексообразователи радиоактивных аэрозолей, средства профилактики и купирования токсического отека легких, «противодымные» смеси, средства экстренной вакцинопрофилактики, экстренной антибиотикотерапии);

- ввиду невозможности создания лекарственной формы некоторых лекарственных средств в виде раствора для внутримышечного введения.

Ряд лекарственных средств для профилактики отека легких и лечения ингаляционных поражений потенциально может быть применен в ингаляционной форме, однако, существующие коммерчески доступные модели ингаляторов не приспособлены для их использования на догоспитальном этапе. Существующие модели дозированных порошковых ингаляторов в основном предназначены для применения при терапии астмы и хронической обструктивной болезни легких. Ввиду хронической природы указанных заболеваний, предпочтение при разработке ингаляторов для их лечения отдано изделиям многократного применения в домашних условиях.

Открывающиеся новые возможности применения ингаляционной терапии (средства экстренной терапии, вакцинация, ферментные и белковые препараты) требуют создания новых средств доставки, в том числе одноразового применения - «платформ» для широкого спектра лекарственных средств. Необходимо отметить, что важнейшими характеристиками таких систем являются их одноразовость, максимальная простота и интуитивный алгоритм использования. При этом высокую эффективность и точную воспроизводимость характеристик доставки лекарственного средства, прежде всего, предписанной дозировки, обеспечивают в основном за счет оптимизации состава лекарственного средства путем введения вспомогательных веществ и «инженерных частиц». Реализация этого подхода требует создания портативных и конструкционно простых ингаляторов, удобных для самостоятельного применения пользователями, не имеющими медицинской квалификации.

Существующие одноразовые ингаляторы конструкционно просты и экономичны, однако в основном предполагают засыпку лекарственного средства в форме сухого порошка для ингаляций непосредственно в резервуар ингалятора. К существенным недостаткам таких устройств относятся проблемы обеспечения герметичности находящейся в них дозы порошка для ингаляций, а также необходимость изолирования ее для предотвращения высыпания до употребления.

Из числа подобных устройств интерес представляет ингалятор одноразового типа [1], предназначенный для пульмонального или назального введения порошка для ингаляций. Ингалятор содержит корпус, имеющий мундштук (наконечник) и картридж, подвижно установленный в открытой полости корпуса. В картридже имеется, по меньшей мере, одно отделение для размещения порошка для ингаляций - порошковая камера, выполненная в форме капсулы. Порошковая камера имеет открытое фронтальное входное отверстие и дополнительное сквозное впускное отверстие на дне, которое для предотвращения высыпания порошка для ингаляций имеет форму очень узкой прорези (шириной не более 1 мм). Причем стенки впускного отверстия на дне порошковой камеры сужаются, образуя воронку. В корпусе выполнены верхний решетчатый входной канал, который проходит от мундштука до картриджа и способствует диспергированию порошка, а также нижний входной канал, расположенный на дне корпуса на противоположной от мундштука стороне. Картридж может быть размещен в корпусе ингалятора в двух положениях. При первом положении картриджа порошковая камера смещена от верхнего входного канала корпуса для изолирования ее содержимого от мундштука, при этом впускное отверстие на дне порошковой камеры закрыто корпусом. При втором положении картриджа для создания пути воздушному потоку через порошковую камеру к мундштуку верхний входной канал корпуса совмещен с входным отверстием порошковой камеры, а нижнее впускное отверстие на дне порошковой камеры совмещено с нижним входным каналом корпуса ингалятора.

Также в корпусе ближе к открытой полости, в которой подвижно установлен картридж, выполнены боковые входные каналы - дополнительные воздуховоды, соединяющиеся с мундштуком. В результате всасывания через мундштук создается турбулентный поток, который должен захватывать частицы порошка для ингаляций и доставлять их в полости носа или легкие пользователя.

Указанный ингалятор, предварительно заполненный единичной дозой порошка для ингаляций, является одноразовым, экономичным, простым в изготовлении и использовании - приводится в готовность смещением картриджа в другое положение. Источником энергии для диспергирования порошка для ингаляций является дыхательный поток, возникший при вдыхании пользователем.

Подобные устройства, известные как пассивные ингаляторы, не нуждаются в двигателях или других сложных механических элементах запуска, но, с другой стороны, их эффективность зависит от объема и скорости воздушного потока. Незначительные размеры (не более 1 мм) прорези (или очень маленьких отверстий) на дне порошковой камеры определяют высокое сопротивление дыханию для данного ингалятора, что требует создания значительного перепада давления на вдохе, которое могут развивать только здоровые люди и не могут пострадавшие после поражения пульмонотоксикантами, продуктами горения, ОВ раздражающего и нервно-паралитического действия. По этой причине невозможно обеспечить быструю эффективную доставку средств экстренной помощи (например, антидотов при ликвидации последствий отравлений). Боковые воздуховоды размещены над решеткой порошковой камеры и способствуют в основном лишь тому, чтобы смесь «порошок-воздух» состояла из меньшего количества порошка для ингаляций и большего объема воздуха.

В случае увеличения длины прорезей или количества маленьких отверстий на дне порошковой камеры с целью регулирования силы воздушного потока увеличивается риск просыпания порошка для ингаляций. В рассматриваемом ингаляторе из-за применения негерметичной порошковой камеры (верхняя часть порошковой камеры полностью открыта, а внизу на дне имеется отверстие) существует большая вероятность просыпания порошка для ингаляций в процессе выполнения манипуляций.

Очень тесный контакт картриджа со стенками корпуса ингалятора предотвращает высыпание порошка для ингаляций при хранении, однако способствует увеличению уровня трения при перемещении картриджа в нужное положение. Приведение в действие ингалятора путем перемещения картриджа с усилием увеличивает риск его встряхивания и просыпания порошка для ингаляций.

Таким образом, в ингаляторе рассматриваемой конструкции существенен риск неполучения пользователем полной дозы порошка для ингаляций и, как следствие, не достижения желаемого эффекта. Для предотвращения просыпания порошка для ингаляций используют упаковку в фольгу или алюминиевый пакет, транспортировку осуществляют в дополнительной жесткой упаковке. Однако использование подобных упаковок создает препятствия для быстрого приведения ингалятора в действие, что особенно важно при необходимости оказания экстренной помощи в условиях чрезвычайных ситуаций. Также следует учитывать, что при этом не предотвращается снижение засыпанной в порошковую камеру картриджа дозы порошка для ингаляций из-за просыпания его в упаковку.

К существенным недостаткам рассматриваемого ингалятора следует также отнести отсутствие универсальности. Конструкционные особенности ингалятора данного типа не позволяют использовать обычные стандартные фармацевтические капсулы (мягкие желатиновые или жесткие из целлюлозы или гидроксипропилметилцеллюлозы). Материал, используемый для изготовления корпуса ингалятора и порошковой камеры картриджа, должен быть совместим с порошком для ингаляций. В связи с этим, марку используемого для изготовления ингалятора пластика подбирают с учетом особенностей порошка для ингаляций, который будет заложен в порошковую камеру картриджа.

Имеющиеся в конструкции негерметичные порошковые камеры с отверстиями не позволяют обеспечить герметичность заложенного в них порошка для ингаляций, что особенно важно для ряда лекарственных средств, особенно антидотов, так как снижается их химическая устойчивость к атмосферным агентам и происходит быстрое разрушение, и, следовательно, сокращается период безопасного хранения.

В случае повреждения упаковки ингалятора, что часто происходит при использовании его в условиях чрезвычайных ситуаций, контакт с окружающей средой может вызвать неблагоприятные реакции и привести к изменению устойчивости порошка для ингаляций (увеличение размеров частиц за счет формирования агломератов), которая особенно важна, поскольку порошок для ингаляций должен быть доставлен в самые глубокие отделы легких, сохраняя при этом свои физические свойства, необходимые для достижения требуемого количественного осаждения его частиц.

При этом использование в условиях повышенной влажности может привести к сильной агломерации порошка для ингаляций, затрудняющей впоследствии получение его эффективной дозы при слабом воздушном потоке, характерном для ингаляторов такого типа.

Наиболее близким к заявляемому ингалятору по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для ингаляций [2], которое принято в качестве прототипа. Прототип состоит из корпуса, в котором имеется углубление для размещения капсулы с предназначенным для ингаляции лекарственным средством, двух перфорирующих элементов, соединенных с корпусом ингалятора и предназначенных для перфорирования капсулы, и наконечника - мундштука, через который осуществляется всасывание ингаляционной смеси при вдохе. Наконечник сообщается с корпусом через решетку-фильтр.

Наконечник соединен с неподвижным корпусом с возможностью поворота вручную для обеспечения возможности извлечения из углубления корпуса использованной капсулы и размещения новой. Наконечник имеет фланец, который оснащен г-образным выступом, образованным выполненным на фланце штифтом, имеющем зуб. Этот выступ зацепляется с возможностью поворота в прорези соответствующего паза, выполненного в корпусе ингалятора, и фиксируется - наконечник защелкивается в корпусе ингалятора.

Перфорирующие элементы представляют собой две иглы со скошенным наконечником, закрепленные внутри пружин, размещенных с упором в корпусе ингалятора в полых нажимных кнопках, имеющихся на противоположных сторонах корпуса. Прототип приводится в действие одновременным нажатием на обе кнопки. При этом пружины сжимаются, а иглы соответственно перемещаются в поперечном направлении и прокалывают капсулу на обоих концах. При вдохе через наконечник в специальной полости корпуса - вихревой камере - происходит смешивание содержимого капсулы с потоком воздуха, поступающим через имеющиеся в корпусе отверстия для впуска наружного воздуха.

Достоинством прототипа является ряд конструкционных его особенностей, в связи с чем он прост в эксплуатации и сочетает в себе улучшенные эксплуатационные характеристики при минимальном наборе элементов. В прототипе обеспечивается эффективное высвобождение из капсулы порошка для ингаляций, смешивание его с потоком наружного воздуха и вдыхание пользователем через наконечник. В силу того, что отверстия для впуска наружного воздуха расположены по касательной относительно вихревой камеры, при вдыхании в камере вызывается вихревое движение воздуха. Под действием потока воздуха перфорированная капсула выходит из углубления и быстро вращается вокруг продольной оси ингалятора (перпендикулярно к ней). Поскольку длина капсулы немного меньше диаметра вихревой камеры, между концами капсулы и боковой стенкой камеры возникают многократные удары. Вращательное и встряхивающее движения капсулы под воздействием воздушного потока приводят к вытягиванию порошка для ингаляций из капсулы через выполненные перфорации на ее обоих концах и смешиванию его с всасываемым при вдыхании воздухом. При этом при вдыхании порошка для ингаляций решетка-фильтр препятствует втягиванию капсулы, находящейся в вихревой камере, в мундштук.

Преимуществом прототипа является обеспечение перфорации капсулы с обоих концов за счет размещения капсулы в специальном углублении корпуса, имеющем форму капсулы, в котором она удерживается от движения. Однако, так как прототип является устройством многократного использования, его конструкционные особенности предполагают размещение в нем капсулы непосредственно перед проведением пользователем манипуляций, причем с соблюдением специальной техники их выполнения. Применение прототипа в условиях чрезвычайных ситуаций затруднительно по следующим причинам:

- необходимость выполнения большого количества действий (извлечение капсулы из упаковки, размещение капсулы в ингаляторе, одновременное нажатие на обе кнопки для перфорации капсулы) приводит к существенному увеличению времени оказания медицинской помощи, которая в условиях чрезвычайных ситуаций должна проводиться в экстренном режиме;

- контакт капсулы с внешней средой и руками пользователя может привести к ее намоканию (в случае повышенной влажности), а также к контаминации продуктами поражающих факторов (при нахождении в очаге поражения).

Недостатком прототипа, затрудняющим его применение при оказании экстренной помощи на догоспитальном этапе у пострадавших с ослабленным дыханием, является выполнение перфорации капсул с использованием игл. Проколотое узкое отверстие требует поддержания высоких объемно-скоростных параметров вдоха (продолжительность вдоха, вдыхаемый объем и объемная скорость вдоха) для обеспечения выхода из капсулы полной дозы порошка для ингаляций.

Очевидно, что при оказании экстренной помощи в условиях чрезвычайных ситуаций предпочтительно использовать ингаляторы капсульного типа с предварительно размещенной в них капсулой, в которую порошок для ингаляций закладывается в условиях фармацевтического производства.

В рассматриваемом случае (оказание экстренной помощи на догоспитальном этапе и без участия медицинского персонала или специально подготовленных людей) нет необходимости использовать многоразовые ингаляторы, так как обычно применяемые в них закрывающиеся (защелкивающиеся) механизмы усложняют конструкцию, что ведет не только к удорожанию, увеличению массо-габаритных характеристик, но и к увеличению сбоев - отказов в работе, снижению надежности оказания медицинской помощи в целом.

Для обеспечения широкого применения лекарственных средств в форме сухого порошка для ингаляций на догоспитальном этапе при оказании экстренной медицинской помощи сотрудникам силовых структур, специалистам МЧС и населению в случаях возникновения чрезвычайных ситуаций, связанных с поражениями химическим, радиационным, биологическим или механическим факторами, встает задача расширения арсенала имеющихся ингаляторов.

Прежде всего, необходимо создание конструкционно не сложного, удобного и надежного в эксплуатации ингалятора однократного применения с заранее (предварительно) заложенной в него капсулой, готового в любое время к использованию. Причем возможность обеспечения герметичности порошка для ингаляций, то есть его сохранности в капсуле внутри ингалятора выступает на первый план, так как и при хранении, и при использовании, например, в условиях чрезвычайных ситуаций (полевых условиях, условиях повышенной влажности, когда оболочка капсулы может размокнуть из-за наличия в ингаляторе отверстий для впуска воздуха), существует высокий риск изменения устойчивости и физических свойств порошка для ингаляций и невозможности его доставки в глубокие отделы легких и достижения требуемого количественного осаждения там частиц.

Таким образом, цель изобретения заключается в создании портативного ингалятора однократного применения, заранее (предварительно) подготовленного и готового в любое время к использованию, обеспечивающего герметичную сохранность находящегося в капсуле лекарственного средства в форме сухого порошка для ингаляций, конструкционно не сложного и имеющего надежную защиту от непреднамеренного срабатывания, простого и надежного в проведении ингаляции при самостоятельном использовании лицами, не имеющими специальной подготовки, характеризующегося средним сопротивлением дыханию, которое позволяет обеспечить достаточные показатели высвобождения лекарственного средства при использовании как относительно здоровыми лицами, так и пострадавшими с различными нарушениями дыхания.

Указанная цель достигается за счет того, что в заявляемом ингаляторе, содержащем корпус, имеющий два отверстия для впуска воздуха, отделение для перфорации капсулы с порошком для ингаляций, соединенное с вихревой камерой, в которой при вдохе перфорированная капсула вращается перпендикулярно оси корпуса под действием воздушного потока, а также мундштук, сообщающийся с корпусом через решетку, установленную в корпусе перед входом в мундштук, и два расположенных напротив друг друга перфорирующих элемента. Корпус имеет цилиндрическую форму с утолщением внутри на двух противоположных участках, в которых напротив друг друга выполнены две пары канавок, перфорирующие элементы выполнены в виде ножей со скосами и расположены в отделении для перфорации капсулы, капсула с порошком для ингаляций размещена в корпусе заявляемого ингалятора запакованная в блистер. Заявляемый ингалятор дополнительно содержит направляющую рамку для капсулы, а также толкатель, проталкивающий капсулу в вихревую камеру через отделение для ее перфорации. На конце толкателя выполнена прорезь под ножи. В вырезах центральной утолщенной части толкателя размещены две упругие фиксирующие пластины, имеющие на концах выступы, блокирующиеся в соответственных им канавках корпуса. Причем фиксирующие пластины монолитно соединены с верхней частью толкателя, которая выступает из корпуса, имеет наружную резьбу и служит для приведения заявляемого ингалятора в действие. На резьбу толкателя навинчен колпачок для предотвращения непреднамеренного срабатывания заявляемого ингалятора. Для удобства использования наружная поверхность колпачка выполнена ребристой. При этом отделение для перфорации капсулы выполнено суженным и имеет в сечении форму сечения капсулы. На наружной поверхности корпуса выполнены полосообразные заглубления, обеспечивающие направление потока воздуха к отверстиям для впуска воздуха. Предпочтительно отверстия для впуска воздуха имеют площадь 3,25 мм². Изготовлен заявляемый ингалятор с использованием технологий 3D-печати.

Заявляемый ингалятор показан на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8.

На фиг. 1 представлено в аксонометрии схематичное изображение сборки ингалятора, детали разнесены вдоль оси.

На фиг. 2 представлен общий вид ингалятора в разрезе, в положении «при хранении».

На фиг. 3 представлен в аксонометрии разрез ингалятора в сборе, в положении «при хранении».

На фиг. 4 представлен местный разрез корпуса по линии А-А на фиг. 2 на уровне переходного канала.

На фиг. 5 представлено в аксонометрии изображение капсулы, запакованной в блистер.

На фиг. 6 представлен ингалятор в разрезе, в положении после срабатывания толкателя.

На фиг. 7 в разрезе ингалятора показан воздушный поток при вдыхании (скорость и траектории потока).

На фиг. 8 схематично показано вращение перфорированной капсулы в вихревой камере ингалятора.

Заявляемый ингалятор (фиг. 1, 2 и 3) содержит имеющий цилиндрическую форму корпус 1 и прикрепленный к нему при помощи резьбового соединения мудштук 2. Мудштук 2 имеет с одной стороны удлиненную более узкую цилиндрическую часть 3, с помощью которой осуществляется всасывание ингаляционной смеси через рот при вдохе, соединененную посредством плавного перехода в форме полого усеченого конуса со второй более широкой цилиндрической частью 4, по краю которой снаружи выполнена резьба для присоединения мудштука 2 к корпусу 1.

Внутри корпуса 1 перед входом в мундштук 2 размещена фильтрующая решетка 5, за которой расположена вихревая камера 6. На уровне вихревой камеры 6 в корпусе 1 выполнены два боковых сквозных отверстия 7 прямоугольной формы, которые служат для впуска воздуха. В вихревой камере 6 происходит закручивание капсулы под действием силы вдыхаемого воздуха. На наружной поверхности корпуса 1 выполнены полосообразные заглубления 8, обеспечивающие направление потока воздуха к отверстиям 7. Вихревая камера 6 соединена с остальной частью корпуса 1 суженным переходным каналом 9, служащим для перемещения капсулы и имеющим в сечении А-А форму сечения капсулы (фиг. 2 и 4). На уровне переходного канала 9 в корпусе 1 запрессованы напротив друг друга (со стороны торцов проходящей по переходному каналу капсулы) два ножа 10 (фиг. 1 и 3). Лезвия ножей 10 имеют острые скосы, которые предназначены для перфорации капсулы. Выступы скошенных лезвий направлены к капсуле. Таким образом переходный канал 9 является отделением для перфорации капсулы.

С другой стороны переходного канала 9 стенки корпуса 1 выполнены с утолщением на двух противоположных участках таким образом, что полость, образующаяся в этой части корпуса, имеет соответственно две плоские грани, параллельные протяженным сторонам отверстия переходного канала 9. В этой полости корпуса заложен блистер 11 с упакованной в него капсулой 12 (блистер с капсулой представлены на фиг. 5). При этом одной своей плоскостью блистер опирается на выступающую в области переходного канала часть корпуса. С другой стороны на блистер 11 устанавлена направляющая рамка 13, выполненная под форму поперечного сечения этой полости корпуса. Причем форма и размер отверстия внутри направляющей рамки 13 совпадают с формой и размером переходного канала 9. Направляющая рамка 13 предотвращает смятие блистера, фиксирует его в корпусе, а также при функционировании заявляемого ингалятора направляет перемещение капсулы 12 под давлением толкателя 14.

Толкатель 14 имеет суженную часть в виде эллиптического цилиндра, плавно закругленную на конце, способную свободно проходить через отверстие в направляющей рамке 13. На конце толкателя 14 выполнена прорезь 15, в которую входят ножи 10 при перемещении толкателем капсулы в крайнее положение при функционировании заявляемого ингалятора.

В верхней части толкатель монолитно соединен с двумя фиксирующими пластинами 16 и представляет собой цельную цилиндрическую конструкцию - верхнюю часть 17 толкателя, причем снаружи цилиндра выполнена резьба 24. Фиксирующие пластины расположены напротив друг друга и на расстоянии от сплющенных боковых поверхностей толкателя и к низу расходятся в стороны от толкателя. Выполнены фиксирующие пластины с возможностью упруго сближаться с толкателем. На конце каждой фиксирующей пластины имеются полукруглые выступы 18. В центральной, наиболее широкой части толкателя 14 выполнены вырезы 19 (фиг. 1), в которых свободно размещаются фиксирующие пластины с выступами. Под выступы 18 фиксирующих пластин в утолщенных частях корпуса 1 выполнены канавки 20 и канавки 21. Фиксирующие пластины с выступами образуют систему фиксации толкателя. При этом в нерабочем положении выступы 18 размещаются в канавках 20, выполненных в корпусе 1 - тем самым толкатель зафиксирован в таком положении (фиг. 2 и 3), что обеспечивает надежную блокировку заявляемого ингалятора от непреднамеренного срабатывания, а точнее, от непреднамеренной перфорации капсул. По окончании действия толкателя выступы 18 размещаются в канавках 21 и тем самым блокируются в них (фиг. 6). Торцевая часть 17 толкателя выступает из корпуса 1 и служит для приведения в действие заявляемого ингалятора. На резьбу 24, выполненную на боковой поверхности торцевой части 17 толкателя, сверху навинчивается предохранительный колпачок 22, служащий для предотвращения непреднамеренного срабатывания заявляемого ингалятора. Наружная поверхность колпачка 22 выполнена ребристой, на внутреннюю поверхность колпачка 22 нанесена резьба. В нерабочем состоянии узкая часть 3 мундштука защищена колпачком 23.

При необходимости быстро наладить мелкосерийное производство в случае возникновения (или угрозы возникновения) чрезвычайной ситуации заявляемый ингалятор изготавливают из пластика (биосовместимого фотополимерного материала Stratasys MED610) с использованием технологий фотополимерной 3D-печати PolyJet.

Для массового производства (при необходимости изготовления в промышленных условиях большого количества ингаляторов) более предпочтительно детали изготавливать методом литья под давлением, используя разрешенный для медицинского применения ABS-пластик.

Сборку заявляемого ингалятора осуществляют в следующей последовательности (фиг. 1). В корпус 1 запрессовывают два ножа 10. С левой стороны в корпус устанавливают решетку 5 и затем путем резьбового соединения крепят мундштук 2. На узкую часть 3 мундштука одевают защитный колпачок 23.

С правой стороны в корпус 1 закладывают блистер 11 с упакованной в него капсулой 12. На блистер 11 устанавливают направляющую рамку 13, которая предотвращает смятие блистера и фиксирует его в корпусе.

Производят предварительную сборку толкателя 14. На толкатель навинчивают предохранительный колпачок 22. Затем толкатель 14 в сборе устанавливают в корпус 1 с правой стороны так, что фиксирующие выступы 18 размещаются соответственно в канавках 20 (фиг. 2 и 3), тем самым толкатель фиксируется в исходном положении готовности к работе. При этом в собранном заявляемом ингаляторе навинченный на толкатель 14 предохранительный колпачок 22 со своего левого края упирается в торец корпуса 1 (с правого края корпуса) и таким образом блокирует непреднамеренное срабатывание заявляемого ингалятора, а именно, непреднамеренную перфорацию капсулы.

Заявляемый ингалятор работает следующим образом.

Перед непосредственным использованием заявляемого ингалятора необходимо снять с узкой части 3 мундштука защитный колпачок 23, а также с торцевой части 17 толкателя 14 предохранительный колпачок 22, защищающий ингалятор от непреднамеренного срабатывания (фиг. 1 и 2). Для этого предохранительный колпачок 22 откручивают, повернув его на 1,5 оборота против часовой стрелки. Затем для приведения заявляемого ингалятора в действие надо надавить на торец, выступающий из корпуса торцевой части 17 толкателя 14. При давлении на торец толкателя начинается его перемещение в сторону капсулы 12. При этом по причине упругости фиксирующих пластин 16 выступы 18 выходят из канавок 20. Фиксирующие пластины перемещаются в составе толкателя. При перемещении толкателя 14 (под действием силы нажатия на толкатель) происходит деформация блистера 11. От воздействия конца суженной части толкателя 14 блистер прорывается и освобожденная из блистера капсула 12 проходит в переходный канал 9. При дальнейшем перемещении толкатель 14 воздействует на капсулу 12 - проталкивает ее через ножи 10. Капсула прорезается ножами с обоих торцов насквозь и тем самым обеспечивается возможность выхода порошка для ингаляций из капсулы. Надрезанная ножами капсула далее под воздействием толкателя попадает в вихревую камеру 6. По завершении движения толкателя 14 ножи 10 входят в прорезь 15 толкателя, а переходной канал 9 закрывается находящимся в нем толкателем 14 (фиг. 6). Таким образом толкатель проходит путь до границы вихревой камеры 6. По окончании движения толкатель 14 фиксируется, при этом выступы 18 фиксирующих пластин 16 размещаются соответственно в канавках 21 (фиг. 6). В таком положении ингалятор приведен в рабочее состояние - состояние готовности к выполнению ингаляции.

При вдыхании воздуха через узкую часть 3 мундштука создается воздушный поток, направленный из двух боковых отверстий 7 вихревой камеры 6 к ее центру (фиг. 7). Этот поток, имеющий форму закручивающейся к центру спирали, подхватывает и начинает раскручивать капсулу внутри вихревой камеры. Воздушный поток вызывает свободное вращение капсулы 12 в вихревой камере 6 перпендикулярно своей оси в плоскости, перпендикулярной оси корпуса (фиг. 8). Под действием центробежной силы находящийся в капсуле порошок для ингаляций проходит через выполненные в ходе перфорирования разрезы в капсуле наружу и равномерно смешивается с потоком воздуха. Таким образом в вихревой камере 6 происходит распыление порошка для ингаляций. При вдохе смесь воздуха с порошком для ингаляций проходит сквозь отверстия решетки 5 и далее через узкую часть 3 мундштука попадает в дыхательные пути пользователя. При этом при вдыхании порошка для ингаляций решетка 5 выполняет роль фильтра, препятствуя втягиванию капсулы, находящейся в вихревой камере 6, в мундштук 2. Кроме того, решетка 5 задерживает осколки, которые могут образоваться при перфорировании (разрезании) капсулы.

Таким образом, существенным преимуществом заявляемого ингалятора является возможность его предварительной подготовки к состоянию полной готовности к использованию, то есть, к выполнению ингаляции. Предусмотрены предварительное размещение порошка для ингаляций в капсуле и упаковка капсулы в блистер в условиях фармацевтического производства, а также предварительная установка блистера внутри заявляемого ингалятора в заводских условиях.

Размещение порошка для ингаляций в капсуле, которая, в свою очередь, упакована в блистер, позволяет обеспечить капсуле дополнительную надежную защиту не только от разрушения при использовании в неблагоприятных условиях, но и от контаминации продуктами вследствие возможного воздействия поражающих факторов химической природы во время выполнения ингаляции. Обеспечивается необходимая надежная сохранность порошка для ингаляций, что очень актуально для ряда лекарственных средств, в том числе антидотов, тем более, при возникновении необходимости хранения заявляемого ингалятора перед использованием. При этом предусмотрено использование в заявляемом ингаляторе стандартных капсул, предварительно наполненных стандартными дозами различных лекарственных средств, что свидетельствует об универсальности заявляемого ингалятора.

По сути, после установки блистера с капсулой внутри заявляемого ингалятора он представляет полностью подготовленное к использованию устройство. Подготовить заявляемый ингалятор таким образом можно заранее (предварительно) и в дальнейшем хранить до момента использования по назначению (но не более срока годности лекарственного средства, находящегося в капсуле).

Важной отличительной особенностью заявляемого ингалятора является установка блистера в направляющей рамке, что позволяет не только предотвратить смятие блистера и четко зафиксировать его в корпусе, но и обеспечить направленное перемещение капсулы под давлением толкателя при функционировании заявляемого ингалятора.

Заявляемый ингалятор, предварительно подготовленный к ингаляции, в дальнейшем просто использовать, причем лицами, не имеющими специальной подготовки, в отличие от ингалятора-прототипа, инструкция по применению которого предусматривает до 7 манипуляций пользователя, включая извлечение капсулы из блистера и помещение ее в ингалятор непосредственно перед использованием. При использовании заявляемого ингалятору непосредственно перед началом ингаляции необходимо лишь снять с узкой части мундштука защитный колпачок и открутить с торцевой части толкателя предохранительный колпачок, защищающий ингалятор от непреднамеренного срабатывания, повернув его на 1,5 оборота против часовой стрелки. Приведение заявляемого ингалятора в действие осуществляется путем надавливания на торцевую часть толкателя, выступающую из корпуса, что также просто выполнить.

Заявляемый ингалятор не только прост, но и надежен в использовании, так как обеспечивается беспрепятственное прохождение воздуха к перфорированной капсуле, эффективное рассеивание порошка для ингаляций и его быстрая доставка. Существенным достоинством заявляемого ингалятора является то, что при перфорации капсула разрезается с помощью режущих элементов таким образом, что из нее без затруднений высвобождается доза заложенного порошка для ингаляций и используется по назначению. Так как для перфорации применяются режущие элементы в виде ножей со скосами в отличие от игл, предусмотренных в ингаляторе-прототипе, с обоих концов капсулы образуются щелевые отверстия, и в процессе использования заявляемого ингалятора обеспечивается достаточное высвобождение порошка для ингаляций. Причем использование режущих ножей со скосами позволяет минимизировать образование осколков капсулы, а решетка, установленная перед входом в мундштук, позволяет их надежно отфильтровать в случае образования.

Благодаря перфорации капсулы путем ее разрезания, а также вследствие конструкционных особенностей заявляемого ингалятора, в котором капсула проталкивается через ножи, края капсулы прорезаются насквозь (в отличие от проколов капсулы в ингаляторе-прототипе). Конструкционное решение с применением узкого переходного канала и толкателя обеспечивает надежность перфорации в отличие от ингалятора-прототипа, в котором высока опасность смещения капсулы при выполнении манипуляций, вследствие чего капсула может не подвергнуться проколу - останется неперфорированной в нужный момент.

Не менее важной эксплуатационной характеристикой является надежная блокировка от непреднамеренной перфорации капсулы - в конструкции заявляемого ингалятора предусмотрена двойная блокировка толкателя: за счет блокировки выступов фиксирующих пластин толкателя в канавках корпуса и за счет блокировки с помощью предохранительного колпачка.

Доказательством того, что заявляемый ингалятор характеризуется средним сопротивлением дыханию, которое позволяет обеспечить достаточные показатели высвобождения лекарственного средства при использовании относительно здоровыми лицами, а также пострадавшими с различными нарушениями дыхания, причем после хранения заявляемого ингалятора в условиях повышенной влажности, служат результаты исследований, приведенные в следующих примерах.

Пример 1. Оценка характеристик зависимости перепадов давления от объемной скорости вдоха, реализуемых при использовании заявляемого ингалятора в исполнениях, различающихся величиной сопротивления дыханию (за счет различной площади отверстия для впуска воздуха).

Важные эксплуатационные характеристики заявляемого ингалятора, а именно, сопротивление дыханию, доставляемая доза, распределение частиц аэрозоля оценивали с использованием оборудования, предназначенного для изучения образцов ингаляторов «Copley Scientific (Великобритания)» [3]. В компоновки оборудования, используемого при оценке сопротивления дыханию и доставляемой дозы, а также распределения частиц аэрозоля входили: адаптер мундштука, пробоотборное устройство для DPI, регулятор критического потока воздуха, высокопроизводительный вакуумный насос. Оценку распределения частиц аэрозоля проводили с использованием: адаптера мундштука, впускного канала, пресепаратора крупных частиц, фармацевтического импактора NGI, регулятора критического потока, высокопроизводительного вакуумного насоса. Настройку оборудования в обоих случаях проводили с использованием флоуметра.

Оценку осуществляли в сравнении с показателями известных и достаточно часто применяемых в зарубежной медицинской практике ингаляторов Аэролайзер [4] и ХандиХалер [5], представляющими однодозовые ингаляторы с капсулой.

Результаты оценки указанных характеристик, реализуемых в заявляемом ингаляторе, а также в ингаляторах Аэролайзер и ХандиХалер, представлены на фиг. 9 в виде графиков зависимости перепада давления (кПа) от скорости объемного потока воздуха (л/мин).

При построении графиков было принято во внимание, что максимальный перепад давления при вдохе у взрослых составляет 7-10 кПа (в зависимости от пола и возраста, в старшей возрастной группе снижается до 4-6 кПа) [6]. Средним значением, общепринятым Фармакопеями зарубежных стран для проведения исследований ингаляторов, является 4 кПа.

У пациентов с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) данный показатель снижен до 4-5 кПа [7].

Показатель перепада давления менее 4 кПа сопряжен с нейромышечной патологией (отравление нервно-паралитическими ядами), поражением диафрагмального нерва (травма спинного мозга) [8].

Таким образом, на вдохе можно выделить следующие диапазоны перепада давления: 6-8 кПа для относительно здоровых лиц, 6-4 кПа для пожилых людей и пациентов с хроническими заболеваниями органов дыхания, 4-2 кПа для пациентов (пораженных) с нарушением функции дыхательных мышц (ранения, отравления нервно-паралитическим ядами).

Следует отметить, что при патологии органов дыхания (астма, ХОБЛ и др.) в первую очередь снижаются объемно-скоростные параметры спирограммы, при этом в меньшей степени страдают возможности организма по созданию перепада давления при вдохе, определяющиеся эластичностью грудной клетки, силой диафрагмы и вспомогательных межреберных мышц. С учетом этих допущений представляется оправданным отнесение пораженных пульмонотоксикантами (с точки зрения величины перепада давления на вдохе) к группе с перепадом давления 6-4 кПа.

Объемная скорость вдоха менее 30 л/мин, как правило, недостаточна для большинства ингаляторов. Нормальные показатели максимальной объемной скорости вдоха для относительно здоровых лиц составляют порядка 120-150 л/мин, показатели «комфортного» энергичного вдоха составляют около 90 л/мин. По современным представлениям, оптимальным диапазоном объемной скорости вдоха является 50-100 л/мин. [9].

При этом у пациентов с хронической обструктивной патологией легких возможности по созданию объемной скорости вдоха смещены к нижней границе этого диапазона и могут составлять до 40-50 л/мин [10].

По показателю объемной скорости вдоха также можно выделить диапазоны: 90-120 л/мин (для относительно здоровых лиц), 50-90 л/мин для пожилых людей и пациентов с хроническими заболеваниями органов дыхания, 50-70 л/мин для пациентов с заболеваниями (поражениями) органов дыхания.

Рассмотрение указанных диапазонов объемной скорости вдоха совместно с диапазонами перепада давления при вдохе позволяет сформировать зоны А, Б, В, соответствующие параметрам вдоха для относительно здоровых лиц, пожилых людей и пациентов с хроническими заболеваниями органов дыхания, пораженных, соответственно (фиг. 9).

Проводили анализ графиков зависимости перепада давления от объемной скорости вдоха через ингаляторы: Аэролайзер, ХандиХалер и заявляемый ингалятор в пяти исполнениях, а именно, со значениями площади отверстия для впуска воздуха, составляющими 2,5 мм², 3,25 мм² 5,0 мм², 7,5 мм², 15 мм².

Известно, что ингалятор ХандиХалер, обладающий высоким сопротивлением дыханию, эффективно функционирует при показателе перепада давления не менее 4 кПа, что ограничивает его применение у пораженных с нарушенной силой вдоха.

Ингалятор Аэролайзер отличается низким сопротивлением дыханию. При использовании ингалятора Аэролайзер перепад давления в 2-6 кПа (в качестве среднего уровня принято значение 4 кПа), обеспечивающий достаточную деаггломерацию порошка для ингаляций, достигается при высоких значениях объемной скорости вдоха (около 120 л/мин). Применение данного ингалятора относительно здоровыми лицами не вызывает затруднений, в то время как его использование пациентами с легочной патологией или пораженными может быть мало эффективным ввиду невозможности создания достаточного перепада давления при тех объемных скоростях вдоха, которые доступны данным группам пользователей.

Возможность использования заявляемого ингалятора для введения различных лекарственных средств определяется, с одной стороны, унификацией применяемой лекарственной формы (капсула с сухим порошком), с другой стороны, его одноразовостью. Поскольку заявляемый ингалятор будет использован однократно и только с тем лекарственным средством, которое будет помещено в него заранее в заводских условиях, появляется возможность изготовления заявляемого ингалятора в том исполнении, конструкционные особенности которого позволят обеспечить наилучшую доставку данного лекарственного средства. Характеристика сопротивления дыханию является той характеристикой ингалятора, которую можно легко варьировать путем изменения его конструкционных исполнений, а именно, площадей отверстий для впуска воздуха. Различные группы лекарственных средств (классификация с точки зрения показаний к применению и возможных нарушений дыхания) накладывают свои ограничения на объемно-скоростные параметры вдоха пользователя и на величину реализуемого сопротивления дыханию ингалятора.

Лекарственные средства, перспективные для введения с использованием заявляемого ингалятора в виде порошков для ингаляций, можно условно разделить на три группы:

- предназначенные для применения у относительно здоровых лиц без нарушения дыхания (радиопротекторы, средства купирования первичной реакции на облучение, средства коррекции работоспособности, комплексообразователи радиоактивных аэрозолей, средства экстренной вакцинопрофилактики, экстренной антибиотикотерапии). В этом случае параметры вдоха ограничены только физиологической нормой (объем вдоха 4 л, максимальный перепад давления на вдохе 6-8 кПа, максимальная объемная скорость вдоха 90-120 л/мин). Показатели могут быть снижены у пожилых людей и пациентов с хроническими заболеваниями органов дыхания (максимальный перепад давления на вдохе 4-6 кПа, максимальная объемная скорость вдоха 50-90 л/мин). Для введения лекарственных средств этой группы пригодны ингаляторы в широком диапазоне показателя сопротивления дыханию;

- предназначенные для применения лицами, у которых нарушения дыхания вероятны и могут протекать преимущественно по типу снижения силы вдоха (слабость или травма диафрагмальных и межреберных мышц, нарушений нейромышечной передачи) (противосудорожные средства, обезболивающие средства). В этом случае максимальный перепад давления может составлять 2-4 кПа, а максимальная объемная скорость вдоха - 90-120 л/мин (для исходно относительно здоровых лиц) или вдоха 50-90 л/мин (для пожилых людей и пациентов с хроническими заболеваниями органов дыхания). Для этой группы наиболее предпочтителен ингалятор с малым сопротивлением дыханию, эффективно работающий при небольшом перепаде давления и при достаточном уровне объемной скорости вдоха. Наиболее целесообразно применение заявляемого ингалятора с площадью отверстия для впуска воздуха 3,25 мм² или 5,0 мм². Причем исполнение заявляемого ингалятора с площадью отверстия для впуска воздуха 3,25 мм² предпочтительно, так как обеспечивает необходимые требования (для пожилых людей и пациентов с хроническими заболеваниями органов дыхания);

- предназначенные для применения лицами, у которых нарушения дыхания высоко вероятны и могут протекать по типу снижения объемно-скоростных параметров вдоха (средства профилактики и купирования токсического отека легких, «противодымные» смеси). Критическим условием в случае применения заявляемого ингалятора для введения третьей группы лекарственных средств является невозможность обеспечения высокой объемной скорости вдоха при сохранении способности дыхательных мышц к созданию достаточного перепада давления. В качестве рабочего диапазона объемной скорости вдоха для этой группы пациентов следует рассматривать 50-70 л/мин. В данном случае наиболее целесообразно применение заявляемого ингалятора с площадью отверстия для впуска воздуха 2,5 мм² или 3,25 мм².

Таким образом, экспериментально установлено, что с точки зрения возможности применения относительно здоровыми лицами, пожилыми людьми и пациентами с хроническими заболеваниями органов дыхания, пораженными факторами химической природы предпочтителен заявляемый ингалятор с площадью отверстия для впуска воздуха 3,25 мм². При этом по характеристикам зависимости перепадов давления от объемной скорости вдоха заявляемый ингалятор занимает промежуточное положение между ХандиХалером и Аэролайзером.

Пример 2. Исследование показателей эффективности («размер частиц», «респирабельная фракция», «высвобождаемая доза») заявляемого ингалятора в зависимости от объемно-скоростных параметров вдоха пациента.

С использованием модели заявляемого ингалятора исследовали показатели эффективности в зависимости от объемно-скоростных параметров вдоха пользователя.

Исследовали зависимость полноты опустошения капсул с лекарственным средством в виде порошка для ингаляций от объемной скорости вдоха (л/мин) при фиксированном объеме вдоха (4 л) с использованием заявляемого ингалятора с площадью отверстия для впуска воздуха 3,25 мм² и ингаляторов Аэролайзер и ХандиХалер.

Определяли полноту (%) опустошения капсул с лекарственным средством «Форадил 12 мкг» в виде порошка для ингаляций, содержащим в качестве наполнителя 25 мг микронизированной лактозы, широко применяемым для лечения бронхиальной астмы. Результаты определения опустошения капсул в ингаляторах рассматриваемых моделей с использованием гравиметрического способа представлены на фиг. 10. Статистически значимыми считали различия, при которых показатель уровня статистической значимости р≤0,05.

Как видно, при скорости инспираторного потока в диапазоне 15-60 л/мин номинальное высвобождение порошка для ингаляций из капсул как в заявляемом ингаляторе, так и в ингаляторах Аэролайер и ХандиХалер, происходит достаточно полно. Наблюдаемое увеличение показателя более 100% обусловлено более высоким содержанием лекарственного средства в капсуле, чем было заявлено. Достоверные различия между моделями используемых в ходе исследования ингаляторов были зафиксированы только при низкой скорости потока (15 л/мин). В частности, опустошение капсулы в ингаляторе Аэролайзер происходило хуже, чем в ингаляторе ХандиХалер и заявляемом ингаляторе.

Также были выполнены исследования по определению высвобождаемой дозы двух образцов микронизированного порошка беклометазона дипропионата (2-5 мкм), различающихся содержанием вспомогательных веществ и адгезивными свойствами. Результаты зависимости высвобождаемой дозы (% от номинальной) образца порошка для ингаляций, содержащего 10 мг беклометазона дипропионата микронизированного (2-5 мкм), то есть, полностью состоящего из мелкодисперсной фракции активного начала и характеризующегося высокими адгезивными свойствами, от скорости потока (л/мин) представлены на фиг. 11 (отличия достоверны при р≤0,05).

Установлены значительные различия по способности используемых ингаляторов доставлять высокоадгезивный сухой порошок, трудно поддающийся дезагрегации. Очевидно, что малый перепад давления при вдохе с использованием Аэролайзера не позволял создать внутри ингалятора турбулентные потоки достаточной интенсивности для разрушения связи между мелкодисперсными частицами. В то же время ингалятор ХандиХалер и заявляемый ингалятор с площадью отверстия для впуска воздуха 3,25 мм², обладающие более высоким сопротивлением дыханию, в рассматриваемом диапазоне скорости потока обеспечивали высвобождение из капсулы 60-70% высокоадгезивного мелкодисперсного порошка при скорости вдоха 60 л/мин.

Результаты исследования зависимости высвобождаемой дозы (% от номинальной) порошка для ингаляций, содержащего беклометазона дипропионата микронизированного 2-5 мкм, а также грубодисперсные фракции моногидрата лактозы (2 мг лактозы марки LH-300 (d50<5 мкм) и 6 мг лактозы марки LH-200 (d50 50-100 мкм)), введенные в состав лекарственного средства в качестве вспомогательных веществ для дезагрегации порошка, от скорости потока (л/мин), представлены на фиг. 12 (отличия достоверны при р≤0,05).

Экспериментально установлено, что в том случае, когда сухой порошок в капсуле оптимизирован по параметру слипчивости, сыпучести и т.д., различия между моделями используемых ингаляционных устройств менее выражены. В диапазоне скорости потока 15-60 л/мин заявляемый ингалятор с площадью отверстия для впуска воздуха 3,25 мм² обладает сравнимыми с ХандиХалером показателями высвобождаемой дозы порошка для ингаляций.

Также проводили сравнительное исследование эффективности заявляемого ингалятора по показателям «размер частиц», «респирабельная фракция», «высвобождаемая доза» при различной скорости и объеме вдоха. Для этого моделировали ситуации ослабленного дыхания, характерные при различных поражениях легких в условиях чрезвычайных ситуаций, что важно для оценки возможности применения ингаляторов при поражениях. Результаты исследования представлены в таблице 1.

Показано, что при нормальном дыхании все рассматриваемые ингаляторы (Аэролайзер, ХандиХалер и заявляемый ингалятор с площадью отверстия для впуска воздуха 3,25 мм²) характеризовались высоким показателем высвобождаемой дозы, оптимальными значениями размера частиц (до 5 мкм), которые определяют достаточную величину респирабельной фракции аэрозоля.

При моделировании нарушений дыхания по типу снижения силы вдоха (ограничение по максимальному перепаду давления) эффективность работы рассматриваемых ингаляторов снижалась до 40-60% (в сравнении с 80-86% при нормальном дыхании). Отмечали заметное снижение эффективности высвобождения лекарственного средства из капсулы (до 40%) при использовании ингалятора ХандиХалер. В то же время, при использовании как ингалятора Аэролайзер, так и заявляемого ингалятора с площадью отверстия для впуска воздуха 3,25 мм² процент высвобождения лекарственного средства сохранялся на уровне 54-62%.

При моделировании нарушений дыхания по типу снижения объемной скорости вдоха (ограничение по объемной скорости вдоха) наилучшие показатели высвобождения лекарственного средства были достигнуты при использовании ингалятора ХандиХалер (75,1±6,38%) и заявляемого ингалятора с площадью отверстия для впуска воздуха 3,25 мм² (60,3±6,24%), в то время как эффективность высвобождения в ингаляторе Аэролайзер была существенно нарушена, а именно, снижена (до 28,38±8,18%).

Таким образом, заявляемый ингалятор с площадью отверстия для впуска воздуха 3,25 мм² обладает сбалансированными характеристиками сопротивления дыханию, которые позволяют использовать его при нормальном и ослабленном дыхании (по типу снижения объемной скорости вдоха и по типу снижения силы вдоха) и обеспечивают приемлемые показатели эффективности высвобождения лекарственного средства. Экспериментально выбрано исполнение заявляемого ингалятора с характеристиками, которые обеспечивают удовлетворительные показатели при обоих типах нарушений дыхания.

Пример 3. Исследование показателей эффективности заявляемого ингалятора после его хранения в условиях повышенной влажности.

В известных моделях коммерческих однодозовых ингаляторов капсулы с лекарственным средством в виде порошка для ингаляций хранятся отдельно от ингалятора в блистере, который защищает капсулу и порошок от воздействия повышенной влажности. При необходимости применения капсулу извлекают из блистера и помещают в ингалятор. При продолжительном нахождении капсулы в ингаляторе в условиях повышенной влажности происходит слипание порошка (и набухание желатиновой капсулы), что приводит к снижению эффективности доставки порошка в легкие.

В заявляемом ингаляторе, во-первых, капсула упакована в блистер, который, в свою очередь, находится внутри ингалятора, и целостность капсулы в таком случае не нарушается до момента использования ингалятора, а точнее - до момента ее перфорации. В связи с этим, хранение при повышенной влажности не может оказать практического влияния на показатели эффективности доставки лекарственного средства, о чем свидетельствуют данные, представленные в таблице 2.

Экспериментально подтверждена герметичность заявляемого ингалятора, сохраняющаяся после хранения его в условиях повышенной влажности, и возможность его дальнейшего эффективного использования.

Список литературы

1. RU 2393883 С1, МПК А61М 15/00, 10.07.2010.

2. US 7284552 В2, МПК А61М 15/00, 23.10.2007.

3. https://www.copleyscientific.com/inhaler-testing/

4. US 3991761, МПК А61М 13/00, 16.11.1976.

5. US 7252087 В2, МПК А61М 15/00, 07.08.2007.

6. Harik-Khan R.I. Determinants of maximal inspiratory pressure. The Baltimore Longitudinal Study of Aging / R.I. Harik-Khan, R.A. Wise, J.L. Fozard //Am. J. Respir. Crit. Care Med. - 1998.-Vol. 158, Pt 1. - P. 1459-1464.

7. Nambiar VK, Ravindra S, Kumar B.S. Maximal inspiratory and expiratory pressures in men with chronic obstructive pulmonary disease: A cross-sectional study. Indian J Respir Care 2018; 7:88-92.

8. Judd W. Landsberg (Editor) Manual for Pulmonary and Critical Care Medicine, Elsevier, 2018, ISBN 9780323399524, https://doi.org/10.1016/B978-0-323-39952-4.09994-7.

9. Chen S., Huang C., Peng H. et al. Inappropriate Peak Inspiratory Flow Rate with Dry Powder Inhaler in Chronic Obstructive Pulmonary Disease. Sci Rep 10, 7271 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-64235-6.

10. Janssens W., VandenBrande P., Hardeman E., De Langhe E., Philps Т., Troosters Т., M. Decramer Inspiratory flow rates at different levels of resistance in elderly COPD patients // European Respiratory Journal Jan 2008, 31 (1) 78-83; DOI: 10.1183/09031936.00024807.

1. Ингалятор, содержащий корпус, имеющий отверстия для впуска воздуха, отделение для перфорации капсулы с порошком для ингаляций, соединенное с вихревой камерой, в которой при вдохе перфорированная капсула вращается перпендикулярно оси корпуса под действием воздушного потока, мундштук, сообщающийся с корпусом через решетку, установленную в корпусе перед входом в мундштук, и два расположенных напротив друг друга перфорирующих элемента, отличающийся тем, что корпус имеет цилиндрическую форму с утолщением внутри на двух противоположных участках, в которых напротив друг друга выполнены две пары канавок, перфорирующие элементы выполнены в виде ножей со скосами и расположены в переходном канале, имеющем форму сечения капсулы и являющемся отделением для перфорации капсулы, капсула с порошком для ингаляций размещена в корпусе ингалятора упакованной в блистер, ингалятор дополнительно содержит направляющую рамку для капсулы и проталкивающий капсулу в вихревую камеру через отделение для перфорации толкатель, на конце которого выполнена прорезь под ножи, в вырезах центральной утолщенной части толкателя размещаются две упругие фиксирующие пластины, имеющие на концах выступы, блокирующиеся в соответственных им канавках корпуса, при этом фиксирующие пластины монолитно соединены с верхней частью толкателя, которая выступает из корпуса, служит для приведения в действие ингалятора и имеет наружную резьбу, на которую навинчен колпачок для предотвращения его непреднамеренного срабатывания.

2. Ингалятор по п. 1, отличающийся тем, что отделение для перфорации капсулы выполнено суженным и имеет в сечении форму сечения капсулы.

3. Ингалятор по п. 1, отличающийся тем, что на наружной поверхности корпуса выполнены полосообразные заглубления, обеспечивающие направление потока воздуха к отверстиям для впуска воздуха.

4. Ингалятор по п. 1, отличающийся тем, что наружная поверхность навинченного на резьбу толкателя колпачка выполнена ребристой.

5. Ингалятор по п. 1, отличающийся тем, что изготовлен с использованием технологий 3D-печати.

6. Ингалятор по п. 1, отличающийся тем, что отверстия для впуска воздуха предпочтительно имеют площадь 3,25 мм².