Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАННОЙ ВЫДАЧИ ОТМЕРЕННОГО КОЛИЧЕСТВА ЖИДКОСТИ В ВИДЕ КАПЕЛЬНОГО РАСПЫЛА ПОД ДАВЛЕНИЕМ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАННОЙ ВЫДАЧИ ОТМЕРЕННОГО КОЛИЧЕСТВА ЖИДКОСТИ В ВИДЕ КАПЕЛЬНОГО РАСПЫЛА ПОД ДАВЛЕНИЕМ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАННОЙ ВЫДАЧИ ОТМЕРЕННОГО КОЛИЧЕСТВА ЖИДКОСТИ В ВИДЕ КАПЕЛЬНОГО РАСПЫЛА ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: изобретение относится к медицине и может быть использовано в ингаляторах. Сущность изобретения: дозирующий ингалятор содержит поршень (3), который установлен в полости (2) внутри корпуса (1) и поджат предварительно нагруженной пружиной (6) в напорной камере уменьшенного поперечного сечения (4). Поршень (3) может быть загружен посредством приводного штока (31) с ручкой (32) и может быть заперт в загруженном положении при помощи запорного устройства (33). Жидкое лекарственное средство содержится в разрываемой оболочке (10). Отмеренные количества лекарства последовательно подаются в напорную камеру (4) и затем подвергаются резкому увеличению давления с тем, чтобы вытолкнуть жидкий препарат через распыливающее сопло (22) и уменьшить до тонкого распыла с малым средним размером частиц, например менее 30 мк. Обратные клапаны (13 и 23) регулируют поток жидкости через это устройство. Мгновенный импульс давления создается в результате высвобождения нагруженного пружиной поршня (3) после нажатия кнопки управления (35), соединенной с запорным устройством (33). 17 з.п. ф-лы, 8 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2104048
Класс(ы) патента: A61M11/00
Номер заявки: 5053235/14
Дата подачи заявки: 21.03.1991
Дата публикации: 10.02.1998
Заявитель(и): Борингер Ингельгейм Интернациональ ГмбХ (DE)
Автор(ы): Теренс Эдвард Вестон[GB]; Стефан Теренс Данне[GB]
Патентообладатель(и): Борингер Ингельгейм Интернациональ ГмбХ (DE)
Описание изобретения: Изобретение относится к распыливающим устройствам и методам, в частности к автономным ручным устройствам для дозирования жидкого лекарства в виде мелких капель со средним размером менее 10-12 мк без применения сжатых газов или сниженных аэрозолей, и к методам подачи жидких мелких капель к определенному месту, особенно лекарств к назальным проходам или легким.
Известны способы применения лекарств в виде брызг через нос или рот для того, чтобы они абсорбировались через стенки назальных проходов или через легкие. Для того чтобы лекарство проникало глубоко в легкие, например в альвеолярные сумки, считается необходимым, чтобы частицы лекарства или капельки имели средний размер менее 12 мк, например 1-5 мк. Если твердые частицы могут быть приготовлены со средним размером менее 5 мк, то при получении жидкого распада с таким малым размером капелек возникают проблемы.
Обычно такие лекарства могут быть распределены посредством впрысков больших объемов сжатого воздуха, которые увлекают за собой небольшие количества препарата, образуя пылевое облако, или распыливают некоторое количество жидкости, образуя капельный распыл. Однако этот метод приводит к потерям лекарственного препарата и требует наличия больших количеств сжатого воздуха, что является непрактичным, за исключением больничных условий.
Для автономных ручных устройств обычной практикой являлось дозирование лекарства в виде капель или твердых частиц с применением сжиженных аэрозольных средств с тем, чтобы распределить эти капельки или частицы из резервуара, находящегося под давлением, через устройство механического измельчения, например вихрекамеру и распылительное сопло. Несмотря на то что такая система дает возможность сконструировать автономное и вполне портативное устройство, применение сжиженных аэрозолей является все более неприемлемым по экологическим и другим причинам.
Так, использование аэрозолей хлорфторуглеродного типа (CFCs) будет поэтапно сокращаться в большинстве случаев применения из-за приписываемого им воздействия на озоновый слой атмосферы. Однако, несмотря на это, было признано, что не имеется какой-либо реальной альтернативы применению CFC-азрозолей для медицинских препаратов, и было разрешено продолжить их использование в данной области.
Более того, несмотря на то, что было бы желательно приготовить лекарство в виде раствора для облегчения абсорбирования активного ингредиента в потоке крови, многие лекарства не растворяются в хлорфторуглеродах. Чтобы получить раствор, необходимо применить сопутствующие растворители и поверхностно-активные вещества, которые могут ввести нежелательные вторичные компоненты в лекарственную композицию. Кроме того, при распыливании таких растворов полученные в результате этого капельки теряют свой хлорфторуглеродный компонент из-за быстрого испарения. В результате пользователь вдыхает капельки изменяющегося размера, перемещающиеся с различной скоростью, поскольку их размер изменяется. Быстрое испарение хлорфторуглеродов обладает также тем недостатком, что пользователь испытывает неприятное холодящее ощущение при вдыхании распыла. С другой стороны, именно очень быстрое испарение сжиженных аэрозолей позволяет создавать большое давление внутри дозатора, которое требуется для выброса из него вещества.
Несмотря на эти проблемы с применением хлорфторуглеродов, они все еще рассматриваются фармацевтической промышленностью в качестве единственного практического метода для применения многих лекарственных форм. Еще всего лишь в марте 1990 г. на конференции ведущих специалистов в этой области "Респираторная подача лекарственных средств II" в Кейстоуне, Колорадо, США, не предполагалось существования какого-либо другого реального метода подачи таких лекарств, кроме применения хлорфторуглеродов или их близких аналогов, таких, как водофторуглеродных (HFC) и водородхлорфторуглеродных (HCFA) аэрозолей.
В попытке разрешить проблемы, связанные с хлорфторуглеродными аэрозолями, были сделаны многочисленные предложения приспособить дозаторы типа механических насосов, используемых для распыливания полировальных составов для мебели, лаков для волос и т.п. В таких устройствах для создания капельного распыла без применения аэрозольных газов или воздушной струи используется приводимый вручную насос цилиндро-поршневого типа либо насос с гибкой диафрагмой, который воздействует нажатием на аксиальный плунжер или посредством механизма триггерного типа с тем, чтобы выдавить жидкую композицию через устройство механического диспергирования, например вихрекамеру и сопло с узким отверстием. Обычно сформированные таким путем капельки имеют сравнительно большой размер, как правило 30-200 мк в диаметре; а распыливаемый при каждом рабочем такте насоса объем не имеет для пользователя особого значения.
Для того чтобы такие устройства были пригодными для использования при дозировке лекарства, необходимо контролировать как размер капелек, особенно когда распыл должен проникать в легкие пользователя, как это отмечено выше, так и количество дозированного лекарства с тем, чтобы каждый такт насоса доставил надлежащую дозу лекарства. Поэтому было предложено встроить в конструкцию распыливающего насосного устройства в какой-либо форме механизм для измерения дозы. Часто это обеспечивается в форме рабочего объема цилиндра насоса, используемого для дозирования жидкости (патенты США N 147476 и 4694977 и конвекционная заявка на патент с приоритетом N WO 87/04373). Однако, когда пользователь по какой-либо причине не использует полностью рабочий ход насосного механизма, количество дозированной жидкости может значительно отличаться от желаемой дозы.
Кроме того, до настоящего времени не считается возможным последовательное достижение требуемого очень малого размера капелек. Распылитель типа обычного ручного насоса приводится в действие пользователем, как правило, нажатием вручную на свободный конец корпуса насоса, или плунжер, или спусковой механизм с тем, чтобы вытолкнуть жидкость, удерживаемую в насосе, напримерЮ из цилиндра насоса при движении поршня насоса к верхней части цилиндра (патенты США N 3838686, 1693675 и 4964977). Однако давление, создаваемое в насосе, не только является сравнительно низким, но оно также зависит от скорости, с которой насос приводится в действие, и от силы пользователя. В результате размер капелек в распыле изменяется от одного рабочего цикла к другому, даже если с насосом работает один и тот же человек.
Было предложено применить пружину, против которой насосный механизм действует как жидкость, втянутая в насос плунжерно-поршневого типа во время хода всасывания (патенты США N 3471065, 1790034, 3797748, 4260082, 4183449 и 4345718). Эта пружина, будучи освобожденной с тем, чтобы вытолкнуть жидкость из насоса, обеспечивает жесткое приводное усилие. В этих предложениях конструкция насоса такая, что жидкость не может покинуть цилиндр до включения выпускного клапана. Вследствие этого жидкость удерживается внутри насоса под давлением, создаваемым сжатой пружиной. Когда клапан приводится в действие, жидкость выталкивается из насоса под действием пружины. Несмотря на то что этим достигается более высокая степень однородности давления, при котором жидкость выталкивается, она должна удерживаться под давлением внутри насоса до включения выпускного клапана. Это может в результате создать ряд проблем. Например, насосный механизм и выпускной клапан должны быть сконструированы таким образом, чтобы выдерживать значительные давления, создаваемые сжатой пружиной, иначе может произойти утечка или разрушаются стенки цилиндра. Кроме того, если давление сохраняется в течение неопределенно долгого времени, какая-то утечка жидкости произойдет через уплотнения в насосном механизме, например через уплотнение между поршнем и стенкой цилиндра, что приведет к потере жидкости и давления в цилиндре. Это окажет неблагоприятное воздействие на объем дозированной жидкости и размер капелек в распыле, который в конечном счете будет произведен при срабатывании выпускного клапана. Дополнительная проблема возникает в случае, если пользователь не использует полный ход насосного механизма. Это неблагоприятно скажется не только на объеме дозированной жидкости, но и повлияет на максимальное значение созданного давления и, следовательно, на размер капелек, поскольку пружина будет сжата не полностью.
В альтернативном варианте устройства (патент США N 4892232) жидкость удерживается под давлением в основном резервуаре и предварительно заданное ее количество перемещается в способный к расширению или подобный ему рукав, переносимый приводным штоком выпускного клапана к этому резервуару. Этот шток снабжен соответствующими каналами таким образом, что рукав соединен с остатком содержимого в резервуаре, когда шток находится в поднятом положении. Жидкость будет поэтому перетекать под давлением из контейнера в кольцеобразное пространство между рукавом и стенкой штока, расширяя рукав в радиальном направлении. Когда шток клапана опущен, канал к остатку содержимого в резервуаре находится в закрытом положении и открыто отверстие, позволяющее жидкости переместиться из кольцеобразного пространства к соплу форсунки, поскольку рукав вытягивается в осевом направлении и сжимается в радиальном. И опять это устройство подвержено проблемам, связанным с переменной дозой и переменным размером капелек из-за изменений в скорости и силе, применяемых пользователем при нажатии на шток канала, и из-за величины перемещения штока.
Предлагается вариант распылительного устройства, которое уменьшает отмеченные проблемы и не использует сжиженный аэрозоль или поток газа для вытеснения содержимого из устройства. Хотя устройство предназначено для контрольного использования в применении жидких лекарственных средств в назальных проходах и легких, оно может быть использовано для применения широкой номенклатуры других материалов, когда требуется простое автономное устройство.
В предпочтительном исполнении устройства по изобретению пользователь передает энергию к средствам для хранения энергии, которые остаются в "загруженном" состоянии до тех пор, когда потребуется необходимость воздействия на отмеренную дозу жидкости с тем, чтобы вытолкнуть ее через устройство механического измельчения или другие выпускные средства. Поскольку нет необходимости держать жидкость под давлением в этом устройстве, то тем самым уменьшаются некоторые из проблем, связанных с предыдущими предложениями. Поскольку "загрузка" средств для хранения энергии может быть связана с замером дозы жидкости, работа запорных или других средств по поддержанию средств для хранения энергии в "загруженном" состоянии может быть использована для обеспечения получения точной дозы жидкости. Таким образом, устройство по изобретению существенно устраняет проблемы, с которыми пришлось столкнуться в предыдущих предложениях, и обеспечивает создание простых и эффективных средств для получения тонкого капельного распыла, которые не требуют применения сжатых или сжиженных аэрозольных газов.
Согласно первому аспекту изобретения, обеспечивается устройство для подачи измеренного количества жидкости в виде тонкого распыла водного раствора лекарства, которое содержит:
а) средства подачи давления для приложения предварительно определенного количества энергии к измеренному количеству жидкости для того, чтобы подвергнуть ее предварительно заданному росту давления; и
b) средства распыливания для распыливания подвергнутой давлению жидкости.
Предпочтительно это устройство содержит средства измерения для измерения указанного количества жидкости, а средства распыливания обеспечиваются устройством механического измельчения, через которое измеренное количество жидкости проходит для распыливания посредством воздействия указанного роста давления.
В предпочтительном исполнении устройство по изобретению содержит:
а) напорную камеру, снабженную входным патрубком для подвода жидкости к указанной напорной камере и выходным патрубком для приема жидкости, подвергнутой давлению, из указанной напорной камеры;
b) средства распыливания, содержащиеся внутри указанного выходного патрубка или смежно с ним, для распыливания подвергнутой давлению жидкости;
c) средства подачи давления, содержащие средства генерирования импульсов для генерирования одного или более импульсов с тем, чтобы подвергнуть жидкость внутри указанной напорной камеры по меньшей мере одному предварительно заданному росту давления;
d) согласующие средства, на которое воздействует импульс (импульсы) с тем, чтобы изменить объем указанной напорной камеры для повышения в ней давления.
Устройство по изобретению далее может содержать одно или более средств управления для регулирования потока жидкости между указанными напорной камерой, входом и выходом.
Предпочтительно указанная напорная камера содержит цилиндр с поршнем, действующим в качестве согласующего средства, на скользящей цапфе.
Предпочтительно указанные средства генерирования импульсов содержат средства хранения энергии и средства выпуска для высвобождения энергии из средств хранения энергии, чтобы в результате генерировать по меньшей мере один импульс из средств хранения энергии, на которые действуют согласующие средства.
Это устройство предпочтительно также содержит загрузочные средства для загрузки средств хранения энергии; удерживающие средства, например запорные или другие стопорные средства, для сохранения средств хранения энергии в загруженном состоянии; средства выпуска для высвобождения удерживающих средств с тем, чтобы высвободить средства хранения энергии таким образом, чтобы вытолкнуть измеренное количество жидкости через средства распыливания в виде капельного распыла.
В соответствии с предпочтительным аспектом изобретение обеспечивает устройство для дозирования жидкости в виде капельного распыла в определенном месте, которое содержит:
а) средства для приема предварительно заданного количества жидкости, подлежащей дозированию;
b) средства измельчения в соединении с указанными средствами приема жидкости и приспособленными для образования капельного распыливания жидкости;
c) средства хранения энергии, приспособленные к приведению в действие пользователем устройства, предпочтительно для того, чтобы хранить энергию, направленную в них пользователем в процессе работы устройства, и для того, чтобы высвободить предварительно заданное количество энергии к предварительно заданному количеству жидкости в указанные средства приема жидкости таким образом, чтобы подвергнуть указанную жидкость воздействию одного или более импульсов с предварительно заданным увеличением давления; и
d) приводные средства, приспособленные для выпуска указанной сохраняемой энергии для воздействия на указанное предварительно заданное количество жидкости и создания указанного роста давления указанной жидкости таким образом, чтобы вытолкнуть указанное количество жидкости через указанные средства измельчения с тем, чтобы образовать указанное капельное распыливание указанной жидкости.
Предпочтительно предлагаемое устройство содержит поршень в насосном механизме цилиндрического типа, причем по меньшей мере часть объема цилиндра работает как напорная камера, приспособленная к приему предварительно заданного количества жидкости из резервуара, предпочтительно соответствующего рабочему объему напорной камеры, после начала такта всасывания насоса. Поршень выполняет функции согласующих средств для передачи импульса (импульсов) энергии жидкости в напорной камере. Также предпочтительным является, чтобы работа насоса была увязана с удержанием средств хранения энергии в загруженном состоянии с тем, чтобы пользователь, которому необходимо работать с насосом на полную мощность или на предварительно заданную ее часть, мог включить удерживающий механизм. Однако весьма ценным является то, что удержание средств хранения энергии может быть кратковременным, и то, что функционирование устройства может переходить от полностью загруженного состояния непосредственно к циклу выпуска, в котором энергия в средствах хранения высвобождается, чтобы вытолкнуть жидкость в напорную камеру насоса через средства измельчения для образования необходимого распыления.
Предпочтительно средства хранения энергии принимают форму пружины сжатия. Однако могут быть использованы другие виды средств хранения энергии, например пружина растяжения или гофрированная секция на стенке цилиндра, газовые патроны, моторы, соленоиды или упругая или деформируемая мембрана или диафрагма. В некоторых из таких средств хранения, например газовом патроне, или моторе, или соленоиде, энергия уже находится либо внутри этих средств, либо внутри связанных с ними аккумуляторах, и пользователь высвобождает такую энергию при необходимости. В других формах, например пружине или упругой диафрагме, пользователь должен направить энергию в средства хранения энергии, т.е. должен загрузить средства хранения энергии, и эта энергия затем высвобождается при работе устройства. Для удобства это изобретение будет далее описано для условий применения пружины сжатия, помещенной в основном соосно под поршнем насоса цилиндрического типа таким образом, чтобы работа насоса на такте всасывания заставляла сжиматься пружину и тем самым сохранять энергию для такта выпуска насоса. Если понадобится, то можно использовать не одну, а большее количество пружин. Предпочтительным является, в частности, чтобы пружина была, по меньшей мере частично, предварительно сжата, с тем чтобы усилие, создаваемое при ее расширении, не менялось значительно. Конструкция пружины может быть выбрана известными способами, чтобы получить требуемое в напорной камере давление во время расширения пружины на такте выпуска насоса.
Устройство по изобретению предпочтительно выполняется в виде агрегата, содержащего исполнительный механизм устройства, например средства распыления, средства для хранения энергии, камеру для замера количества жидкости и напорную камеру; этот агрегат может быть установлен на съемном резервуаре для дозируемой жидкости или содержать в себе этот резервуар. Как правило, жидкость будет содержаться в складывающемся контейнере, соединенном легкосъемно со входом в напорную камеру или цилиндром насоса. В случаях когда большие объемы жидкости должны выталкиваться, такой резервуар может принять форму отключаемого баллона, трубы или чего-либо подобного, причем на выходе такого сосуда рабочим механизмом устройства по изобретению будет винт, толкатель или другая деталь. Часть такого контейнера может использоваться для части исполнительного механизма устройства по изобретению. Например, выходная труба резервуара может быть использована для помещения в нее поршня цилиндрического насоса.
Для того чтобы получить высокие величины давлений, которые требуются для образования очень мелких капелек, например со средним диаметром менее 10 мк, обычно требуется обеспечение некоторого механического преимущества в механизме загрузки энергии и/или в выпускном механизме насоса. Так, например, бывает желательным ввести рычажный или кулачковый механизм для облегчения сжатия пружины; и/или понизить каким-либо образом диаметр напорной камеры или выхода из цилиндра насоса с тем, чтобы получить преимущество в гидравлическом давлении на входе в средства распыления. Как правило, рычажный механизм будет иметь форму спускового механизма, которым пользователь управляет одной рукой, и при этом распылительный выход расположен рядом и направлен к месту, на которое должно производиться распыление. Если необходимо, то распылительный выход может содержать насадку или наконечник, чтобы облегчить направленность распыления.
Как отмечено выше, рычажный или другой механизм предпочтительно содержит запор или другой удерживающий механизм для удержания пружины или других средств хранения энергии в сжатом или энергетически загруженном состоянии до начала цикла выпуска в устройстве. Такие удерживающие средства могут быть простым механическим стопором или запором, который физически входит в контакт с пружиной или насосным механизмом и предотвращает расжатие пружины до того, как начнется следующая операция. Однако удерживающие средства могут быть снабжены ступенчатым кулачком или механизмом эксцентрикового типа, который противодействует пружине таким образом, чтобы временно удерживать пружину в сжатом состоянии во время загрузочного цикла, но который автоматически высвобождает пружину по ходу работы устройства по выталкиванию жидкости.
Как отмечено выше, устройство по изобретению имеет специальное применение для создания капельного распыливания лекарства для вдыхания его пациентом. Для такого применения желательно, чтобы капельки имели средний диаметр менее 12 мк. Однако изобретение может быть применено для распыливания широкой номенклатуры других материалов в виде растворов, эмульсий, дисперсий или суспензий с образованием капелек до 200 или более мк. Для удобства изложения изобретение будет далее описываться для условий дозирования водного раствора лекарством для ингаляции через рот в легкие пациента.
Для такого применения желательный размер капелек должен быть менее 10 мк, обычно 2-6 мк. Такой малый размер капелек может быть получен посредством распыливания с применением широкого выбора устройств распыливания и механического измельчения, например сверхзвуковых лопаток, соударения двух струй жидкости или ударного воздействия струи или распыла на дефлектор или что-либо подобное. Однако предпочтительно формирование распыла посредством пропускания жидкости под высоким давлением через малое жиклерное отверстие, предпочтительно совместно с использованием вихрекамеры или другого устройства для создания значительного вторичного потока в жидкости поперек основного потока в сопловом канале. Оптимальные давление, профиль и размер соплового канала могут быть определены для каждого конкретного случая с применением известных технических методов. Так, в тех случаях, когда могут генерироваться очень высокие давления в цилиндре насоса или напорной камере, например 300 - 500 бар, могут быть применимы сравнительно большие диаметры сопловых каналов, например до 100 мк, как правило больше 30-50 мк. Однако предпочтительно работать с устройством по изобретению в диапазоне давлений 50 - 400 бар, предпочтительно 100-350 бар, и сопловыми каналами 1 - 12 мк, в частности 2-6 мк. Если необходимо, в устройство по изобретению можно включить изменения величины генерируемых давлений, например, посредством регулирования степени сжатия пружины и/или соплового канала. Уплотняемые здесь давления являются абсолютными давлениями, получаемыми в напорной камере; а диаметры сопловых каналов - эффективными гидравлическими диаметрами.
Предпочтительно средства распыливания содержат выходной канал, смонтированный в корпусе или на нем, и устройство по изобретению далее содержит подвижный по отношению к указанному рабочий орган, предназначенный для включения указанных распылительных или измельчающих средств, причем конструктивная компоновка выполнена таким образом, чтобы такое движение указанного рабочего органа не вызвало движения указанного канала. Таким образом, пользователь может работать с устройством, не перемещая выпускное сопло, что важно при введении лекарства через нос или рот. Также является предпочтительным, чтобы в тех случаях, когда устройство по изобретению используется в качестве дозирующего ингалятора (МД1) или введения лекарства в легкие, это устройство было оборудовано наконечником или насадкой вокруг распылительного сопла с тем, чтобы способствовать сохранению содержимого и направления распыливания в полостях носа и рта. Наконечник или насадка могут также облегчить пользователю вдыхание распыла.
Устройство по изобретению предпочтительно содержит одно или более клапанных средств или других средств управления для регулирования потока внутрь напорной камеры или цилиндра насоса и из них. Так, необходимым обычно является установить на входе и выходе цилиндра или напорной камеры обратные клапаны таким образом, чтобы жидкость входила в цилиндр или напорную камеру только во время такта всасывания насоса и чтобы жидкость попадала к средствам распыливания только при подведении к ней давления в напорной камере или цилиндре насоса. Для того чтобы уменьшить риск преждевременного выпуска жидкости из устройства, желательно оборудовать выход из него стравливающим клапаном, обычно отрегулированным на открытие при превышении давления 50 бар в напорной камере или цилиндре насоса.
В альтернативном варианте поток к напорной камере или цилиндру насоса и из них может монтироваться роторным или другим клапанным механизмом, связанным с работой триггера или другого рычажного механизма, который используется для работы насоса и загрузки средств хранения энергии. Так, исполтнительный триггер может быть установлен по центру вала, который содержит поворотный клапан, таким образом, что, если постепенно нажимать триггер, он не только включает насос на всасывание жидкости в насосный цилиндр через клапан, но также сжимает пружину для сохранения энергии и вращает клапан таким образом, что связь между цилиндром и резервуаром перекрывается, а связь к сопловому выходу открывается перед высвобождением пружины, например, в момент, когда кулачок на валу проходит через центр.
Также предпочтительным является, чтобы устройство по изобретению содержало один или несколько сепарирующих элементов, расположенных до соплового канала, с тем, чтобы уменьшить риск засорения тонкого соплового канала частичками, содержащимися в водных или других растворах лекарств, вводимых в легкие. Так, тонкий ячеистый фильтр, керамический или фриттовый диск или что-либо подобное могут быть встроены в сопловую камеру или установлены на выходе из напорной камеры. Как правило, такой фильтр будет иметь эффективное отверстие или размер ячеек, равные примерно половине диаметра соплового канала.
Устройство по изобретению приводится в действие посредством загрузки напорной камеры требуемым количеством жидкости; загрузкой средств хранения энергии требуемым количеством энергии в случаях, когда это не сделано предварительно, как в случае баллона со сжатым газом или мотором для привода поршня насоса, и затем посредством высвобождения энергии для сообщения одного или нескольких импульсов жидкости в напорной камере таким образом, чтобы вытолкнуть ее через распылительные средства в виде желаемого жидкого распыла.
Еще в одном аспекте изобретение обеспечивает метод доставки дозированного количества жидкости в виде тонкого распыла, включая стадии приложения предварительно заданного количества энергии к дозированному количеству жидкости для того, чтобы подвергнуть ее предварительно заданному увеличению давления, и пропустив эту жидкость под давлением через распылительные средства, распылить ее.
На фиг. 1 изображен разрез дозирующего ингалятора (МД1) с жидкостью, подлежащей распыливанию, помещенной в складывающийся мягкий резервуар, установленный легкосъемно на устройстве; на фиг. 2 - контейнер с наддувом, в который помещена жидкость, подлежащая дозированию; на фиг. 3 - разрез части альтернативного дозирующего ингалятора, в котором продукт, подлежащий дозированию, заключен в складывающуюся трубу, имеющую сопло, которое служит также поршнем; на фиг. 4 - альтернативная компоновка наддува; на фиг. 5 - увеличенный летальный вид одного из примеров узла распылительного сопла; на фиг. 6 - увеличенный детальный вид одного из примеров сопла механического измельчения; на фиг. 7 - схематически альтернативные средства распыливания; на фиг. 8 - схематически еще одни альтернативные средства распыливания. На чертежах одинаковыми цифрами обозначены одинаковые или соответствующие детали.
Дозирующий ингалятор (фиг.1) состоит из корпуса, в котором выделен цилиндр 2 круглого сечения, в котором установлен поршень 3, совершающий возвратно-поступательное движение. Цилиндр 2 сообщается с напорной камерой 4 меньшего поперечного сечения. Поршень 3 имеет участок 5 меньшего диаметра, который уплотняющим образом входит внутрь напорной камеры 4 за счет пластикового (например, тефлонового или нейлонового) уплотняющего колпачка или кольца на участке поршня 5. Это уплотнение может быть выполнено целиком с уменьшенным диаметром участка поршня 5, например, в форме колпачка, ребра или бортика.
Предварительно нагруженная пружина сжатия 6 находится в цилиндре 2 между увеличенной головкой поршня 3 и противоположной ей стенкой днища цилиндра 2. Приводной шток 31 присоединен к поршню 3 и проходит сквозь пружину 6 и проход 34 в корпусе 1, выступая из корпуса 1. На конце или (вблизи него) штока 31 имеется рукоятка 32 для перемещения штока 31 и поршня 3. В случае необходимости конец штока 31 может быть соединен со спусковым механизмом или рычажным механизмом, имеющим механическое преимущество, с тем, чтобы пользователь мог легко приводить в действие устройство, несмотря на противодействующую силу сжатой пружины 6. Запорные средства 33, установленные на корпусе 1, соединены со штоком 31, чтобы запирать шток 31 в загруженном положении, как показано на фиг. 1. Кнопка управления 35 предназначена для высвобождения запорных средств 33.
Также внутри корпуса 1 находится полость 15, в которой имеется складывающая оболочка 10, содержащая продукт, подлежащий дозированию (например, жидкое лекарство). Люк 16 на боковой стороне корпуса 1 может быть открыт, чтобы произвести замену складывающейся оболочки 10. При помощи соединителя 12 внутренность оболочки 10 соединяется с входным проходом 11, который в свою очередь соединяется с напорной камерой 4 через обратный клапан 13.
С напорной камерой 4 также соединен выходной проход 21, который идет от напорной камеры 4 к распылительной головке 22 через обратный клапан 23 и стравливающий клапан 25. Кроме того, корпус 1 может быть оборудован наконечником 40, который образует вокруг распылительной головки 22 распылительную камеру.
В варианте применения дозирующего ингалятора, представленном на фиг. 1, поршень 3 находится в загруженном положении, напорная камера 4 заполнена жидкостью, поступившей из оболочки 10 через проход 11 и обратный клапан 13. Пружина сжатия 6, как отмечалось выше, была предварительно загружена при ее установке в цилиндре 2. Загрузка пружины увеличена дополнительно обратным кодом штока 31 и, следовательно, поршня 3, в загруженное положение (фиг. 1).
Шток 31 заперт в загруженном положении, как показано на фиг.1, запорным устройством 33. После нажатия на кнопку управления 35 высвобождается устройство 33, тем самым позволяя поршню 3 мгновенно переместиться под действием пружины сжатия 6 и передать резкий импульс давления жидкости в напорной камере 4.
Давление жидкости в напорной камере 4 поэтому быстро возрастет и превысит предельную величину для срабатывания стравливающего клапана 25, и затем жидкость выталкивается под высоким давлением через выпускной проход 21 к распылительной головке 22 через однопутевой гидрораспределитель 23. Во время движения вперед поршня 3 обратный клапан 13 предотвращает возврат жидкости в оболочку 10 через впускной проход 11. Как только жидкость эжектирована через распылительную головку 22, она распыляется в тонкий распыл, который можно затем вдыхать. Наконечник 40, который может быть установлен дополнительно, образует распылительную камеру, внутри которой будет замкнут тонкий распыл, и облегчит вдыхание распыленного лекарства. Чтобы перегрузить дозирующий ингалятор, шток 31 вытягивается обратно ручкой 32, преодолевая упругое противодействие пружины 6, и в конце этого перемещения запорное устройство 33 автоматически фиксирует шток 31 в запертом положении. Во время этого перемещения поршня 3 жидкость засасывается из складывающейся оболочки 10 в напорную камеру 4 через впускной проход 11 и однопутевой гидрораспределитель 13. В это время однопутевой гидрораспределитель 23 препятствует засасыванию воздуха в напорную камеру через выпускной проход 21. Благодаря тому что шток 31 заперт, жидкость в напорной камере находится под окружающим ингалятор давлением и практически нет никакого риска ее утечки из камеры. Срабатывание запорного устройства 33 дает ясно понять пользователю, что поршень 3 завершил необходимое перемещение внутри цилиндра 2 и что требуемая доза принята. Если пользователю не удалось вытянуть шток 31 на необходимую длину, запорное устройство не зафиксируется и пользователь определит по противодействию пружины 6, что нужно дальше вытянуть шток 31. Таким образом, запорное устройство 33 обеспечивает как средства для удержания жидкости в камере 4 под окружающим устройство давлением, так и средства предупреждения пользователя о необходимости завершить действие устройства, тем самым снижая риск изменения его рабочих параметров.
Таким образом, дозирующий ингалятор снова находится в загруженном положении, как это показано на фиг. 1, и готов к включению.
Представляет ценность то, что в варианте применения дозирующего ингалятора, показанном на фиг. 1, измеренная доза жидкого продукта подвергается давлению и распыливается исключительно точным и повторяющимся способом. Когда шток 31 и поршень 3 вытянуты в загруженное положение, точно измеренное количество жидкого продукта втянуто в напорную камеру 4. После высвобождения запорного устройства 33 поршень 3 движется с усилием вперед, передавая предварительно заданное количество энергии жидкости, и тем самым увеличивает ее давление на предварительно заданную величину. Таким образом, поскольку подвергнутая давлению жидкость затем эжектируется через распылительную головку 22 с предварительно заданными распылительными характеристиками, эта жидкость распыливается до тонкого распыла с предварительно заданным средним размером частиц без применения сжиженного аэрозоля или других газов.
Для того чтобы распылить жидкость до очень тонкого распыла, например со средним размером частиц 1 - 12 мк, нужно подвести очень высокое давление к жидкости в напорной камере 4. Для примера объем напорной камеры 4 примем 20 мкл; диаметр малого конца 5 поршня 3 может составить 2 мм; диаметр цилиндра 2-15 мм; усилие пружины 6 - 100 Н, и распылительная головка 22 может иметь диаметр выходного отверстия порядка 3 - 15 мк. При этом в жидкости в напорной камере 4 может быть генерировано давление порядка 400 бар.
Полость 15 может сообщаться с атмосферой и находиться под атмосферным давлением. При альтернативном варианте исполнения изобретения полость 15 может быть наддута выше атмосферного давления, что помогает выдавить содержимое складывающейся оболочки 10 и напорную камеру 4, не прибегая к созданию разрежения в напорной камере 4. Это помогает избежать образования пузырьков газа в жидкости, всасываемой в напорную камеру 4.
Стравливающий клапан 25 не является обязательным элементом устройства; при желании его можно исключить. Стравливающий клапан 25 и обратный клапан 23 могут быть объединены в одном узле (не показан). Важно то, что по существу фиг. 1 представляет в основном схематическую картину. Практическое исполнение может иметь отличия в конструктивном решении, например для облегчения загрузки поршня 3, которой противодействует сила пружины 6, может быть задействован рычажной или какой-либо другой приводной механизм. В одном из примеров дозирующий ингалятор может быть оборудован крышкой, которая, будучи открытой, загружает поршень 3 и запирает запорное устройство 33, так что ингалятор после этого готов к пуску. Как только крышка открыта, ингалятор может быть пущен в действие кнопкой управления 35. В альтернативной компоновке поршень 3 может быть загружен против пружины 6, а запорное устройство 33 заперто при закрытой крышке ингалятора. Таким образом, устройство было бы предварительно загружено и могло бы быть пущено немедленно после открытия крышки. В другом варианте открытие крышки устройства может автоматически загрузить поршень 3, против усилия пружины 6 заблокировать запорное устройство 33 и затем автоматически высвободить запорное устройство 33 в конце действия открываемой крышки таким образом, что блокировка будет лишь временной.
Ингалятор в исполнении согласно фиг. 1 предпочтительно имеет небольшой, карманный размер. Поскольку в противоположность известным дозирующим ингалятором ему не требуется иметь значительную емкость для сжиженного аэрозоля, находящегося под давлением, он может легко быть выполнен в малых габаритах. Несмотря на это, емкость в виде складывающейся оболочки 10 может содержать более значительные количества лекарственных средств по сравнению с обычными дозирующими ингаляторами. Например, тогда как емкость обычного ингалятора возможно ограничена 200-300 дозами, ингалятор, сконструированный согласно фиг. 1, может легко вмещать 1000 и более доз в складывающейся оболочке 10. По достоинству необходимо оценить то, что содержимое оболочки 10 защищено от атмосферного загрязнения и функционирование устройства по изобретению осуществляется путем распыливания жидкости в камере 4 без использования воздушной струи, т.е. это устройство работает как безвоздушный распылитель.
Когда оболочка 10 опорожнена, она может быть просто извлечена из полости 15 и заменена новой. Предпочтительно, чтобы оболочка 10 содержала уплотнение для предотвращения утечки продукта, пока она не подсоединена к соединителю, такому, как 12.
В альтернативных вариантах исполнения часть поршня и/или клапанного узла могут быть выполнены как одноразовые, вместе с резервуаром продукта, таким, как складывающаяся оболочка 10.
Важно то, что в проиллюстрированном варианте применения ингалятора исключается что-либо (типа аварии устройства), что могло бы остановить выпуск содержимого из напорной камеры 4 в виде тонкого распыла после того, как нажата кнопка управления, чтобы высвободить запорное устройство и тем самым пружину 6. Итак, если количество энергии подведенной пружиной 6 к дозированному количеству жидкости в напорной камере 4 предварительно точно задано, то увеличение давления, которому подвергается это дозированное количество жидкости, также точно предварительно задано. Эта цель должна ясно пониматься во всех других рассматриваемых вариантах исполнения изобретения.
Другим признаком ингалятора по фиг. 1 является то, что дозированное количество жидкости в напорной камере 4 подвергается увеличению давления только после того, как нажатием кнопки управления 35 высвобождается запорное устройство 33 и тем самым высвобождается пружина 6. Затем достигается то преимущество, что не требуется никаких уплотнений или других средств для удержания жидкости, подвергнутой высокому давлению, до такта распыливания. Увеличение давления, подводимое пружиной 6 и поршня 3 к дозированному количеству жидкости в напорной камере 4, заставляет подвергнутую давлению жидкость проходить через распылительную головку, образуя тонкий распыл. Эта цель должна приниматься во внимание во всех других вариантах исполнения изобретения.
Другим важным преимуществом ингалятора, представленного на фиг. 1, является то, что после нажатия на кнопку управления 35, с тем, чтобы высвободить запорное устройство 33 и пружину 6, распылительная головка не двигается внутри корпуса 1 - двигается только кнопка 35. Это облегчает точное направление тонкого распыла и резко отличается от обычной компоновки с вертикальным пальцевым насосом, в которой нажимается само распылительное сопло, чтобы начать распыливание. Это представило бы неудобство в случае медицинского ингалятора, т.к. было бы трудно точно направить распыл. Эта цель также должна приниматься во внимание во всех других вариантах исполнения изобретения.
Дозирующий ингалятор, представленный на фиг. 2, в основном подобен ингалятору на фиг. 1. Однако на фиг. 2 стравливающий клапан 25 отсутствует. Также резервуар продукта содержит длинную трубку 16, в которой хранится жидкий продукт 17 под давлением, создаваемым резервуаром газа 18, сохраняемым позади жидкости 17. При вытянутом назад в загруженное положение поршне 3 жидкий продукт 17 нагнетается в напорную камеру 4 через впускной проход 11 и обратный клапан 13 под давлением газа 18. По мере того как жидкий продукт 17 расходуется, газ 18 распространяется в трубке 16, выталкивая вперед жидкий продукт 17 и теряя часть давления. Начальное давление газа 18 должно быть достаточным для поддержания давления выше атмосферного до того момента, когда весь жидкий продукт 17 будет израсходован.
Напорная трубка 16 может быть выполнена как сменный элемент, который можно заменить в ингаляторе после того, как жидкий продукт 17 израсходован. В альтернативном исполнении ингалятор полностью может быть изготовлен довольно дешево преимущественно из пластиковых деталей, таким образом, что он может быть одноразовым предметом. Если трубка 16 хотя бы частично видна снаружи ингалятора, то можно обеспечить визуальный контроль за уровнем остающегося продукта.
В вариантах исполнения по фиг. 1 и 2 распыливание включается кнопкой управления 35. В альтернативной компоновке запорный механизм 33 может высвобождаться автоматически в ответ на вдыхание пользователем вблизи распылительной головки 22. Например, наконечник, такой, как наконечник 40, может быть соединен с вертушкой, приводимой в движение за счет перепада давления, возникающего на ней, когда пользователь делает вдох, и тем самым высвобождает запорный механизм 33 для включения распыливания. Такие автоматические включающие механизмы известны сами по себе в существующих дозирующих ингаляторах.
В вариантах исполнения по фиг. 1 и 2 ход поршня фиксирован. При необходимости могут быть обеспечены средства для изменения хода поршня. Предпочтительно калибровать такие средства, чтобы пользователь по своему выбору мог настраивать ингалятор на дозирование различных количеств распыливаемого вещества. Однако важно, чтобы в каждом случае, когда такие отрегулированные средства были установлены на конкретную величину, ингалятор обеспечивал измеренную дозу распыла с высокой степенью повторяемости, как если бы ход поршня был фиксирован.
Устройства по фиг. 1 и 2 были описаны в терминах устройства, в котором цилиндр насосного механизма неподвижен, а поршень движется аксиально внутри него. Однако рамки изобр6тения допускают перенос цилиндра на шток 31 и фиксацию поршня.
В варианте исполнения (фиг. 3) жидкий продукт 50 содержится внутри складывающейся трубы 51, которая составляет одно целое с удлиненным соплом 52, которое служит в качестве поршня. Сопло/поршень 52 находится внутри цилиндра 53 для выполнения возвратно-поступательного движения. В конце сопла-поршня 52 встроен простой обратный клапан 54. В конце цилиндра 53 выделена напорная камера 55, которая сообщается через простой обратный клапан 56 с распылительной головкой 57.
Цилиндр 53, обратный клапан 56 и распылительная головка 57 находятся внутри кожуха 58, выполненного с кольцевыми ребрами 59, которые служат для того, чтобы поместить кожух 58 в первой основной корпусной части 60.
Верхняя часть трубы 51 выполнена с кольцевым ребром 61, которое служит для того, чтобы поместить трубу 51 во вторую основную корпусную часть 62. Упругое стягивающее устройство используется для привлечения двух основных корпусных частей 60 и 62 друг к другу. Запорное устройство предусмотрено для фиксации двух основных корпусных частей 60 и 62 в загруженном положении на предварительно заданном расстоянии друг от друга, и пусковые средства предусмотрены для высвобождения запорного устройства. Упругое стягивающее устройство, запорное устройство и пусковые средства не показаны на фиг. 3, однако их примеры уже были показаны на фиг. 1 и 2.
Устройство (фиг.3) работает следующим образом. Дозирующий ингалятор находится в незагруженном или "отстрелянном" состоянии. Посредством соответствующего механизма основные корпусные части 60 и 62 отодвигаются друг от друга с тем, чтобы вынудить сопло/поршень 52 отодвинуться назад относительно цилиндра 53. В результате этого разрежение в напорной камере 55 вызовет всасывание жидкого продукта 50 на трубы 51 через обратный клапан 54 в напорную камеру 55. В течение этой операции обратный клапан служит для предотвращения поступления воздуха в напорную камеру 55 из распылительного устройства 57.
В конце такта загрузки запорное устройство удерживает основные корпусные части 60 и 62 раздельно друг от друга в предварительно заданных относительных положениях. После высвобождения запорного устройства пусковыми средствами сопло/поршень 52 под действием упругого стягивающего устройства мгновенно вдавливается в цилиндр 53, подводя импульс давления к жидкому продукту 50 в напорной камере 55 подобным в основном образом, как это имело место в вариантах исполнения по фиг. 1 и 2. Подвергнутый давлению жидкий продукт впрыскивается затем в распылительное устройство 57 через обратный клапан 56 и затем распыливается в тонкий распыл распылительным устройством 57.
Дозирующий ингалятор затем перезагружается соответствующим рычажным механизмом, снова раздвигая две основные корпусные части 60 и 62, при этом преодолевая усилие упругого стягивающего устройства.
Таким образом, устройство в исполнении по фиг. 3 функционирует подобным в основном образом, как это имело место в вариантах исполнения по фиг. 1 и 2. Однако в варианте по фиг. 3 продукт 50 подается особо удобным способом в продуктивной трубе 51, которая вместе с соплом/ поршнем 52 и встроенным простым обратным клапаном 54 может быть заменена как полностью одноразовый агрегат. Продуктовая труба 51 с выполненным за одно целое с ней соплом 52 и обратным клапаном 54 могут быть легко изготовлены из пластических материалов относительно экономичным способом. Пользователь защищен от контакта с жидким продуктом до включения ингалятора надлежащим образом. Признаки вариантов исполнения по фиг. 1 и 2, включая рассмотренные особенности, могут быть при необходимости обеспечены в комбинации с признаками варианта исполнения по фиг. 3.
В варианте исполнения любая из частей 60, 62 могут быть зафиксированы по отношению к основному корпусу ингалятора, при этом другая из частей 60, 62 будет подвижной по отношению к фиксированной части. В альтернативном исполнении обе части 60, 62 могут быть подвижными по отношению к основному корпусу ингалятора.
В варианте исполнения по фиг. 4 жидкий продукт 70 заключен в складывающуюся трубу 71. Сопло 72 трубы 71 соединяется с впускным проходом 73, в котором находится обратный клапан 74. Обратный клапан 74 сообщается с гибкой трубкой 75, которая может эластично изменяться между "полным" положением (показано сплошной линией) и "пустым" положением 75а (показано пунктиром). Гибкая трубка 75 соединяется с другим обратным клапаном 76, который в свою очередь сообщается с распылительной головкой (не показана). Гибкая трубка 75 заключена в напорной камере 77, наполненной вторичной жидкостью 78. Эта вторичная жидкость 78 сообщается с генератором импульсов давления (не показано) через проход 79.
Устройство в исполнении по фиг. 4 действует следующим образом. Образом гибкая трубка 75 находится в "полном" положении, она заполнена жидким продуктом 70, втянутым из складывающейся трубы 71. При подведении импульса давления к вторичной жидкости 78 давление в напорной камере мгновенно возрастает, вынуждая гибкую трубку 75 принять свою "пустую" форму 75а, при этом действии жидкий продукт внутри трубки 75 выталкивается из обратного клапана 76 и распылительной головки (не показана) под высоким давлением таким образом, что распылительная головка распыливает жидкий продукт в тонкий распыл так же в основном, как это имело место в предыдущем варианте исполнения.
В конце импульса давления гибкая трубка 75 возвращается в свое исходное "полное" положение и во время этого действия жидкий продукт 70 засасывается из складывающейся трубы 71, через обратный клапан 74 внутрь гибкой трубки 75. Гибкая трубка 75 может вернуться в свое "полное" положение под действием собственной естественной упругости. Альтернативно или дополнительно это может быть облегчено путем подвода отрицательного или редуцированного импульса давления ко вторичной жидкости 78 в напорной камере 77.
Импульсы давления могут генерироваться во вторичной жидкости 78 посредством соответствующего устройства. Однако важно, чтобы импульсы давления имели предварительно заданные амплитуду и продолжительность с тем, чтобы обеспечить повторяемость процесса засасывания измеренной дозы жидкости в гибкую трубку 75 и последовательное ее выталкивание оттуда под действием предварительно заданного увеличения давления, чтобы произвести повторяемый распыл через распылительную головку.
В качестве примера генератор импульсов давления может включать устройство поршня и цилиндра вместе с запорными и пусковыми средствами, подобными, в основном по типу, показанным на фиг. 1 и 2.
Как правило, импульсы давления могут иметь квадратную в основном форму волны. Однако при желании импульсы давления могут быть любого предварительно заданного профиля, например, если преднамеренно был выбран изменяемый по времени спектр распыла. Важным фактором является то, что при любом профиле импульсов они должны иметь точную повторяемость. Это можно отнести ко всем вариантам исполнения устройства.
Фиг. 5 показывает детальный вид одного из примеров узла распылительной головки 80. Впускной проход 81, выполненный в корпусе 82, идет к впускной камере 83. Фильтр 84 расположен между сопрягающимися секциями впускной камеры 83. Конечная секция впускной камеры 83 ведет в вихрекамере 85, которая в свою очередь ведет к соплу 86.
Назначением фильтра 84 является предотвращение засорения частицами конечного соплового канала. Например, фильтр 84 может быть выполнен из стальной нержавеющей сетки, имеющей размер ячеек в диапазоне 1-10 мк, предпочтительно 3 мк.
Фиг. 6 показывает один из примеров распылительного канала 90, выполненного в пластинке 91, которая может быть помещена, например, ниже по потоку распылительного сопла 86 в узле по фиг. 5, как это показано штрихпунктирной линией на чертеже.
Как следует из фиг. 6, конечный выходной канал 90 имеет диаметр 6 мк и общую длину 30 мк, включая сужающееся внутри на конус горло 92 под углом 30o к нормали и расширяющийся наружу раструб 93. Пластинка распылительного канала 91 имеет толщину 1 мм, и сужающийся впускной проход имеет длину примерно 1 мм, сужаясь под углом 20o от размера исходного входного канала, составляющего 70 мк. Было обнаружено, что применение конечного распылительного канала размером порядка 6 мк вместе с высоким давлением, подводимым к жидкости, подлежащей распылу (посредством источника энергии, такого, как пружина 6, и т. д. ), может привести к исключительно эффективному и однородному по среднему размеру частиц распылу. При испытаниях выпускного канала размером порядка 6 мк (фиг.6) при давлении жидкости порядка 300 бар был получен однородный распыл со средним размером частиц порядка 5-8 мк. Предпочтительно, чтобы диаметр выпускного канала 90 был меньше 100 мк. Предпочтительный диапазон этих диаметров - 1-20 мк и наиболее предпочтительный - 3-10 мк.
Выпускной канал 90 может быть выполнен прокалыванием пластинки 91, например, посредством иголки из карбида вольфрама (например, подобной при выполнении фильер в текстильной промышленности) или любым другим подходящим способом.
Хотя предпочтительным является применение малых сопловых каналов для распыливания жидкости, возможно также использование альтернативных распылительных средств. Например, как показано на фиг. 7, струя жидкости 102 может быть образована в выпускном канале 104 для столкновения с большой скоростью с предметом типа металлического шарика 106, который вызовет затем распыливание жидкости. Другое альтернативное устройство показано на фиг. 8, в котором встречаются две струи жидкости 110 на большой скорости и при высоком давлении, таким образом, что жидкость распыливается в точке их встречи.
Первоначальные эксперименты с дозирующими ингаляторами, имеющими конструкции, соответствующие основным положениям по меньшей мере некоторых из показанных вариантов исполнения, оказались исключительно эффективными, обеспечивая без труда повторяемость распыливаемых доз лекарственных средств со средним размером частиц менее 30 мк и, как правило, порядка 3-10 мк. Средние размеры частиц в диапазоне 2 - 8 мк или меньше 5 мк могут оказаться предпочтительными. Особо важным аспектом таких вариантов исполнения изобретения является возможность немедленного использования лекарства в его водорастворимой форме. Многие лекарства, используемые в настоящее время, имеют две рецептуры - одну для использования в дозирующих ингаляторах и другую для использования в распылителях, обычно применяемых в больницах. Поскольку в последнем случае композиция почти всегда представляет собой водный раствор лекарства, то такие рецептуры имеются в наличии для немедленного применения в вариантах исполнения устройства по изобретению.
Разработка новых лекарств может быть ускорена благодаря тому, что дозирующие ингаляторы по изобретению дают возможность применения их водных растворов. Дело в том, что многие из внешних длительных испытаний должны гарантировать, чтобы аэрозоль (обычно хлорфторуглерод) не вызывал разрушения или ухудшения свойств лекарств и их воздействия. И конечно, в рассмотренных вариантах исполнения устройства никакого дополнительного аэрозольного агента не требуется.
Многие из лекарств, вводимых в настоящее время при помощи дозирующих ингаляторов, относятся к бронходиляторам и подобным им средствам для лечения астмы, аллергий и гиперемических расстройств. Однако все более важной становится способность лечить другие заболевания (так же, как пневмокистозные случаи) посредством ингаляционной терапии. Причина состоит в том, что лекарства, принятые через желудок, часто разрушается желудочными секрециями, а то, что попало в кровь, забирается печенью ("объем веществ первого оборота"). В других случаях могут оказаться опасными побочные эффекты. Некоторые из этих новых лекарств с трудом поддаются измельчению и до настоящего времени они назначались для распыливания только в больницах, поскольку не было способа их применения в портативных устройствах. Больничные распылители обычно включают в себя газодувные устройства, в которых малые количества жидкого продукта добавляются к большим количествам газа, выдуваемого под высоким давлением. Для такого устройства требуются большие газовые цилиндры, вследствие чего оно определенно не будет портативным. (Конечно в смысле прибора карманного или подобного ему размера.) В вариантах исполнения изобретения можно без труда применить такие лекарства в портативных устройствах с тем важным преимуществом, что такие устройства могут быть немедленно использованы для применения уже испытанных и имеющихся в наличии для больничного распыливания лекарств.
Другим особенно полезным преимуществом приведенных вариантов исполнения является то, что они могут вполне удовлетворительно применяться при различной ориентации. В противоположность этому существующие распылители как аэрозольного типа (например, хлорфторуглеродные), так и насосного типа работают только в одной (обычно вертикальной) ориентации. Понятно, что пациенты не всегда могут находиться в вертикальном положении.
Как говорилось выше, варианты исполнения изобретения могут содержать прозрачный, по меньшей мере частично, резервуар для продукта, чтобы можно было визуально контролировать уровень содержимого.
Дополнительным преимуществом приведенных вариантов исполнения изобретения является то, что они могут быть вполне удовлетворительно сконструированы без применения каких-либо эластомерных уплотнительных элементов. Это контрастирует со всеми известными дозирующими ингаляторами, в которых используются упругие уплотняющие элементы, которые могут разрушаться в контакте с продуктами, подлежащими распылу, и/или в которых выделившиеся из эластомеров частицы (например, из резины) могут попасть в продукты, подлежащие дозированию.
Одной из причин, по которой предпочтительные варианты исполнения изобретения могут функционировать нормально без необходимости в использовании эластомерных уплотнений, является то, что продукты не хранятся под высоким давлением. Высокое давление существует только в течение очень короткого времени цикла распыливания. Поэтому в вариантах исполнения по фиг. 1 и 2, например, требуются только уплотняющий козырек или кольцо на концевой части 5 поршня и, как было упомянуто выше, они могут быть из тефлона или нейлона. Действительно, возможно и желательно изготовить устройство в исполнениях фиг. 1 и 2 полностью из нержавеющей стали и одобренных пластиковых материалов (например, из полипропилена, тефлона, нейлона), которые полностью безопасны и не вступают в реакцию с продуктами, подлежащими распыливанию.
Если понадобится уплотнение в соединителях 12, оно может быть обеспечено уплотняющим кольцом или прокладкой из одобренных пластиков (например, из тефлона). Альтернативно или дополнительно такие соединители, как 12, могут содержать части, соединенные резьбой, причем по меньшей мере одна из таких частей изготовлена из одобренного пластика.
В вариантах исполнения по фиг. 4 при желании возможно использовать эластомерные уплотнения в генераторе импульсов давления (не показано). Это возможно потому, что продукт 70 полностью изолирован от таких уплотнений гибкой трубкой 75 вторичной жидкостью 78. Гибкая трубка 75 изготовлена из одобренных пластиков (например, из полипропилена, тефлона, нейлона).
В вариантах исполнения по фиг. 1 и 2 используется механический поршень, поджатый сильной пружиной, для создания импульса давления, подводимого к жидкости в напорной камере 4. Для получения таких импульсов давления могут быть применены альтернативные средства. Например, могут быть использованы газовая пружина 5, электромоторы, соленоиды и другие средства.
Хотя в описанных вариантах исполнения изобретения используется жидкий продукт, который может обычно состоять из водного раствора лекарства, могут быть также использованы альтернативные жидкие продукты. Например, могут быть использованы жидкость в виде суспензии, эмульсия или водный раствор, спирт или другая жидкость.
Как упоминалось выше, представленные варианты исполнения изобретения могут имитировать распыл со значительно меньшей скоростью по сравнению с обычными дозирующими ингаляторами. Например, в обычном фторхлоруглеродистом аэрозольном ингаляторе облачко или шар эмитированного распыла могут перемещаться со скоростью порядка 30 м/с. Предпочтительные варианты изобретения могут выпустить эквивалентное количество распыла со скоростью, составляющей четверть от этой величины. Действительно, возможно сконструировать варианты исполнения изобретения, чтобы соответствовать оптимальному темпу вдыхания пользователем при величине порядка 60 л/мин.
Представленные варианты исполнения изобретения содержат средства для измерения количества жидкости, подлежащей распылу, в альтернативных вариантах исполнения распылительные устройства могут быть обеспечены предварительно измеренными количествами жидкости для распыливания. Например, полоса фольги или пластикового материала (либо другого материала) может содержать индивидуальные предварительно измеренные дозы жидкого продукта, и эту полосу можно будет проколоть на месте перед или в ходе подвода давления, после чего жидкость распыливается до тонкого распыла. С этой целью полоса может быть предварительно ослаблена в заранее определенных местах, чтобы облегчить точное разрушение ее материала в нужный момент. Альтернативно заранее измеренные дозы жидкого продукта могут содержаться в индивидуальных капсулах, которые последовательно подаются в напорную камеру или другое место, к которому подводится давление, где капсулы затем разрушаются. Материалы полосы и капсулы могут быть сконструированы на разрыв при предварительно заданном давлении, подводимом к распылительному устройству, таким образом, что воздействие давления на жидкий продукт производится после разрыва.
Все признаки, раскрытые в описании (включая любой из пунктов формулы изобретения, реферат и чертежи), и/или все этапы любого метода или процесса могут комбинироваться любым способом, за исключением комбинаций, в которых хотя бы некоторые из таких признаков и/или этапов взаимно исключают друг друга.
Каждый признак, раскрытый в описании (включая любой из пунктов формулы изобретения, реферат и чертежи), может быть заменен альтернативными признаками, служащими той же самой, зквивалентной или подобной цели, если определенно не утверждается обратное. Таким образом, если определенно не утверждается обратное, каждый признак, раскрытый, хотя бы в одном примере, является характерным для ряда эквивалентных или подобных признаков.
Изобретение не ограничено деталями вышеупомянутых вариантов исполнения (исполнений). Изобретение распространяется на любое новейшее исполнение или любую новейшую комбинацию из признаков, раскрытых в описании (включая пункты формулы изобретения, реферат и чертежи), или на любое новейшее исполнение или комбинацию из этапов любого раскрытого метода или процесса.
Формула изобретения: 1. Устройство для дозированной выдачи отмеренного количества жидкости в виде капельного распыла под давлением, содержащее камеру для размещения отмеренного количества жидкости при низком давлении, средство хранения энергии для содержания и приложения заранее заданного количества энергии к жидкости в камере так, чтобы подвергнуть отмеренное количество жидкости заранее заданному увеличению давления от этого низкого давления до высокого давления, превышающего 50 бар, а также распыляющее средство, отличающееся тем, что распыляющее средство содержит выходное отверстие, имеющее гидравлический диаметр до 100 мкм.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что высокое давление превышает 100 бар.
3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что выходное отверстие имеет диаметр до 50 мкм.
4. Устройство по любому из пп. 1 3, отличающееся тем, что оно содержит соединяющий камеру с распыляющим средством выпускной проход, в котором отсутствует управляемый оператором клапанный механизм для регулирования потока жидкости между камерой и распыляющим средством.
5. Устройство по любому из пп. 1 4, отличающееся тем, что оно содержит средство для удержания средства хранения энергии в состоянии, сохраняющем наперед заданное количество энергии, и содержит средство для высвобождения наперед заданного количества энергии из средства хранения энергии.
6. Устройство по любому из пп. 1 5, отличающееся тем, что средство хранения энергии содержит поршень, расположенный так, чтобы воздействовать на камеру для поджатия отмеренного количества жидкости.
7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что средство хранения энергии содержит нагруженный пружиной насосный механизм, размещенный в цилиндрической полости, а камера выполнена в виде части этой полости над поршнем.
8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что насосный механизм снабжен механизмом, посредством которого насос может удерживаться во взведенном состоянии до высвобождения энергии от пружины.
9. Устройство по любому из пп. 1 8, отличающееся тем, что оно содержит резервуар с жидкостью, из которого камера может быть заряжена жидкостью.
10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что поршень выполнен полым с каналом для сообщения с камерой и является продолжением резервуара с жидкостью.
11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что канал снабжен обратным клапаном.
12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что резервуар является сменным.
13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что резервуар является сжимающимся.
14. Устройство по любому из пп. 1 13, отличающееся тем, что камера содержит входной обратный и выходной обратный клапаны для многократного впуска и выпуска жидкости.
15. Устройство по любому из пп. 1 14, отличающееся тем, что выходное отверстие распыляющего средства выполнено с возможностью формирования струи жидкости, а распыляющее средство содержит отражательное тело, расположенное на траектории струи и выполненное с возможностью разбивания струи в облако капель.
16. Устройство по любому по пп. 1 15, отличающееся тем, что распыляющее средство выполнено с возможностью формирования двух струй жидкости, ударяющихся одна в другую.
17. Устройство по любому из пп. 1 16, отличающееся тем, что оно имеет форму дозирующего ингалятора для выдачи жидкого медикамента в легкие.
18. Устройство по любому из пп. 1 17, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью получения капель со средним размером 1 12 мкм.