Ингалятор

Изобретение относится к медицинской технике. Ингалятор содержит емкость вдыхаемого состава, выпускной клапан для управления потоком состава из емкости, при этом выпускное отверстие клапана обладает максимальным размером h, измеряемым в направлении открывания в полностью открытом состоянии; расширительную камеру ниже по потоку от клапана длиной L и диаметром D, измеряемым на половине расстояния вдоль расширительной камеры; и выходное отверстие на конце ниже по потоку от расширительной камеры, причем отверстие обладает длиной l и диаметром d; причем 0,1<h/d<1,0; 0,05<h/D<0,25; 1<D/d<10; 5<L/D<15; 0,1<l/d<5. Изобретение позволяет обеспечить необходимое распределение вдыхаемых частиц за счет тщательного выбора геометрии компонентов устройства. 21 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Настоящее изобретение относится к ингалятору. В частности, настоящее изобретение относится к новой конструкции конфигурации выпускного отверстия, предназначенного для осуществления распределения частиц конкретного размера из емкости с составом под давлением.

Настоящее изобретение главным образом предназначено для разработки заменителя сигареты, например, предложенного в публикации WO 2011/015825. Однако оно обладает широким применением в других типах ингаляторов, таких как ингалятор с отмеренной дозой (MDI), типа, обычно используемого в ингаляторах при астме.

Аэрозоли являются привлекательным средством подачи лекарственных средств пациентам, когда участком для действия лекарства являются сами легкие, или для подачи лекарственных средств к головному мозгу. Размер частиц является важным параметром для управления при подаче вдыхаемого состава, поскольку глубина проникновения в легкие возрастает при снижении размера частиц. Он играет важную роль в определении профиля осаждения аэрозоли в дыхательной системе. Известно, что более крупные частицы (>10 мкм) осаждаются во рту и верхней области грудной клетки, в то время как частицы меньшего размера (<10 мкм) обладают распределением осаждения от верхней области грудной клетки до области альвеол. Мелкие капли (0,1 мкм<Dm<1 мкм) обладают хорошим альвеолярным осаждением от 1 до 5 мкм. Сверхмелкие капли (<0,1 мкм) оптимальны для альвеолярного осаждения, поскольку молекулы лекарственного средства могут эффективно поглощаться в кровеносной системе, но в настоящее время их нелегко получить в переносном устройстве. Это распределение осаждения может быть использовано для обеспечения эффективной подачи фармацевтических средств, белков, вакцин или никотина в случае устройства заменителя сигареты. Известно, что D50 (срединный диаметр по массе или средний размер частиц по массе) сигаретного дыма составляет от 0,3 до 0,5 мкм для большинства сигарет с основным потоком. Для успешной замены сигареты в идеале заменитель сигареты должен обеспечивать воспроизведение этого размера частиц.

В публикации WO 2004/022242 предлагается генерирующее аэрозоль устройство, в котором размер создаваемых капель составляет от 0,5 до 2,5 мкм. Размер капель регулируется предпочтительно увеличением скорости на выходе паров, которые генерируются посредством нагрева жидкого источника состава, когда он проходит через путь потока с размером, соответствующим капилляру. На выходе пар смешивается с воздухом для получения аэрозоли.

В публикации US 5957124 предлагаются устройства, упаковка и способ создания аэрозолей с размером частиц в диапазоне от 0,5 до 12 мкм. Устройство содержит сжимаемые емкости, содержащие составы лекарственных средств, которые затем приводятся в действие, проталкивая состав через мембрану с порами диаметром от 0,25 до 6 мкм. Эта мембрана совмещена таким образом, чтобы состав проталкивался из емкостей в канал, через который пациент вдыхает воздух. Достаточная энергия воздуха (который необязательно может быть нагрет) передается составу, чтобы вызвать уменьшение размера частиц. Устройство содержит микропроцессор для получения измерений в реальном времени вдыхаемого объема воздуха и скорости потока для определения начальной точки проталкивания состава через поры.

В публикации WO 2008/151796 предлагается ингалятор, который создает аэрозоль со средним размером частиц 2-5 мкм. Кроме того, основная цель состоит в разработке ингалятора с сопротивлением потоку по меньшей мере 60000 Па^½с/м³, что обеспечивает гораздо более высокое сопротивление затяжке по сравнению с существующими устройствами аналогичного типа.

В публикации US 7293559 предлагается устройство для создания аэрозоли посредством использования фокусирующей воронки для сосредоточения потока жидкости с использованием второго потока текучей среды, что приводит к среднему размеру частиц 2 мкм на выходе из устройства.

В публикации WO 2011/015825, более ранней заявке тех же авторов, что и настоящая заявка, предлагается ингалятор, состоящий из недозируемого активируемого дыханием клапана, содержащего путь потока в форме деформируемой трубки, продолжающейся из емкости (содержащей состав) к выпускному концу. Предлагается зажимной элемент, который сдавливает деформируемую трубку, когда нет всасывания, что приводит к блокировке потока. Зажим сбрасывается для формирования отверстия, когда приложено всасывание для обеспечения непрерывного потока из емкости к выпускному отверстию. Однако учитывается управление потоком и размер частиц, генерируемых с использованием этой конструкции.

По настоящему изобретению предлагается ингалятор, содержащий емкость вдыхаемого состава, выпускной клапан для управления потоком состава из емкости, выпускное отверстие клапана максимального размера h, измеренного в направлении отверстия, когда оно открыто полностью; расширительную камеру ниже по потоку от клапана, обладающую длиной L и диаметром D, измеренными на половине расстояния вдоль расширительной камеры; и выходное отверстия на конце ниже по потоку относительно расширительной камеры, отверстие обладает длиной l и диаметром d; причем:

0,1<h/d<1,0

0,05<h/D<0,25

1<D/d<10

5<L/D<15

0,1<1/d<5.

Такая компоновка обеспечивает распределение размера доставляемых частиц с D50 0,5 мкм и, следовательно, может создавать тип распределений малых частиц, которые обнаруживаются в сигаретном дыме. Однако в настоящем изобретении это достигается просто за счет тщательного выбора геометрии существующих компонентов. В отличие от предшествующего уровня техники здесь не требуются какие-либо дополнительные особенности, такие как перегородки или подвод тепла. Устранение нагрева состава предпочтительно, поскольку устраняется его разрушение и проблемы, связанные с риском задымления.

Комбинация различных параметров, упомянутых выше, получена после многочисленных испытаний, требуемых для идентификации ключевых геометрических соотношений, для достижения оптимального размера частиц. Все пять параметров взаимосвязаны. Однако, вообще говоря, влияние этих параметров следующее.

Отношение h/d важно для повышения турбулентности потока. Наличие выходного отверстия, диаметр которого равен или больше высоты выпускного отверстия клапана, обеспечивает однородное распределение пузырьков, что предпочтительно для снижения размера частиц и формирования распыления вместо струи.

Предпочтительно h/d составляет от 0,2 до 0,9 и более предпочтительно по существу 0,5.

Отношение h/D важно для обеспечения того, что имеется достаточный объем для расширения состава по мере его прохождения через отверстие на выпускном конце клапана. Если диаметр расширительной камеры слишком велик, поток будет ламинарным, таким образом предотвращается эффективное разделение частиц. Предпочтительно h/D составляет от 0,05 до 0,25 и более предпочтительно от 0,10 до 0,15.

Отношение D/d играет важную роль в сохранении малого размера капель, покидающих устройство, обеспечивая, чтобы был еще достаточный объем для смешивания, при этом не допуская значительных мертвых зон. Предпочтительно D/d составляет от 2 до 7 и более предпочтительно от 3 до 5.

Отношение L/D влияет на режим потока внутри расширительно камеры. Достаточный объем обеспечивается внутри заявленного диапазона для испарения состава, его рециркуляции и образования пузырьков достаточного размера, чтобы обеспечивать капли небольшого одинакового размера на выходе из выпускного отверстия.

Предпочтительно отношение L/D составляет от 6 до 13 и более предпочтительно от 7 до 10.

Диаметр D определяется измерением в средней точке расширительной камеры. Это предпочтительно, поскольку расширительная камера сужается от выпускного отверстия клапана к выходному отверстию под углом наклона от 0 до 30°, предпочтительно от 9 до 10° и наиболее предпочтительно по существу под углом 2°. Это сужение предотвращает формирование мертвых зон в расширительной камере и способствует хорошему перемешиванию в системе, что помогает поддерживать однородную аэрозоль.

Отношение l/d важно в составе аэрозоли с турбулентным выходом. Путем оптимизации этого отношения можно увеличивать или уменьшать размер капель. Предпочтительно l/d составляет от 1 до 4 и более предпочтительно от 2 до 3.

Предпочтительно 0,05<h<1 мм и более предпочтительно 0,05<h<0,6 мм. Предпочтительно 0,15<d<0,25 мм. Предпочтительно 0,6<D<0,12 мм. Предпочтительно 7,0<L<7,8 мм. Предпочтительно 0,40<l<0,5 мм.

Выпускной клапан может, например, представлять собой клапанный элемент с задвижкой, который открывается до требуемой степени. Однако предпочтительно выпускной клапан является клапаном с зажимом, в котором клапанный элемент зажимает деформируемую трубку с размером выпускного отверстия, представляющим высоту максимального открывания в точке зажима. Предпочтительно он является срабатывающим по дыханию клапаном.

Деформируемая трубка предпочтительно также предусматривает расширительную камеру и выходное отверстие. Это обеспечивает профиль размера капель испускаемой аэрозоли, определяемый полностью размерами одного компонента. Это чрезвычайно удобно для перевода ингалятора на требуемый размер частиц, а также для создания ингаляторов, обеспечивающих диапазон профилей частиц, при этом меняя только один компонент для достижения этих разных размеров.

Предпочтительно ингалятор сконструирован, чтобы число Рейнольдса аэрозоли на выходе составляло от 1000 до 4000 и предпочтительно от 1500 до 3000.

Ингалятор может представлять собой MDI, но предпочтительно представляет собой заменитель сигареты. Предпочтительно вдыхаемый состав содержит никотин и газ-вытеснитель.

Чтобы минимизировать взаимодействие между составом и ингалятором ниже по потоку от выпускного отверстия, выпускное отверстие предпочтительно находится близко от выпускного конца ингалятора, (предпочтительно в пределах 10 мм, более предпочтительно в пределах 5 мм и наиболее предпочтительно в пределах 3 мм). По той же причине предпочтителен постепенно расширяющийся путь потока с углом по меньшей мере 10° от выпускного отверстия клапана до выпускного конца.

Пример ингалятора по настоящему изобретению описан далее со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

на фиг. 1 и 2 показаны виды в разрезе ингалятора предшествующего уровня техники в закрытом и открытом состоянии, соответственно;

на фиг. 3 показан разрез, иллюстрирующий геометрию выпускного клапана по настоящему изобретению; и

на фиг. 4 показан разрез, иллюстрирующий выпускной конец ингалятора по настоящему изобретению.

Настоящее изобретение предусмотрено, главным образом, как модификация существующего срабатывающего по дыханию клапана, используемого в заменителе сигареты. Базовая конструкция заменителя сигареты показана на фиг. 1 и 2, которые взяты из публикации WO 2011/015825.

Устройство содержит корпус 1, состоящий из основного каркаса 2 и закрывающего элемента 3, показанного на фиг. 1. Он удерживается на месте за счет наклейки 4. Внутри корпуса имеется емкость 5, содержащая вдыхаемый состав.

Срабатывающий по дыханию клапан 7 расположен между выпускным концом 8 и емкостью 5. Срабатывающий по дыханию клапан расположен таким образом, чтобы, когда пользователь затягивается на выпускном конце 8, срабатывающий по дыханию клапан 7 открывался, чтобы можно было вдохнуть состав из емкости 5.

Корпус на выпускном конце имеет два отверстия. Первое из отверстий - это отверстие 9 для затяжки, которое сообщается с камерой 10, как будет описано далее подробно, а второе отверстие - это выпускное отверстие 11, из которого распределяется вдыхаемый состав, что также будет описано подробно далее.

Выпускной путь 13 образован между емкостью 5 и выпускным отверстием 11.

Участок выпускного пути 13 предусмотрен деформируемым трубчатым элементом 14. Этот трубчатый элемент перемещается между закрытым положением, показанным на фиг. 1, и открытым положение, показанным на фиг. 2, посредством устройства, которое будет описано далее.

Это устройство содержит шарнирно установленную лопатку 15 и мембрану 16. Шарнирно установленная лопатка содержит шарнир 17 на конце, ближнем к выпускному концу 8, и центральное усиливающее ребро 18, проходящее вдоль его длины и сужающееся от выпускного конца. Около средней точки лопатка 15 предусмотрена с выемкой 19 для приема пружины 20, которая смещает ее в закрытое положение, показанное на фиг. 1. Ниже выемки 19 расположен зажим 21 с треугольным сечением, который предназначен для приложения усилия, предусмотренного лопаткой 15, к деформируемой трубке 14 поверх узкой области. Лопатка 15 поддерживается диафрагмой 16, которая уплотнена на корпусе на его концах 22, 23. Это уплотняет камеру 10 кроме отверстия 9 для затяжки.

Нижняя сторона 24 мембраны 16 открыта для атмосферного давления, поскольку существует путь утечки через корпус 1, который не показан на чертежах, поскольку он продолжается вокруг выпускного пути 1 и, следовательно, не показан в плоскости фиг. 1 и 2.

При затяжке пользователя на выпускном конце 8 с устройством в компоновке, показанной на фиг. 1, путь затяжки сообщается за счет отверстия 9 для затяжки с камерой 10 через отверстия 25, тем самым снижая давление в этой камере. Это заставляет лопатку 15 подниматься против действия пружины 20 до положения, показанного на фиг. 2, деформируя диафрагму в компоновке, показанной на фиг. 2, и поднимая зажим 21, чтобы открыть деформируемую трубку, тем самым пропуская вдыхаемый состав из емкости 5 вдоль выпускного пути 13 через деформируемую трубку 14 и наружу через выпускное отверстие 11. Степень затяжки пользователя будет определять степень, до которой перемещается лопатка 15, и, следовательно, количество состава, которое принимает пользователь. Когда пользователь перестает затягиваться, атмосферное давление будет восстанавливаться в камере 10 через отверстие 9 затяжки, и пружина 20 будет возвращать лопатку в положение по фиг. 1, тем самым зажимая трубку 14 и закрывая ее.

В другом примере в публикации WO 2011/015825 выпускное отверстие 11 предусмотрено в том же самом компоненте деформируемой трубки, что и используемый для деформируемого трубчатого элемента 14. Другой пример такого элемента предложен в последней публикации WO 2011/107737 тех же авторов.

Другая модификация срабатывающего по дыханию клапана предложена в находящейся на рассмотрении заявке UK 1215278.1. В этой модификации нет отверстий 25, чтобы камера 10 была глухой камерой. Отверстия предусмотрены в нижней части сигареты для обеспечения пути воздушного потока поверх нижней стороны мембраны 4, которая обладает выпускным отверстием на выпускном конце 8. Когда пользователь затягивается сигаретой, возникает снижение давления в верхней части камеры и повышение давления в пути воздушного потока на нижней стороне камеры, чтобы открыть клапан.

Настоящее изобретение относится к улучшению геометрии клапана. При этом оно применимо к любому из описанных выше путей потока. Оно применимо к обеим компоновкам, показанным на фиг. 1 и 2, в которых выпускное отверстие является отдельным компонентом относительно деформируемого трубчатого элемента 14, или в которых они скомбинированы в один элемент, как указано выше.

Кроме того, хотя настоящее изобретение приводит к улучшению заменителя сигареты, оно может быть более широко применено к другим типам ингалятора, таким как ингалятор с отмеренной дозой. Кроме того, хотя размер выпускного отверстия клапана является важным параметром настоящего изобретения, клапан может управляться посредством любого известного устройства. Следовательно, им можно управлять вручную или посредством автоматического устройства, а не за счет срабатывания при дыхании. Кроме того, клапан с зажимом может быть заменен, например, компоновкой клапанов с задвижкой.

Настоящее изобретение описано со ссылкой на фиг. 3, на котором показана зажатая трубка с зажимом, в которой применено выпускное отверстие. Трубка 30 с зажимом обладает выпускным отверстием 31 на конце ниже по потоку и закрыта посредством зажима 21 в области около противоположного конца. Точка, в которой она закрыта зажимом, представляет выпускное отверстие 32 клапана, которое обладает максимальной высотой h, измеренной в направлении открывания, когда клапан полностью открыт. Справа от этой точки зажима находится емкость 5, содержащая вдыхаемый состав. Часть емкости составляет правосторонний участок трубки 30 с зажимом, и остальную часть составляет корпус устройства, как указано выше.

Между выпускным отверстием 32 клапана и выходным отверстием 31 расположена расширительная камера 33. Она обладает длиной L по оси и внутренним диаметром D, который измеряется на половине расстоянии вдоль расширительной камеры. Выходное отверстие 31 обладает длиной l и диаметром d.

На фиг. 4 показано, как трубка 30 вводится в ингалятор. Когда это приемлемо, одни же самые номера выносок используются для одних и тех же компонентов, чтобы обозначить компоненты, эквивалентные тем же компонентам, что и описанные выше в отношении фиг. 1 и 2. Кольцевой обод 35, противоположный выходному отверстию 31, сцепляется со ступенькой 36 внутри корпуса 1 для удержания трубки 30 с зажимом.

Закрывание трубки схематично показано на фиг. 4, на котором, в отличие от проникновения в стенку трубки 30 с зажимом, зажим 21 будет, фактически, просто сжимать трубку, как указано выше.

Расстояние x по оси между выходным отверстием 31 и выпускным концом 8 составляет 1,4 мм. Между выходным отверстием 31 и выпускным концом 8 проходит расширяющийся путь 37 потока, который расширяется под углом Θ 51,1°. Это короткое расстояние и широкий угол пути потока предотвращают, насколько это возможно, любое столкновение состава, покидающего выпускное отверстие 31 на основной части ингалятора.

Ингалятор обладает объемом емкости приблизительно 1 мл, удерживаемым под давлением 600 кПа. Высота отверстия (h) составляет 0,1 мм в полностью открытом положении. Длина (L) составляет 7,4 мм, и диаметр (D) составляет 0,94 мм. Выходное отверстие обладает длиной (1) 0,5 мм и внутренним диаметром (d) 0,2 мм.

1. Ингалятор, содержащий емкость с вдыхаемым составом, выпускной клапан для управления потоком состава из емкости, причем выпускное отверстие клапана обладает максимальным размером h, измеряемым в направлении открывания, когда он полностью открыт; расширительную камеру ниже по потоку относительно клапана, обладающую длиной L и диаметром D, измеренным на половине расстояния вдоль расширительной камеры; и выходное отверстие на расположенном ниже по потоку конце расширительной камеры, при этом отверстие обладает длиной l и диаметром d; причем:

0,1<h/d<1,0

0,05<h/D<0,25

1<D/d<10

5<L/D<15

0,1<l/d<5

2. Ингалятор по п. 1, в котором h/d составляет от 0,2 до 0,9 и более предпочтительно по существу 0,5.

3. Ингалятор по п. 1 или 2, в котором h/D составляет от 0,07 до 0,2 и более предпочтительно от 0,08 до 0,15.

4. Ингалятор по п. 3, в котором h/D составляет от 0,092 до 0,143 и наиболее предпочтительно 0,11.

5. Ингалятор по п. 1, в котором D/d составляет от 2 до 7 и более предпочтительно от 3 до 6.

6. Ингалятор по п. 5, в котором D/d составляет от 4 до 5 и наиболее предпочтительно по существу 4,5.

7. Ингалятор по п. 1, в котором L/D составляет от 6 до 13, предпочтительно от 7 до 10 и более предпочтительно от 7,65 до 8,30.

8. Ингалятор по п. 1, в котором расширительная камера сужается от выпускного отверстия клапана.

9. Ингалятор по п. 8, в котором сужение происходит под углом наклона от 0 до 30°, предпочтительно от 9 до 10° и наиболее предпочтительно по существу под углом 2°.

10. Ингалятор по п. 1, в котором l/d составляет от 1 до 4, более предпочтительно от 2 до 3 и наиболее предпочтительно по существу 2,25.

11. Ингалятор по п. 1, в котором выпускной клапан представляет собой клапан с зажимом, в котором клапанный элемент зажимает деформируемую трубку с выпускным отверстием размером h, представляющим максимальную высоту открывания в точке зажима.

12. Ингалятор по п. 11, в котором деформируемая трубка также обеспечивает расширительную камеру и выпускное отверстие.

13. Ингалятор по п. 1, в котором выпускной клапан представляет собой срабатывающий по дыханию клапан.

14. Ингалятор по п. 1, причем ингалятор представляет собой заменитель сигареты.

15. Ингалятор по п. 1, в котором вдыхаемый состав содержит никотин и газ-вытеснитель.

16. Ингалятор по п. 1, в котором 0,05<h<1 мм и предпочтительно 0,05<h<0,6 мм.

17. Ингалятор по п. 1, в котором 0,15<d<0,25 мм.

18. Ингалятор по п. 1, в котором 0,6<D<0,12 мм.

19. Ингалятор по любому из предшествующих пунктов, в котором 7,0<L<7,8 мм.

20. Ингалятор по п. 1, в котором 0,40<l<0,5 мм.

21. Ингалятор по п. 1, в котором выпускное отверстие клапана находится на расстоянии меньше 10 мм, предпочтительно меньше 5 мм и более предпочтительно меньше 3 мм от выпускного конца ингалятора.

22. Ингалятор по п. 21, в котором от выпускного отверстия клапана и выпускного конца имеется расширяющийся путь потока с углом по меньшей мере 10°.