EP2773409A1 - Inhalator sowie verfahren zum erzeugen eines aerosols - Google Patents
Inhalator sowie verfahren zum erzeugen eines aerosolsInfo
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Definitions
- the invention relates to an inhaler, in particular for generating an aerosol. Furthermore, the invention relates to a method for producing an aerosol by means of a
- Metered aerosols are known. These are used, for example, as an asthma spray.
- the inhaler used for this purpose comprises a spray head, over which a particle-containing mist is released. This way you can talk about the
- Particle mist active ingredients through the lungs particularly quickly enter the bloodstream.
- Metered dose inhalers due to their particle size quite quickly, which means that the desired dosage is only achieved if the user agrees to inhalation well on the spray.
- nicotine-containing metered dose inhalers For smoking cessation, especially as a substitute for cigarettes, nicotine-containing metered dose inhalers are known. However, such nicotine-containing metered dose inhalers have so far often not achieved the desired effect. This could be because nicotine is primarily absorbed through the lungs when smoking.
- known inhalers for producing aerosols generally produce particles of at least 5 ⁇ m in size. Such particles are not respirable and do not enter the alveoli. Rather, the particles predominantly settle in the throat and sometimes even in the bronchi. Thus, nicotine can be absorbed by the body, which reduces withdrawal symptoms. However, due to the slower absorption, the user does not experience the kick typical of smoking due to a rapid increase in nicotine in the blood.
- Chamber is sprayed. In this chamber, the Speed of the particles due to the longer
- Metered aerosols usually due to the high pressure with which escape the particles of the spray as well as due to the particle velocity, the temperature of the mist is relatively low, especially well below
- the invention is based on the object to provide an inhaler and a method for producing an aerosol, in which can be easily generate aerosols with improved lung compliance. It is further an object of the invention that
- the invention relates to an inhaler. This is
- Dosage aerosol or an asthma medication includes for this purpose a container with a nicotine-containing solution.
- a propellant is used to generate an aerosol, which produces an aerosol in a nozzle in a manner known per se to a person skilled in the art.
- the inhaler comprises a spray head with a nozzle.
- At least one is in front of the nozzle
- the volume of a fluid channel between the nozzle and the filter membrane is less than half as large, preferably less than a quarter of the volume of a spray of the
- Speed of the particles can be reduced without causing blockages of the filter membrane or the retention of aerosol particles.
- a filter membrane in particular a nonwoven or
- Screen fabric which is in particular made of plastic, can be used.
- the filter membrane preferably has a middle one
- the average pore diameter should be at least 5 times larger such as the mean particle size of the active ingredient contained in the suspension.
- the filter membrane preferably has an open area which is at most five times, more preferably at most twice, and most preferably at most 1.5 times the cross-sectional area which the nozzle has, from which the aerosol flows out. It is particularly preferred that the open area of the
- Filter membrane substantially corresponds to the cross-sectional area of the nozzle.
- the cross-sectional area of the membrane and the open area of the membrane can be achieved depending on the solution or suspension used that a large part of the droplet formation takes place on the filter membrane.
- the open area of the filter membrane is between _5 and 25% of the total area of the filter membrane.
- the open area of the filter membrane can be between 2 and 60%
- a filter membrane with a diameter of 0.5 to 3 mm is preferably used.
- a perforated plate is used as filter membrane, wherein the holes the perforated plate are at least partially inclined so that the spray is divided into individual beams, which meet at a distance from the perforated plate.
- the perforated plate with one or more peripheral rings which are inclined relative to the central axis of the perforated plate in such a way that the divided aerosol is focused, as it were, in front of the inhaler at a distance of a few centimeters. This leads to collisions and turbulences in the area in which particles meet, what the middle
- the trained as a perforated plate filter membrane can also be combined with other layers, in particular nonwoven layers.
- Filter membrane small than the average particle size of an aerosol generated by the nozzle.
- an aerosol is first generated by means of a nozzle, which is accelerated in the direction of the filter membrane or pressed through the filter membrane. Due to the finer pores of the filter membrane, a smaller average particle diameter can be achieved in the aerosol leaving the membrane than by means of the nozzle. So can easily be respirable
- Particles with an average particle size of already 1 ym are already respirable. Depending on the aerosol used, however, it is already inhaled while the aerosol is being inhaled and flows in the direction of the lungs again
- a filter membrane is thus understood in particular to be any structure, in particular planar structure, which has holes which have a diameter which is smaller than the mean particle size of the aerosol, ie in particular pores in the sense of holes with an average diameter of less than 5 ⁇ m.
- the filter membrane may in particular be formed as a nonwoven, which has a three-dimensional open-pored structure.
- a screen mesh is also conceivable. The inventor has also found that in addition to a reduction of the particle size it surprisingly also to a significant reduction in the
- the aerosol cloud generated by the inhaler according to the invention therefore has a higher residence time than is the case with known inhalers.
- particles can be produced which on average have less than half the speed, like the particles that enter the filter membrane.
- the particles Due to the lower speed, the particles are easier to inhale. As a rule, a larger proportion of the particles produced reaches the lungs and the use of the inhaler is simplified for the user in such a way that the spray must be less accurately coordinated with the inhalation.
- the velocity of the aerosol particles, as they exit the nozzle, is typically between 30 and 100 m / s.
- Through the filter membrane is preferably the
- Aersol is actually inhaled in an aerosol cloud and how much of the active substance it contains depending on
- An advantage of the use of a filter membrane is that it can be made very compact and immediate in front of a nozzle, from which an aerosol emerges, can be arranged.
- the distance is the
- Filter membrane in front of the nozzle less than 10 millimeters.
- at least two filter membranes with different are in front of the nozzle
- Diameter arranged.
- first filter membrane in which particles having an average particle size of more than 2 ⁇ m are initially produced.
- the last filter membrane used should have an average pore size of less than 0.5 ym.
- the aerosol is partially pressed by different filter membranes or by a different number of filter membranes. It is by means of this embodiment of the invention
- Spray impulse contain on the one hand a particle fraction, which is respirable and the "Kick" popular with smokers triggers. Another fraction of particles is so large that these predominantly in the bronchi or in the
- Pharynx be resorbed. Over the slow absorption there can be achieved a long-lasting high nicotine level in the blood after generating the kicks, which leads to the fact that the smoker only after a long time the
- respirable is respirable. It has been found that due to the usually not optimal coordination of spraying and inhalation also a part of respirable particles remain in the oropharynx and over there
- the filter membranes can, as provided in a particular embodiment of the invention,
- a filter membrane occupies a smaller surface area than the other
- Filter membrane with smaller, average pore diameter occupies a smaller surface area, this can contain almost any shaped recesses.
- the filter membrane with larger pore diameter is behind this
- One part of the particles thus passes through two filter membranes, whereas against another part of the particles only the filter membrane with a larger pore diameter is created.
- the filter membranes can be used as a layer package
- a filter membrane package which preferably has substantially the contour of a circle, by means of a ring in a housing. This is how a simple and inexpensive way to inhale
- the spray head of the inhaler comprises filter membranes with at least three
- the spray head may also contain four or more superimposed filter membranes.
- at least one filter membrane is connected to a support layer which has a larger pore diameter than the filter membrane.
- the support layer which also acts as a filter membrane
- the thickness of the filter membrane can be reduced, which reduces the flow resistance of the layer package.
- a support layer is used which
- the support layer has at least three times, preferably at least five times the pore diameter of the filter membrane. Furthermore, the support layer preferably has twice, and more preferably at least three times, the thickness of the filter membrane.
- the at least one filter membrane can both be
- a filter membrane is arranged on both sides of the support layer.
- the layer package can for example be clamped edge side, glued or welded, or glued surface or selectively or welded.
- Aerosol is usually between 4 and 10 ym.
- the inhaler is with a nicotine-containing solution at a concentration of 0.3-20 mg / ml, preferably 1 - 10 mg / ml and more preferably 4 to 8 mg / ml filled.
- the inhaler is preferably designed such that a spray contains 0.05 to 0.5 mg, preferably 0.1 to 0.3 mg, of nicotine.
- the inhaler is filled with a solution which contains at least one organic acid, in particular acetylsalicylic acid, ascorbic acid, citric acid and / or malic acid.
- an acid reduces the pH of the solution, in particular the nicotine-containing solution. So it is particularly possible, an aerosol with a pH of less than 7.5; preferably less than 7,
- the acid can serve as a flavoring.
- the acid may also serve as an active ingredient to concurrently the arteries
- the solution used for the inhaler contains an organic or
- the solution preferably contains carbonates and / or bicarbonates. Particularly preferably, the solution contains alkali metal bicarbonates and most preferably sodium bicarbonate.
- the content of bicarbonate is preferably 10 to 50 mg / ml, preferably 25 to 45 mg / ml. This is advantageous because, in an aqueous environment, especially on the oral mucosa, a pH of 6.5 to 7 can be obtained. This pH is beneficial for the uptake of nicotine via the oral mucosa.
- the addition of carbonates can serve as a buffer for the pH, in particular with the simultaneous addition of an acid
- the solution contains ascorbic acid as organic acid.
- a content of ascorbic acid of 20 to 75 mg / ml, preferably 27 to 65 mg / ml and most preferably from 30 to 45 mg / ml has been found to be particularly advantageous.
- a spray thus preferably contains 0.5 to 1.5 mg
- the smoker When ascorbic acid is used, the smoker receives the vitamin C, which is particularly important for smokers, when using the inhaler.
- inhaler according to the invention can also be used for the following exemplified active substances or combinations thereof:
- Bupropion cathine (D-norpseudoephedrine), cathinone ( ⁇ -ketoamphetamine), chlorpheneramine, dibucaine, dimemorphan dimethyltryptamine, diphenhydramine, ephedrine, hordenine,
- Hyoscyamine i35coline, levorphanol, lobeline, mescaline, mesembrine, mitragynine, muscarine, parahydroxyamphetamine, Procaine, pseudoephedrine, pyrilamine, raclopride, ritodrine, scopolamine, sparteine (lupinidine), ticlopidine, 1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline, anabasine, anatabine, cotinine,
- the invention further relates to a method for producing an aerosol, wherein an aerosol is generated by means of a nozzle, in which a valve is opened and the aerosol flows out of the nozzle and then passes through a filter membrane.
- the aerosol after the nozzle preferably passes through a fluid channel which leads to the filter membrane and whose volume is so small that a pressure builds up in the fluid channel which at least partially prevents aerosol formation in the fluid channel. A part of the aerosol thus arises only when the still liquid aerosol leaves the filter membrane.
- the invention further relates to a method for producing an aerosol, in particular by means of an inhaler as described above. In this case, an aerosol with an average particle size of more than 3 ym is generated by means of a nozzle, which is separated by at least two filter membranes with different mean
- Pore diameter is pressed, the same as before
- a first fraction having an average particle size of less than 1.5 ⁇ m and another fraction having an average particle size of more than 2 ⁇ m are produced.
- the invention further relates to the use of an inhaler described above for producing an aerosol having at least 2 fractions of particles with different average particle size, wherein
- the average particle size of a fraction differs by at least 0.5, preferably at least 1 ym, from the particle size of the other fraction.
- the particle sizes can, for example, by means of
- Laser interferometry can be determined.
- FIGS. 1 to 17 DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be described below with reference to the drawings, FIGS. 1 to 17, with reference to FIG.
- FIG. 1 shows, schematically illustrated, a sectional view of the spray head of an embodiment of a
- Components such as reservoir, actuators, etc., which are not shown in detail below, as these are known from the prior art, for example of metered dose inhaler containers for asthma.
- the spray head 1 has a housing 2. Via a nozzle 3, an aerosol with a mean particle size of over 4 ym is pumped into a chamber. In the area of the nozzle 3, the chamber 4 has a diameter of a few millimeters and widens in the direction of a membrane packet consisting of the filter membranes 5 to 8. There is the
- the filter membranes 5 to 8 are inserted into the housing 2 and are fixed by the ring 9 inserted in the housing 2. This ring can be clamped, glued or
- a membrane with a mean pore diameter of this embodiment 2 ym In the membrane packet is arranged as a first filter membrane 5, a membrane with a mean pore diameter of this embodiment 2 ym. This extends over the entire diameter. Then follows the membrane 6 with a very small average pore diameters of 0.25 ym. However, this membrane only occupies part of the area of the membrane packet. On the membrane 6 followed by membrane 7 with a middle
- Membrane can pass through more or less unhindered. In the overlap region of the membrane 5 with the membrane 7, that is, at the locations where the membrane 6 is not arranged in the membrane 7, the leaked from the membrane 5 particles pass through the filter membrane 7. On the
- Filter membrane 7 follows the filter membrane 8 with a
- Layer a filter membrane is arranged, which occupies the entire surface area of the membrane packet, since this serves as a support for the other membranes.
- the particles produced by the nozzle 3 can thus be divided into three particle fractions
- a part of the particles passes through the membrane 6 as well as the other membranes that are in contact and have a decreasing diameter.
- the fraction of particles that passes through all the filter membranes has the smallest mean particle diameter.
- Pore diameter can be almost any
- Particle size distribution can be adjusted.
- a further nozzle 10 is provided, via which a propellant is injected into the chamber 4.
- a propellant is injected into the chamber 4.
- this propellant which preferably in a separate
- Container of the inhaler is introduced, 4 pressure is generated in the chamber, which causes the particles generated by the nozzle 3 are pressed through the membrane package.
- Fig. 2 shows the membrane package shown in Fig. 1 in plan view
- the illustration in Fig. 1 is a
- the filter membranes 6 and 7 comprise a circular central part, which is held by webs extending to the ring in which the
- Membrane packages is held extend. Between these webs is the area in which the respective filter membrane is recessed, so that the particles do not pass through the respective filter membrane.
- the first filter membrane 5 after the nozzle which has the shape of a circle, can first be seen in FIG. This has a mean pore diameter of 2 ym.
- Fig. 4 shows the subsequent membrane 6, which has a circular central region, on which webs extend, which can be clamped between ring and housing (shown in Fig. 1).
- Fig. 5 shows the following membrane 7 with an average pore diameter of 0.5 ym. This corresponds in the
- Fig. 6 shows the last membrane 8 of the filter membrane package, which is circular in shape with a mean pore diameter of 1 ym.
- Fig. 7 shows an example calculated
- Membrane package It can be seen that the theoretical particle sizes are between 0.5 and 2.3 ⁇ m and in particular that a large part of the particles has an average particle size of less than 1 ⁇ m.
- Fig. 8 shows a further embodiment of the invention, in which between the filter membranes 12 and 14 a
- Support layer 13 is arranged.
- the support layer 13 serves for the mechanical stabilization of the filter membranes 12 and 14.
- the filter membranes 12 and 14 may therefore be made particularly thin without the risk of tearing exists. As a result, the flow resistance of the sandwich composite thus provided is reduced.
- the support layer 13 is also a filter membrane, which however is thicker and has a substantially larger pore diameter.
- Pore diameters are used with a diameter between 0.5 ym and 5 ym, whereas the support layer has a pore diameter of about 20 ym. Despite its thickness, the support layer therefore provides little resistance to the particles of the aerosol.
- the sandwich composite for example, along the
- the sandwich composite shown in FIG. 8, comprising the filter membrane layers 12 and 14 and the support layer 13, is integrated in the housing 2.
- the sandwich composite of the layers 12, 13 and 14 is clamped by means of the ring 9 in the housing 2.
- the ring 9 comprises at least one bead 15, which engages in a corresponding groove of the housing 2. It is understood that in addition to or alternatively the sandwich composite can also be glued or welded in addition to a clamp connection.
- FIG. 10 shows a further embodiment of the invention, in which a part of the housing with the at least one filter membrane is fastened in a detachable carrier 16.
- FIG. 10 otherwise corresponds to the embodiment of FIG. 9, wherein it can be seen that in particular the attachment of the filter membrane can also be done in other ways.
- the housing 2 in this embodiment comprises a removable carrier 16.
- the lower comprises
- Housing part front side a diameter-tapered section with an external thread.
- the carrier 16 includes an internal thread, so that the two housing parts via the thread 17 are joined together.
- Carrier can also be designed removable in other ways, for example by means of a clamping or
- the carrier 16 may have a structured outer side for better gripping and / or means to remove the carrier 16 by means of a handling tool.
- the carrier 16 is without use of a
- Filter membrane such as when aerosol drops
- Aerosol formation takes place mainly on the flow side behind the filter membrane.
- a housing 2 with a receptacle 19 for a commercial aerosol vial which has a diameter of 0.5 to 2 mm.
- the slightly oblique shot 19 goes into one
- Fluid channel 18 via. At the end of the fluid channel, in which this on a
- Diameter of 3 to 5 mm expands, is fixed by means of the ring 9 designed as a nonwoven filter membrane. This has a mean pore diameter of 10 to 20 ym.
- the volume of the fluid channel 18 is now dimensioned such that the volume of the aerosol of a spray at
- Standard conditions according to SATP is at least five times that.
- the open area of the filter membrane 5 is dimensioned such that it is at most twice as large as the inside diameter of the nozzle (not shown) used in the receptacle 19 of the aerosol vial.
- the filter membrane 5 still has a much larger diameter than the nozzle, since the open area is only about 5 to 15% of the total area.
- Propellant remains in the liquid state and there is an aerosol formation after passing through the filter membrane 5.
- Fig. 12 another embodiment will be explained. This essentially corresponds to the components of FIG. 11.
- Embodiment a perforated plate with inclined channels 21 used. Via the channels 21, the spray is divided into several beams and at some distance in front of the inhaler
- a fleece 23 may be used to provide finer pores in front of the filter membrane 5 formed as a perforated plate 20.
- Both the nonwoven 23 and the perforated plate 20 are fixed by the ring 9.
- Fig. 13 shows how the spray is divided and focused by the perforated plate 20 into a plurality of beams.
- Aerosols which slows down the speed.
- FIGS. 15 and 16 show different ones
- Fig. 15 shows an alternative embodiment of a perforated plate with a central hole, which is exactly perpendicular to
- the perforated plate is arranged and that extend around eight more oblique holes, which focus the split into multiple jets of spray.
- Fig. 16 only four holes are arranged around the central hole, but the diameter of the holes is slightly thicker. Even when using a perforated plate as a filter membrane, the total open area should be a maximum of twice as large as the inner surface of the inner diameter of the nozzle, from which the aerosol emerges.
- Fig. 17 shows two tables of results of one
- Pulmonary function tests in which a subject has taken by inhaler the same amount of the active substance salbutamol, a bronchospasmolytic.
- Table 1 shows the subjects' values using a conventional inhaler comprising only a nozzle but not a membrane.
- Table 2 shows the values of the subject, with a
- Inventive inhaler was used with a membrane which was used as a nonwoven with an average pore size of 15 ym is formed.
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Inhalator mit einer Sprühdüse, vor der eine Filtermembran angeordnet ist.
Description
Inhalator sowie Verfahren zum Erzeugen eines Aerosols
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Inhalator, insbesondere zur Erzeugung eines Aerosols. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen eines Aerosols mittels eines
Inhalators .
Hintergrund der Erfindung Dosieraerosole sind bekannt. Diese werden beispielsweise als Asthmaspray verwendet. Der dafür verwendete Inhalator umfasst einen Sprühkopf, über den ein partikelhaltiger Nebel abgegeben wird. Auf diese Weise können über den
Partikelnebel Wirkstoffe über die Lunge besonders schnell in die Blutbahn gelangen.
Erzeugung und Verabreichung von Dosieraerosolen ist problematisch. So setzen sich die Partikel bekannter
Dosieraerosole aufgrund ihrer Partikelgröße recht schnell ab, was dazu führt, dass die gewünschte Dosierung nur dann erzielt wird, wenn der Benutzer das Einatmen gut auf den Sprühstoß abstimmt.
Dies führt dazu, dass bei bekannten Inhalatoren in der Regel nur 10-20% des in einem Sprühstoff enthaltenen
Wirkstoffes die Lungen des Anwenders erreichen.
Zur Raucherentwöhnung, insbesondere als Ersatzmittel für Zigaretten, sind nikotinhaltige Dosieraerosole bekannt. Derartige nikotinhaltige Dosieraerosole erzielen bislang aber oft nicht die gewünschte Wirkung. Dies könnte daran liegen, dass Nikotin beim Rauchen in erster Linie über die Lunge resorbiert wird.
Bekannte Inhalatoren zur Erzeugung von Aerosolen erzeugen aber in der Regel Partikel in einer Größe von mindestens 5 ym. Derartige Partikel sind nicht lungengängig und gelangen nicht in die Alveolen. Vielmehr schlagen sich die Partikel überwiegend im Rachen sowie teilweise auch noch in den Bronchien nieder. So kann zwar auch Nikotin vom Körper resorbiert werden, was Entzugserscheinungen vermindert. Aufgrund der langsameren Resorption stellt sich für den Benutzer aber nicht der beim Rauchen typische Kick durch einen schnellen Anstieg des Nikotins im Blut ein.
Weiter ist problematisch, dass bei Dosieraerosolen die vom Sprühkopf erzeugten Partikel in der Regel mit recht hoher Geschwindigkeit aus der Düse austreten. Dies hat zur Folge, dass diese aufgrund ihrer hohen Geschwindigkeit auf den Schleimhäuten auftreffen und dort hängen bleiben, mithin nicht in die Lunge gelangen. Des Weiteren ist die
Verweilzeit der Partikel in einer Aerosolwolke recht kurz, was es erforderlich macht, dass die Abgabe des Sprühstoßes und das Einatmen gut aufeinander abgestimmt sind. Um das Einatmen des Aerosols zu erleichtern, ist es daher aus der Praxis bekannt, dass das Aerosol in eine großvolumige
Kammer gesprüht wird. In dieser Kammer kann sich die
Geschwindigkeit der Partikel aufgrund des längeren
zurückzulegenden Wegs verlangsamen und der Verwender kann sodann die in der Kammer befindliche Aerosolwolke einatmen, wobei die vorstehend beschriebene Abstimmung des Einatmens auf den Sprühstoß nicht mehr in gleichem Maße erforderlich ist. Nachteilig ist aber, dass eine derartige Kammer ein Inhalator mit entsprechend großen Abmessungen erforderlich macht, so dass dieser zum Mitführen äußerst unpraktisch ist .
Ein weiteres Problem ist, dass bei bekannten
Dosieraerosolen in der Regel aufgrund des hohen Drucks mit dem die Partikel des Sprühstoßes austreten sowie aufgrund der Partikelgeschwindigkeit, die Temperatur des Nebels relativ gering ist, insbesondere deutlich unter
Körpertemperatur liegt, selbst wenn der Inhalator im
Wesentlichen Körpertemperatur hat.
Dies kann in vielen Fällen zu einer verschlechterten
Aufnahmefähigkeit der Lunge für den Wirkstoff führen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Inhalator sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Aerosols bereit zu stellen, bei welchem sich auf einfache Weise Aerosole mit einer verbesserten Lungengängigkeit erzeugen lassen. Es ist weiter eine Aufgabe der Erfindung, die
Geschwindigkeit der Aerosolpartikel auf einfache Weise zu reduzieren .
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung wurde bereits durch einen Inhalator nach Anspruch 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der
Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen. Die Erfindung betrifft einen Inhalator. Dieser ist
insbesondere zur Abgabe eines nikotinhaltigen
Dosieraerosols oder eines Asthmamedikaments ausgebildet und umfasst hierfür einen Behälter mit einer nikotinhaltigen Lösung .
Bei einer Ausführungsform handelt es sich um ein Pumpspray, bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird zum Erzeugen eines Aerosols ein Treibmittel verwendet, welches in einer Düse in einer an sich dem Fachmann bekannten Art und Weise ein Aerosol erzeugt.
Der Inhalator umfasst einen Sprühkopf mit einer Düse.
Gemäß der Erfindung ist vor der Düse zumindest eine
Filtermembran angeordnet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Volumen eines Fluidkanals zwischen Düse und Filtermembran weniger als halb so groß, vorzugsweise weniger als ein Viertel so groß wie das Volumen eines Sprühstoßes des
Inhalators bei Standardbedingungen nach SATP (entsprechend 25°C und 1, 013 bar) .
Der Aerosolbildung liegt der Effekt zugrunde, dass sich beim Überführen des Treibmittels in dem gasförmigen Zustand fein verteilte Tropfen bilden.
Beträgt nun das gesamte Volumen des Fluidkanals von der Düse, aus welcher das noch flüssige Aerosol nach Öffnen des Ventils ausströmt wesentlich weniger als das Volumen der Aerosolwolke, bei welcher das Treibmittel in den
gasförmigen Zustand übergegangen ist, so bleibt ein großer Teil des Treibmittels im Fluidkanal flüssig, so dass eine Aerosolwolke erst bei Verlassen der Filtermembran entsteht.
Auf diese Weise kann auf sehr einfache Weise die
Geschwindigkeit der Partikel reduziert werden, ohne dass es zu Verstopfungen der Filtermembran oder dem Festhalten von Aerosolpartikeln kommt.
Als Filtermembran kann insbesondere ein Vlies oder
Siebgewebe, welches insbesondere aus Kunststoff ausgebildet ist, verwendet werden.
Die Filtermembran hat vorzugsweise ein mittleren
Porendurchmesser zwischen 1 ym und 50 ym, besonders
bevorzugt zwischen 2 ym und 20 ym.
Bei Verwendung einer Suspension, bei welcher der Wirkstoff als Feststoff vorliegt, sollte der mittlere
Porendurchmesser größer sein, als die mittlere
Partikelgröße der Suspension. Vorzugsweise sollte der mittlere Porendurchmesser mindestens 5 mal so groß sein,
wie die mittlere Partikelgröße des in der Suspension enthaltenen Wirkstoffes.
Die Filtermembran hat vorzugsweise eine offene Fläche, die maximal das fünffache, besonders bevorzugt maximal das zweifache und ganz besonders bevorzugt maximal das 1,5- fache der Querschnittsfläche beträgt, welche die Düse hat, aus der das Aerosol ausströmt. Besonders bevorzugt ist, dass die offene Fläche der
Filtermembran im Wesentlichen mit der Querschnittsfläche der Düse korrespondiert.
Über die Dimensionierung des Volumens des Fluidkanals , die Querschnittsfläche der Membran sowie die offene Fläche der Membran kann je nach verwendeter Lösung oder Suspension erreicht werden, dass ein großer Teil der Tröpfchenbildung an der Filtermembran erfolgt. Vorzugsweise beträgt die offene Fläche der Filtermembran zwischen _5 und 25% der Gesamtfläche der Filtermembran. Je nach verwendetem Treibmittel und abhängig davon, ob es sich um eine Suspension oder eine Lösung handelt, kann die offene Fläche der Filtermembran zwischen 2 und 60%
vorzugsweise zwischen 3 und 50% der Gesamtfläche betragen.
Bei einem Düsendurchmesser zwischen 0,2 und 0,7mm wird vorzugsweise eine Filtermembran mit einem Durchmesser von 0,5 bis 3mm verwendet.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als Filtermembran eine Lochplatte verwendet, wobei die Löcher
der Lochplatte zumindest teilweise derart schräg gestellt sind, dass der Sprühstoß in einzelne Strahlen aufgeteilt wird, welche sich beabstandet von der Lochplatte treffen. Es ist insbesondere vorgesehen, die Lochplatte mit einem oder mehreren umlaufenden Ringen zu versehen, die gegenüber der Mittelachse der Lochplatte derart schräg gestellt sind, dass der aufgeteilte Sprühstoß quasi vor dem Inhalator im Abstand von einigen Zentimetern fokussiert wird. So kommt es zu Kollisionen und Verwirbelungen in dem Bereich, in welchem sich Partikel treffen, was die mittlere
Geschwindigkeit der Partikel auf einfache Weise reduziert.
Die als Lochplatte ausgebildete Filtermembran kann auch mit weiteren Schichten, insbesondere Vliesschichten kombiniert werden .
Vorzugsweise ist der mittlere Porendurchmesser der
Filtermembran kleine als die mittlere Partikelgröße eines von der Düse erzeugten Aerosols.
Es wird also zunächst mittels einer Düse ein Aerosol erzeugt, welches in Richtung der Filtermembran beschleunigt wird oder durch die Filtermembran hindurch gepresst wird. Aufgrund der feineren Poren der Filtermembran kann in dem Aerosol, welches die Membran verlässt, ein kleinerer mittlerer Partikeldurchmesser erreicht werden als mittels der Düse. So können auf einfache Weise lungengängige
Partikel mit einem mittleren Partikeldurchmesser von kleiner als 1,5 ym, bevorzugt kleiner als 1 ym und
besonders bevorzugt kleiner als 0,5 ym erzeugt werden.
Partikel mit einer mittleren Partikelgröße von bereits 1 ym sind zwar bereits lungengängig. Je nach verwendetem Aerosol kommt es aber bereits während das Aerosol eingeatmet wird und in Richtung Lunge strömt wiederum zu einer
Agglomeration der Partikel, so dass die mittlere
Partikelgröße steigt. Daher wird vorzugsweise die
vorstehend genannte besonders kleine Partikelgröße erzeugt. Insbesondere bei der Verabreichung von Nikotin, aber auch von anderen Wirkstoffen ist es von Vorteil, wenn die
Partikel besonders tief in die Lunge eindringen, da der pH- Wert des Aerosols eine immer geringere Rolle spielt, je tiefer die Partikel in die Lunge gelangen.
Unter eine Filtermembran wird also insbesondere jegliches Gebilde, insbesondere Flächengebilde, verstanden, welches Löcher aufweist, die einen Durchmesser haben, der kleiner ist als die mittlere Partikelgröße des Aerosols, also insbesondere Poren im Sinne von Löchern mit einem mittleren Durchmesser von weniger als 5 ym.
Die Filtermembran kann insbesondere als Vlies ausgebildet sein, welches eine dreidimensional offenporige Struktur aufweist. Auch ein Siebgewebe ist denkbar. Der Erfinder hat darüber hinaus herausgefunden, dass neben einer Reduzierung der Partikelgröße es in überraschender Weise auch zu einer deutlichen Herabsetzung der
Geschwindigkeit der Aerosolpartikel kommt. Die durch den erfindungsgemäßen Inhalator erzeugte Aerosolwolke hat daher eine höhere Verweilzeit als dies bei bekannten Inhalatoren der Fall ist. Insbesondere können Partikel erzeugt werden, die im Mittel weniger als die halbe Geschwindigkeit haben,
wie die Partikel, die in die Filtermembran eintreten.
Aufgrund der geringeren Geschwindigkeit können die Partikel leichter eingeatmet werden. In der Regel gelangt ein größerer Anteil der erzeugten Partikel bis in die Lunge und für den Benutzer wird die Verwendung des Inhalators dahin gehend vereinfacht, dass der Sprühstoß weniger exakt mit dem Einatmen koordiniert werden muss.
Die Geschwindigkeit der Aerosolpartikel beträgt, wenn diese aus der Düse austreten, in der Regel zwischen 30 und 100 m/s. Durch die Filtermembran wird vorzugsweise die
Geschwindigkeit auf weniger als 20 m/s, besonders bevorzugt auf weniger als 10 m/s reduziert. Durch die bessere Handhabbarkeit des Inhalators wird auch die Dosierbarkeit wesentlich erleichtert. Es ist nämlich insbesondere bei der Verabreichung von Wirkstoffen über Aerosole problematisch, dass die Bandbreite, wie viel
Aersol einer Aerosolwolke tatsächlich eingeatmet wird und wie viel des darin enthaltenden Wirkstoffs je nach
Zugangsmöglichkeit resorbiert wird, sehr groß ist.
Nicht nur bei Nikotin, sondern insbesondere auch bei
Schmerzmitteln ist deshalb die Verabreichung als Aerosol problematisch. Insbesondere durch die Herabsetzung der
Geschwindigkeit der Partikel wird sichergestellt, dass ein großer Teil des Aerosols auch tatsächlich eingeatmet wird und/oder bis in die Lunge gelangt. Die Gefahr einer Überoder Unterdosierung wird so erheblich reduziert.
Vorteilhaft an der Verwendung einer Filtermembran ist, dass diese sehr kompakt ausgebildet sein kann und unmittelbar
vor einer Düse, aus der ein Aerosol austritt, angeordnet sein kann. Insbesondere beträgt der Abstand der
Filtermembran vor der Düse weniger als 10 Millimeter. Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind vor der Düse zumindest zwei Filtermembranen mit unterschiedlichem
Durchmesser angeordnet. Vorzugsweise wird der
Porendurchmesser von der Düse aus gesehen von, einer
Filtermembran zur nächsten hin kleiner. Der Erfinder hat heraus gefunden, dass eine schrittweise Verkleinerung des mittleren Partikeldurchmessers des Aerosols besser
funktioniert .
Es ist insbesondere vorgesehen, eine erste Filtermembran zu verwenden, bei der zunächst Partikel mit einer mittleren Partikelgröße von mehr als 2 ym erzeugt werden.
Zur Erzeugung einer mittleren Partikelgröße von weniger als 1 ym sollte die letzte verwendete Filtermembran eine mittlere Porengröße von weniger als 0,5 ym haben.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird das Aerosol teilweise durch verschiedene Filtermembranen oder durch eine unterschiedliche Anzahl an Filtermembranen gedrückt. Mittels dieser Ausführungsform der Erfindung ist es
möglich, ein Aerosol mit zumindest zwei Fraktionen von Partikeln mit unterschiedlichen mittleren Durchmessern zu erzeugen . Bei Verwendung einer nikotinhaltigen Lösung kann so der
Sprühstoß zum einen eine Partikelfraktion enthalten, welche lungengängig ist und den bei Rauchern beliebten „Kick"
auslöst. Eine weitere Fraktion von Partikeln ist derart groß, dass diese überwiegend in den Bronchien oder im
Rachenraum resorbiert werden. Über die dortige langsame Resorption kann nach Erzeugen des Kicks ein lang anhaltend hoher Nikotinspiegel im Blut erreicht werden, was dazu führt, dass der Raucher erst nach längerer Zeit das
Verlangen nach einer neuen Dosis Nikotin hat. Auf diese Weise können sich die Angewohnheiten des Rauchers unter Verwendung des Dosieraerosols ändern, so dass langfristig eine komplette Entwöhnung möglich ist.
Es ist bei einer alternativen Ausführungsform aber auch möglich, die Partikel nicht in zwei Fraktionen aufzuteilen, sondern eine mittlere Partikelgröße zu erzeugen die
lungengängig ist. Es hat sich herausgestellt, dass aufgrund der meist nicht optimalen Koordination von Sprühen und Einatmen auch ein Teil von an sich lungengängigen Partikeln im Mund-/Rachenraum verbleiben und über die dort
angeordneten Schleimhäute resorbiert werden.
Die Filtermembranen können, wie es bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist,
hintereinander angeordnet sein, wobei eine Filtermembran einen kleineren Flächeninhalt einnimmt als die andere
Filtermembran .
Insbesondere ist es so möglich, die Filtermembran mit kleinerem Porendurchmesser hinter der Filtermembran mit größerem Porendurchmesser anzuordnen. Damit die
Filtermembran mit kleinerem, mittleren Porendurchmesser einen geringeren Flächeninhalt einnimmt, kann diese nahezu beliebig geformte Aussparungen enthalten. Die Filtermembran
mit größerem Porendurchmesser ist hinter diesen
Aussparungen sozusagen offen.
Ein Teil der Partikel passiert somit zwei Filtermembranen, wohin gegen ein anderer Teil der Partikel lediglich die Filtermembran mit größerem Porendurchmesser erzeugt.
Dennoch können die Filtermembranen als Schichtpaket
hintereinander angeordnet sein, wobei es auch denkbar ist, die Filtermembranen mit einem geeigneten Klebstoff, welcher die Poren nicht versiegelt, zu verkleben oder die
Filtermembranen zu verschweißen.
In Kombination oder alternativ ist, wie es bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, möglich, ein Filtermembranpaket, welches vorzugsweise im Wesentlichen die Kontur eines Kreises hat, mittels eines Rings in einem Gehäuse fest zu klemmen. So lässt sich auf sehr einfache und preiswerte Weise ein Inhalator
bereitstellen, welcher lungengängige Aerosole erzeugt.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Sprühkopf des Inhalators Filtermembranen mit zumindest drei
unterschiedlichen Porengrößen. Diese können nach demselben Prinzip hintereinander gelegt werden und es lassen sich so drei verschiedene Partikelfraktionen erzeugen. Es versteht sich, dass der Sprühkopf auch vier oder mehr übereinander gelegte Filtermembranen enthalten kann. Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist zumindest eine Filtermembran mit einer Stützschicht verbunden, die einen größeren Porendurchmesser als die Filtermembran aufweist.
Die Stützschicht, die ebenfalls als Filtermembran
ausgebildet sein kann, dient in erster Linie aber nicht der Herabsetzung der Partikelgröße oder der Reduzierung der Partikelgeschwindigkeit, sondern stellt die nötige
Stabilität bereit, dass die eigentliche Filtermembran nicht aufgrund des schnell austretenden Aerosols zerreißt. So kann die Dicke der Filtermembran reduziert werden, was den Strömungswiderstand des Schichtpackets herabsetzt. Insbesondere wird eine Stützschicht verwendet, die
mindestens den dreifachen, vorzugsweise mindestens den fünffachen Porendurchmesser der Filtermembran aufweist. Weiter hat die Stützschicht vorzugsweise die doppelte, besonders bevorzugt mindestens die dreifache Dicke wie die Filtermembran.
Die zumindest eine Filtermembran kann sowohl
strömungseingangsseitig als auch strömungsausgangsseitig mit der Stützschicht verbunden sein. Denkbar ist auch, dass beidseitig der Stützschicht eine Filtermembran angeordnet ist .
Das Schichtpaket kann beispielsweise randseitig geklemmt, geklebt oder geschweißt sein, oder flächig oder punktuell verklebt oder verschweißt sein.
Die mittlere Partikelgröße des von der Düse erzeugten
Aerosols beträgt in der Regel zwischen 4 und 10 ym.
Vorzugsweise ist der Inhalator mit einer nikotinhaltige Lösung mit einer Konzentration von 0,3 - 20 mg/ml,
bevorzugt 1 - 10 mg/ml und besonders bevorzugt 4 bis 8 mg/ml gefüllt.
Der Inhalator ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass ein Sprühstoß 0,05 bis 0,5 mg, vorzugsweise 0,1 bis 0,3 mg, Nikotin enthält.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Inhalator mit einer Lösung gefüllt, die zumindest eine organische Säure enthält, insbesondere Acetylsalicylsäure, Ascorbinsäure, Zitronensäure und/oder Apfelsäure.
Durch den Zusatz einer Säure wird der pH-Wert der Lösung, insbesondere der nikotinhaltigen Lösung, herabgesetzt. So ist es insbesondere möglich, ein Aerosol mit einem pH-Wert von weniger als 7,5; vorzugsweise weniger als 7,
besonders bevorzugt weniger als 6,6, bereitzustellen.
Gleichzeitig kann die Säure als Geschmacksstoff dienen.
Weiter kann, im Falle von Acetylsalicylsäure die Säure auch als Wirkstoff dienen, um gleichzeitig der Arterien
verengenden Wirkung des Nikotins entgegen zu wirken. Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die für den Inhalator verwendete Lösung eine organische oder
anorganische Base. Bevorzugt enthält die Lösung Carbonate und/oder Hydrogencarbonate . Besonders bevorzugt enthält die Lösung Alkalihydrogencarbonate und ganz besonders bevorzugt Natriumhydrogencarbonat . Vorzugsweise beträgt der Gehalt an Hydrogencarbonat 10 bis 50 mg/ml, bevorzugt 25 bis 45 mg/ml. Dies ist vorteilhaft, da so im wässrigen Milieu,
insbesondere auf der Mundschleimhaut, ein pH-Wert von 6,5 bis 7 erhalten werden kann. Dieser pH-Wert ist vorteilhaft für die Aufnahme des Nicotins über die Mundschleimhaut. Der Zusatz an Carbonaten kann insbesondere bei gleichzeitigem Zusatz einer Säure als Puffer dienen um den pH-Wert
einzustellen. Nicotin kann als verhältnismäßig schwache Base nicht immer den niedrigen pH-Wert einer zugesetzten Säure wie Ascorbinsäure kompensieren. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung enthält die Lösung Ascorbinsäure als organische Säure. Ein Gehalt an Ascorbinsäure von 20 bis 75 mg/ml, bevorzugt 27 bis 65 mg/ml und ganz besonders bevorzugt von 30 bis 45 mg/ml hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt. Vorzugsweise beinhaltet ein Sprühstoß somit 0,5 bis 1,5 mg
Ascorbinsäure .
Bei Verwendung von Ascorbinsäure wird dem Raucher das insbesondere für Raucher wichtige Vitamin C bei Benutzung des Inhalators zugeführt.
Neben vorstehend genannten Wirkstoffen kann der
erfindungsgemäße Inhalator auch für folgende beispielhaft genannte Wirkstoffe bzw. Kombinationen derselben verwendet werden:
7-Hydroxymitragynin, Amphetamin, Avecolin, Atrophin,
Bupropion, Cathine (D-norpseudoephedrin) , Cathinon (ß- ketoamphetamin) , Chlorpheneramin, Dibucain, Dimemorphan Dimethyltryptamin, Diphenhydramin, Ephedrin, Hordenin,
Hyoscyamin, Isoarecolin, Levorphanol, Lobelin, Mescalin, Mesembrin, Mitragynine, Muscarin, Parahydroxyamphetamin,
Procain, Pseudoephedrin, Pyrilamin, Racloprid, Ritodrin, Scopolamin, Spartein (Lupinidin) , Ticlopidin, 1,2,3,4- Tetrahydroisoquinolin, Anabasin, Anatabin, Cotinin,
Myosmin, Nicotrin, Norcotinin, Nornicotin, Orciprenalin, Propranolol, Terbutalin, Nicorandil, Oxprenolol, Verapamil Lidocain, Epibatidin, 5- (2R) -Azetidinylmethoxy) -2 - Chloropyridin (ABT-594), (S) -3-Methyl-5- (l-Methyl-2- Pyrrolidinyl) Isoxazol (ABT 418),
(±) -2- (3-Pyridinyl) -1-Azabicyclo [2.2.2] octan (RJR-2429) , Methyllycacotinin, Mecamylamin, Galantamin, Pyridostigmin, Physostigmin, Tacrin, 5-Methoxy-N, -dimethyltryptamin, 5-Methoxy-a-methyltiyptamin, Alpha-Methyltryptamin,
Iproclozid, Iproniazid, Isocarboxazid, Linezolid
Meclobemid, N, -Dimethyltryptamin, Phenelzin,
Phenylethylamin, Toloxaton, Tranylcypromin, Salbutamol, Acetylsalicylsäure, Beclometasol und/oder Tryptamin.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Erzeugen eines Aerosols, wobei mittels einer Düse ein Aerosol erzeugt wird, in dem ein Ventil geöffnet wird und das Aerosol aus der Düse herausströmt und sodann eine Filtermembran passiert.
Vorzugsweise passiert das Aerosol nach der Düse einen Fluidkanal, welcher zur Filtermembran führt, und dessen Volumen so klein ist, dass sich im Fluidkanal ein Druck aufbaut, der eine Aerosolbildung im Fluidkanal zumindest teilweise verhindert. Ein Teil des Aerosols entsteht mithin erst, wenn das noch flüssige Aerosol die Filtermembran verlässt.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Erzeugen eines Aerosols, insbesondere mittels eines vorstehend beschriebenen Inhalators. Dabei wird mittels einer Düse ein Aerosol mit einer mittleren Partikelgröße von mehr als 3 ym erzeugt, welches durch zumindest zwei Filtermembranen mit unterschiedlichem mittleren
Porendurchmesser gedrückt wird, um so, wie bereits
vorstehend näher beschrieben, ein Aerosol mit zumindest zwei Fraktionen von Partikeln mit unterschiedlicher
Partikelgröße zu erzeugen.
Vorzugsweise wird eine erste Fraktion mit einer mittleren Partikelgröße von weniger als 1,5 ym und eine weitere Fraktion mit einer mittleren Partikelgröße von mehr als 2 ym erzeugt.
Die Erfindung betrifft des Weiteren die Verwendung eines vorstehend beschriebenen Inhalators zur Erzeugung eines Aerosols mit zumindest 2 Fraktionen von Partikeln mit unterschiedlicher mittlerer Partikelgröße, wobei
insbesondere die mittlere Partikelgröße der einen Fraktion sich um mindestens 0,5, vorzugsweise zumindest 1 ym, von der Partikelgröße der anderen Fraktion unterscheidet. Die Partikelgrößen können beispielsweise mittels
Laserinterferometrie bestimmt werden.
Beschreibung der Zeichnungen Die Erfindung soll im Folgenden Bezug nehmend auf die Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 17 anhand schematisch
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt, schematisch dargestellt, eine Schnittansicht des Sprühkopfes eines Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Inhalators.
Es versteht sich, dass der Inhalator noch weitere
Komponenten wie Vorratsbehälter, Betätigungseinrichtungen etc. aufweist, die im Folgenden nicht näher dargestellt werden, da dies aus dem Stand der Technik, beispielsweise von Dosieraerosolbehältern für Asthmasprays, bekannt sind.
Der Sprühkopf 1 weist ein Gehäuse 2 auf. Über eine Düse 3 wird ein Aerosol mit einer mittleren Partikelgröße von über 4 ym in eine Kammer gepumpt. Im Bereich der Düse 3 hat die Kammer 4 einen Durchmesser von wenigen Millimetern und weitet sich in Richtung eines aus den Filtermembranen 5 bis 8 bestehenden Membranpakets auf. Dort beträgt der
Durchmesser 3 bis 7 mm. Die Filtermembranen 5 bis 8 sind in das Gehäuse 2 eingelegt und werden über den im Gehäuse 2 eingesetzten Ring 9 fixiert. Dieser Ring kann geklemmt, verklebt oder
verschweißt werden. In dem Membranpaket ist als erste Filtermembran 5 eine Membran mit einem mittleren Porendurchmesser von diesem Ausführungsbeispiel 2 ym angeordnet. Diese erstreckt sich über den gesamten Durchmesser. Sodann folgt die Membran 6 mit einem sehr kleinen mittleren Porendurchmessern von 0,25 ym. Diese Membran nimmt aber nur einen Teil der Fläche des Membranpaketes ein.
Auf die Membran 6 folgt Membran 7 mit einem mittleren
Porendurchmesser von 0,5 ym. Es versteht sich, dass
Partikel, die Membran 6 durchlaufen haben, auch diese
Membran mehr oder weniger ungehindert durchlaufen können. Im Überschneidungsbereich der Membran 5 mit der Membran 7, also an den Stellen, an denen die Membran 6 nicht bei der Membran 7 angeordnet ist, durchlaufen die aus dem Membran 5 ausgetretenen Partikel die Filtermembran 7. Auf die
Filtermembran 7 folgt die Filtermembran 8 mit einem
mittleren Porendurchmesser von 1 ym. Diese Membran nimmt ebenfalls den vollen Flächeninhalt des Membranpakets ein. Es ist also, wie in diesem Ausführungsbeispiel dargestellt, von Vorteil, wenn zumindest als erste und als letzte
Schicht eine Filtermembran angeordnet ist, welche den gesamten Flächeninhalt des Membranpakets einnimmt, da dies als Stütze für die anderen Membranen dient.
Randseitig gibt es bei der Membran 8 auch einen Bereich, in dem die Membran 7 ausgespart ist, ein Teil der Partikel mithin nur die Membranen 5 und 1 durchläuft.
In diesem Ausführungsbeispiel können die von der Düse 3 erzeugten Partikel somit in drei Partikelfraktionen
aufgeteilt werden. Ein Teil der Partikel durchläuft die Membran 6 sowie die weiteren Membranen, die anliegen und einen kleiner werdenden Durchmesser haben. Die Fraktion an Partikeln, die alle Filtermembranen durchläuft, hat den kleinsten mittleren Partikeldurchmesser.
Ein weiterer Teil der Partikel durchläuft nur die Membran 5, 7 und 8 und hat einen größeren Durchmesser. Die
Partikel, die den größten Durchmesser erhalten sollen, durchlaufen die Membranen 5 und 8.
Über Auswahl der Flächeninhalte und der mittleren
Porendurchmesser kann eine nahezu beliebige
Partikelgrößenverteilung eingestellt werden.
Optional ist eine weitere Düse 10 vorgesehen, über die ein Treibmittel in die Kammer 4 eingespritzt wird. Über dieses Treibmittel, welches vorzugsweise in einem getrennten
Behälter des Inhalators eingebracht ist, wird in der Kammer 4 Druck erzeugt, welcher dazu führt, dass die von der Düse 3 erzeugten Partikel durch das Membranpaket gedrückt werden .
Fig. 2 zeigt das in Fig. 1 dargestellte Membranpaket in der Draufsicht, die Darstellung in Fig. 1 ist eine
Schnittansicht entlang der in Fig. 2 dargestellten Linie A-A.
Zu erkennen ist, dass die Filtermembranen 6 und 7 ein kreisförmiges Mittelteil umfassen, welches von Stegen gehalten wird, die sich bis zum Ring, in dem das
Membranpakete gehalten wird, erstrecken. Zwischen diesen Stegen befindet sich der Bereich, in dem die jeweilige Filtermembran ausgespart ist, so dass die Partikel die jeweilige Filtermembran nicht durchlaufen.
Es versteht sich, dass die Aussparungen auch auf andere Art und Weise eingebracht werden können, beispielsweise durch regelmäßige oder unregelmäßige Lochungen.
Die einzelnen Membranen sind nochmals in den Zeichnungen Fig. 3 bis Fig. 6 dargestellt.
Zu sehen ist zunächst in Fig. 3 die erste Filtermembran 5 nach der Düse, welche die Form eines Kreises hat. Diese hat einen mittleren Porendurchmesser von 2 ym.
Fig. 4 zeigt die nachfolgende Membran 6, welche einen kreisförmigen Mittelbereich, an dem sich Stege erstrecken, die zwischen Ring und Gehäuse (dargestellt in Fig. 1) eingeklemmt werden können.
Fig. 5 zeigt die folgende Membran 7 mit einem mittleren Porendurchmesser von 0,5 ym. Dieser entspricht im
Wesentlichen Fig. 4, wobei der kreisförmige Mittelbereich größer ausgebildet ist.
Fig. 6 zeigt die letzte Membran 8 des Filtermembranpaketes, welche kreisförmig ausgebildet ist mit einem mittleren Porendurchmesser von 1 ym hat.
Fig. 7 zeigt eine beispielhafte errechnete
Partikelgrößenverteilung des zuvor dargestellten
Membranpaketes. Zu erkennen ist, dass die theoretischen Partikelgrößen zwischen 0,5 und 2,3 ym liegen und dass insbesondere ein großer Teil der Partikel eine mittlere Partikelgröße von weniger als 1 ym hat.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher zwischen den Filtermembranen 12 und 14 eine
Stützschicht 13 angeordnet ist. Die Stützschicht 13 dient der mechanischen Stabilisierung der Filtermembranen 12 und
14. Die Filtermembranen 12 und 14 können daher besonders dünn ausgebildet sein, ohne dass die Gefahr des Einreißens besteht. Hierdurch wird der Strömungswiderstand des so bereitgestellten Sandwichverbundes herabgesetzt.
Bei der Stützschicht 13 handelt es sich ebenfalls um eine Filtermembran, welche allerdings dicker ist und einen wesentlichen größeren Porendurchmesser aufweist.
Beispielsweise können Filtermembranen mit einem
Porendurchmesser mit einem Durchmesser zwischen 0,5 ym und 5 ym verwendet werden, wohingegen die Stützschicht einen Porendurchmesser von über 20 ym aufweist. Trotz Ihrer Dicke setzt die Stützschicht daher den Partikeln des Aerosols wenig Widerstand entgegen.
Der Sandwichverbund kann beispielsweise entlang der
Außenkante oder punktuell geschweißt oder verklebt werden (nicht dargestellt) . Bezug nehmend auf Fig. 9 soll ein weiteres
Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Zu erkennen ist ein Sprühkopf 1 mit einer Düse 3, durch welche ein Aerosol über die Kammer 4 nach außen tritt. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist in dem Gehäuse 2 der in Fig. 8 dargestellte Sandwichverbund, umfassend die Filtermembranschichten 12 und 14 sowie die Stützschicht 13, integriert . Hierzu ist der Sandwichverbund aus den Schichten 12, 13 und 14 mittels des Rings 9 in das Gehäuse 2 geklemmt.
Der Ring 9 umfasst zumindest einen Wulst 15, welcher in einer korrespondierenden Nut des Gehäuses 2 einrastet. Es versteht sich, dass neben einer Klemmverbindung zusätzlich oder alternativ der Sandwichverbund auch geklebt oder verschweißt werden kann.
Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ein Teil des Gehäuses mit der zumindest einen Filtermembran in einen abnehmbaren Träger 16 befestigt ist.
Die Ausführungsvariante gemäß Fig. 10 entspricht ansonsten der Ausführungsvariante gemäß Fig. 9, wobei es ersichtlich ist, dass insbesondere die Befestigung der Filtermembran auch auf andere Weise erfolgen kann.
Das Gehäuse 2 umfasst bei dieser Ausführungsform einen abnehmbaren Träger 16. Hierzu umfasst der untere
Gehäuseteil vorderseitig einen im Durchmesser verjüngten Abschnitt mit einem Außengewinde.
Der Träger 16 umfasst ein Innengewinde, so dass die beiden Gehäuseteile über das Gewinde 17 zusammen fügbar sind.
Es versteht sich, dass anstelle eines Gewindes 17 der
Träger auch auf andere Weise abnehmbar ausgebildet sein kann, beispielsweise mittels einer Klemm- oder
Rasterbindung .
Weiter versteht sich, dass zum besseren Abnehmen der Träger 16 eine strukturierte Außenseite zum besseren Greifen und/oder Mittel aufweisen kann, um den Träger 16 mittels eines Handhabungswerkzeuges abzunehmen.
Vorzugsweise ist der Träger 16 ohne Verwendung eines
Werkzeugs abnehmbar. So ist der Gehäuseteil, in dem die Filtermembranen
befestigt sind, also der Träger 16, von dem restlichen Inhalator abnehmbar.
Dies ermöglicht zum Einen eine einfache Reinigung der
Filtermembran, etwa wenn diese durch Aerosoltropfen
zugesetzt ist.
Weiter kann je nach Verwendungszweck auf sehr einfache Weise ein Träger mit einer anderen Filtermembran,
beispielsweise mit einem anderen Porendurchmesser
aufgesetzt werden.
Bezugnehmend auf Fig. 11 soll eine weitere Ausführungsform der Erfindung erläutert werden, bei welcher die
Aerosolbildung hauptsächlich strömungsseitig hinter der Filtermembran erfolgt.
Zu erkennen ist ein Gehäuse 2 mit einer Aufnahme 19 für ein handelsübliches Aerosolfläschchen, welche ein Durchmesser von 0,5 bis 2 mm aufweist.
Die etwas schräg gestellte Aufnahme 19 geht in einen
Fluidkanal 18 über. Am Ende des Fluidkanals, in welchem sich dieser auf einen
Durchmesser von 3 bis 5 mm aufweitet, ist mittels des Rings 9 eine als Vlies ausgebildete Filtermembran befestigt.
Diese hat einen mittleren Porendurchmesser von 10 bis 20 ym. Das Volumen des Fluidkanals 18 ist nunmehr derart bemessen, dass das Volumen des Aerosols eines Sprühstoßes bei
Standardbedingungen nach SATP mindestens fünf mal so groß ist . Weiter ist die offene Fläche der Filtermembran 5 derart bemessen, dass diese maximal doppelt so groß ist, wie der Innendurchmesser der in die Aufnahme 19 eingesetzten Düse (nicht dargestellt) des Aerosolfläschchens . Die Filtermembran 5 hat dennoch einen wesentlich größeren Durchmesser als die Düse, da die offene Fläche nur etwa 5 bis 15% von der Gesamtfläche beträgt.
Bei dieser Ausführungsform wird erreicht, dass sich bei Abgabe eines Sprühstoßen innerhalb des Fluidkanals 18 ein Druck aufbaut, der dazu führt, dass ein Teil des
Treibmittels im flüssigen Zustand verbleibt und es zu einer Aerosolbildung nach Passieren der Filtermembran 5 kommt. Bezugnehmend auf Fig. 12 soll eine weitere Ausführungsform erläutert werden. Diese entspricht im Wesentlichen den Bestandteilen der Fig. 11.
Es ist also ein Gehäuse 2 mit einem Fluidkanal 18
vorgesehen.
Statt eines Vlieses als Filtermembran 5 ist in diesem
Ausführungsbeispiel eine Lochplatte mit schräg gestellten Kanälen 21 eingesetzt. Über die Kanäle 21 wird der Sprühstrahl in mehrere Strahlen aufgeteilt und in einigem Abstand vor dem Inhalator
fokussiert .
Optional kann zur Bereitstellung feinerer Poren vor der als Lochplatte 20 ausgebildeten Filtermembran 5 ein Vlies 23 eingesetzt sein.
Sowohl das Vlies 23 als auch die Lochplatte 20 werden durch den Ring 9 fixiert.
Fig. 13 zeigt wie der Sprühstrahl durch die Lochplatte 20 in mehrere Strahlen aufgeteilt und fokussiert wird.
In der Aerosolwolke 22 treffen sich die Partikel des
Aerosols, wodurch die Geschwindigkeit herabgesetzt wird.
Fig. 15 und Fig. 16 zeigen verschiedene
Ausführungsvarianten . Fig. 15 zeigt eine Ausführungsvariante einer Lochplatte mit einem zentralen Loch, welches genau senkrecht zur
Oberfläche der Lochplatte angeordnet ist und um dass sich acht weitere schräge Löcher erstrecken, welche den in mehrere Strahlen aufgeteilten Sprühstrahl fokussieren.
In Fig. 16 sind um das zentrale Loch nur vier Löcher angeordnet, dafür ist der Durchmesser der Löcher etwas dicker . Auch bei der Verwendung einer Lochplatte als Filtermembran sollte die gesamte offene Fläche maximal das Doppelte betragen, wie die Innenfläche des Innendurchmessers der Düse, aus welcher das Aerosol austritt.
Durch die Erfindung konnte auf einfache Weise ein Inhalator bereitgestellt werden, welcher lungengängige Partikel erzeugt und bei dem die Partikelgrößenverteilung je nach Verwendungszweck durch Einsetzen von Membranen mit
unterschiedlichen Porendurchmessern auf sehr einfache Art und Weise möglich ist.
Fig. 17 zeigt zwei Tabellen der Ergebnisse eines
Lungenfunktionstests, bei denen ein Proband mittels eines Inhalators die gleiche Menge des Wirkstoffes Salbutamol, ein Bronchospasmolytikum eingenommen hat.
"Ref" bezeichnet dabei den Referenzwert eines Erwachsenen, "Pre" die Lungenfunktionswerte des Probanten vor der
Einnahme des Salbutamols und "Post" die Werte 15 Minuten nach der Einnahme.
Tabelle 1 gibt die Werte des Probanden wieder, wobei ein herkömmlicher Inhalator verwendet wurde, welcher nur eine Düse, nicht aber eine Membran umfasst. Tabelle 2 zeigt die Werte des Probanden, wobei ein
erfindungsgemäßer Inhalator mit einer Membran verwendet wurde, die als Vlies mit einer mittleren Porengröße von
15 ym ausgebildet ist.
Der Aufbau dieses Inhalators entsprach im Wesentlichen der Fig. 11.
Zu erkennen ist, dass sich sowohl die Vitalkapazität IVC als auch das Flussvolumen FEV1 signifikant verbessert haben . Auch auch der RAW-tot, welcher den Widerstand der Bronchien zeigt, hat sich deutlich verbessert.
Bezugs zeichenliste
1 Sprühkopf
2 Gehäuse
3 Düse
4 Kammer
5 Filtermembran
6 Filtermembran
7 Filtermembran 8 Filtermembran
9 Ring
10 Düse
11 Düse
12 Filtermembran 13 Stützschicht
14 Filtermembran
15 Wulst
16 Träger
17 Gewinde
18 Fluidkanal
19 Aufnahme
20 Lochplatte
21 Kanal
22 Aerosolwolke 23 Vlies
Claims
Patentansprüche :
Inhalator, insbesondere zur Abgabe eines
Dosieraerosols, umfassend einen Sprühkopf mit einer Düse, wobei vor der Düse zumindest eine Filtermembran angeordnet ist.
2. Inhalator nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, dass die Filtermembran als Vlies oder
Siebgewebe ausgebildet ist.
Inhalator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermembran einen mittleren Porendurchmesser zwischen 1 und 50 ym, vorzugsweise zwischen 2 und 20 ym aufweist.
Inhalator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumen zwischen Düse und Filtermembran weniger groß ist als das Volumen eines Sprühstoßes bei Standardbedingungen nach SATP.
Inhalator nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen eines Fluidkanals zwischen Düse und Filtermembran weniger als die
Hälfte, vorzugsweise weniger als ein Viertel des Volumens eines Sprühstoßes bei Standardbedingungen nach SATP beträgt.
Inhalator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die offene Fläche de
Filtermembran zwischen 2 und 60 %, bevorzugt zwischen 5 und 30 % beträgt.
7. Inhalator nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die offene Fläche der Filtermembran maximal das 5 fache, vorzugsweise maximal das 2 fache, besonders bevorzugt maximal das 1,5 der Querschnittsfläche der Düse beträgt.
8. Inhalator nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermembran als Lochplatte ausgebildet ist, wobei die Löcher der Lochplatte zumindest teilweise derart schräg gestellt sind, dass der Sprühstoß in einzelne Strahlen
aufgeteilt wird, die sich beabstandet von der
Lochplatte treffen.
9. Inhalator nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei der mittlere Porendurchmesser der Filtermembran kleiner ist als die mittlere Partikelgröße eines von der Düse erzeugten Aerosols.
10. Inhalator nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass vor der Düse zumindest zwei Filtermembranen mit unterschiedlichen
Porendurchmessern angeordnet sind.
11. Inhalator nach einem der Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Filtermembranen
hintereinander angeordnet sind, wobei eine
Filtermembran einen kleineren Flächeninhalt einnimmt
als die andere Filtermembran.
12. Inhalator nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine
Filtermembran mit einer Stützschicht mit größerem Porendurchmesser verbunden ist.
13. Inhalator nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühkopf zumindest drei Filtermembranen mit unterschiedlicher Porengröße aufweist .
14. Inhalator nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermembranen durch einen in ein Gehäuse eingesetzten Ring gehalten werden .
15. Inhalator nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Düse derart
ausgebildet ist, dass die mittlere Partikelgröße eines von der Düse erzeugten Aerosols zwischen 4 und 10 ym beträgt.
16. Inhalator nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Inhalator mit einer nikotinhältigen Lösung, vorzugsweise mit einer
Konzentration von 0,3 - 20 mg/ml, bevorzugt von 1 - 10 mg/ml und besonders bevorzugt von 4 bis 8 mg/ml, gefüllt ist.
17. Inhalator nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Inhalator mit einer
Lösung gefüllt, die zumindest eine organische Säure enthält, insbesondere Acetylsalicylsäure,
Ascorbinsäure, Zitronensäure und/oder Apfelsäure.
Inhalator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Filtermembran in einem abnehmbaren, insbesondere abschraubbaren, Träger angeordnet ist.
Verfahren zum Erzeugen eines Aerosols, insbesondere mit einem Inhalator nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mittels einer Düse ein Aerosol erzeugt wird, welches sodann zumindest eine
Filtermembran passiert.
Verfahren zum Erzeugen eines Aerosols nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Geschwindigkeit der Aerosolpartikel um mindestens die Hälfe reduziert wird.
21. Verfahren zum Erzeugen eines Aerosols nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aerosol nach der Düse zunächst einen zur
Filtermembran führenden Fluidkanal passiert, dessen Volumen so bemessen ist, dass sich im Fluidkanal ein Druck aufbaut der eine Aerosolbildung im Fluidkanal zumindest teilweise verhindert.
22. Verfahren zum Erzeugen eines Aerosols, insbesondere mit einem Inhalator nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mittels einer Düse ein Aerosol mit einer mittleren Partikelgröße von mehr als 3 ym
erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das
Aerosol durch zumindest eine Filtermembran gedrückt wird und zumindest eine Fraktion Partikel mit einer mittleren Partikelgröße von weniger als 1,5 ym, vorzugsweise weniger als 1 ym erzeugt wird.
23. Verfahren zum Erzeugen eines Aerosols nach dem
vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Aerosol durch zumindest zwei Filtermembranen gedrückt wird und eine weitere Fraktion an Partikeln mit einer mittleren Partikelgröße von mehr als 2 ym erzeugt wird.
24. Verwendung eines Inhalators nach einem der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Fraktionen von Partikeln mit
unterschiedlicher mittlerer Partikelgröße erzeugt werden, wobei sich insbesondere die mittlere
Partikelgröße der einen Fraktion sich um mindestens 0,5 ym von der Partikelgröße der anderen Fraktion unterscheidet .
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