NO163724B - Innretning for fremstilling av en ultrafin homogen aerosol - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en innretning for fremstilling av en ultrafin homogen aerosol innbefattende en væskebeholder forbundet med en væskekanal. En slik innretning er også kalt en forstøver.

Forstøvere til fremstilling av tekniske eller medisinske aerosoler finnes i tre hovedtyper. Den eldste, den såkalte jet-aerosolinnretningen, består av en utdrivingsåpning som gir en ekspanderende luftstrøm som passerer tett over et rør for væsken som skal forstøves. På grunn av trykkreduksjonen i den ekspanderende luftstrømmen suges væsken i form av fine dråper fra væskerøret og treffer en såkalt skjerm, derved dekomponeres dråpene til en aerosol, normalt kjennetegnet ved partikler fra under 1 pm til 10-2 0 pm, dvs. en inhomogen aerosol.

Ultralydforstøvere benytter ultralydbølger med høy energi som river istykker overflatelaget i en væskebeholder. De genererer en aeroosol med jevne, men relativt store partikler, ofte ca. 4 pm. Væsken oppvarmes imidlertid betydelig. Såkalt "roterende tallerken"-forstøvere benytter en turbin-tallerken som roterer, med 20000 omdreininger/minutt eller mer. Væske tilføres ved senteret av tallerkenen og danner en tynn film som rives istykker ved kanten av tallerkenen til en fin aerosol, størrelsen kan varieres, men homogene partikler av sub-mikronstørrelse kan oppnås. Innretningen er ikke egnet for medisinsk anvendelse, er dyr og ikke helt uten fare.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en innretning for fremstilling av medisinske eller tekniske aerosoler av homogen størrelse, som kan varieres avhengig av utførelsen av innretningen og oppnås i en størrelse som er egnet for små luftveier i et omfang på mer enn 90%, mens konvensjonelle jet-aerosoler oppfanges i de øvre luftveiene. Innretningen kan anvendes til å administrere farmasøytiske preparater til fine luftveier eller generelt etter resorbsjon i alveolene med en effektivitet som tidligere ikke var mulig. Den kan også benyttes til fremstilling av tekniske aerosoler av en hour gen størrelse med høy virkningsgrad og densitet.

Nærmere bestemt vedrører foreliggende oppfinnelse en innretning for fremstilling av en ultrafin homogen aerosol innbefattende en væskebeholder forbundet med en væskekanal. .Innretningen er kjennetegnet ved at væskekanalen munner ut i en eller flere væskeåpninger, som er anbragt i nærheten av, og er rettet idet vesentlige loddrett mot, en første plate, idet væskeåpningene er anbragt i en andre plate orientert idet vesentlige parallelt med, og utformet mindre enn, den første platen.

Ved anvendelse av innretningen ifølge oppfinnelsen genereres en luftstrøm mellom den første og den.andre platen og som ved Coanda-effekten følger den første, og største platen radiélt ■ mot periferien. Samtidig oppstår det et redusert trykk mellom den store platen, her kalt Coanda-platen, og den mindre hullplaten. I en egnet avstand fra luftåpningen befinner seg en smal spalte eller et egnet antall væskeåpninger hvorigjennom væsken som skal forstøves oppsuges. Væsken føres ved hjelp av det raskt ekspanderende luftlaget mot periferien av Coanda-platen hvor den tynne væskefilmen brister til fine, homogene partikler mens ikke-forstøvet væske treffer veggen av væskebeholderen og renner til bunnen av denne hvor et oppsugningsrør suger væsken tilbake til væskeåpningen.

Egenskapene for aerosolen kan varieres innenfor vide grenser ved å variere trykket i luftstrømmen, avstanden mellom Coanda-platen og hullplaten, diameteren av luftåpningen og væskeåpningene og diameteren av Coanda-platen og avstanden mellom denne platen og veggen i beholderen. Oppfinnelsen er følgelig ikke begrenset til visse utførelser av disse detaljene og heller ikke til variasjoner av overflaten av Coanda-platen, dvs. at denne platen også kan være utformet som en sfærisk eller konkav overflate med varierende form, uten at dette avviker fra hovedformålet med oppfinnelsen.

Det som er viktig er, at luft og/eller en energirik strøm av væske følger en plate ved denne såkalte Coanda-effekten og den endelige aerosolen dannes ved kanten derav ved at væskefilmen frigjøres og brister, i det vesentlige på samme måte som i en "roterende tallerken"-innretning. Det faktum at aerosolen genereres på en tilsvarende måte som i en "roterende tallerken"-innretning gjør det mulig å oppnå en fin homogen aerosol, samtidig som innretningen kan gjøres liten og lett håndterbar. Antallet partikler som genereres pr. enhet luftvolum vil også være høyt.

Oppfinnelsen skal nedenfor beskrives med henvisning til de vedlagte tegningene som viser et eksempel på en utvalgt og praktisk utprøvet utførelse.

Fig. 1 er et vertikalt tverrsnitt gjennom en innretning ifølge foreliggende oppfinnelse, og

fig. 2 er et snitt langs linjen II-II i fig. 1.

I tegningen betegner henvisningstallet 1 en første plate, også kalt en Coanda-plate. 2 angir en andre plate, en hullplate som i senteret har en luftåpning 3, hvortil luft tilføres via et luftrør 8 som er forbundet via en luftkanal til luftåpningen 3. Innretninger for tilføring av væske er tilveiebragt som fire væskeåpninger 4 i hullplaten 2. En væskebeholder er gitt henvisningstallet 5. Ved hjelp av en forbindende del 6a er et oppsugningsrør for væske 6b forbundet med en væskekanal 7 som danner en væskeforbindelse mellom bunnen av beholderen 5 og væskeåpningen 4. Komprimert luft kan tilføres til luftåpningen via luftrør 8.

Ifølge et nyttig illustrerende eksempel er forstøverdelen laget av rustfritt stål. Coanda-platen 1 har en diameter på 12 mm og hullplaten 2 en diameter på 5 mm. Avstanden mellom

1 og 2 er 0,8 mm. Luftåpningen 3 har en diameter på 0,3 mm. Væskebeholderen består av en sylinder av glass eller polert rustfritt stål og har diameteren 18 mm og danner en beholder for forstøvningsvæsken og fører aerosolen som er dannet ut. Via oppsugningsrøret 6 suges væske fra bunnen av beholderen 5 til væskeåpningen 4 via fordelingskanalen 7. Et egnet antall væskeåpninger 4 er plassert radielt rundt luftåpningen i en avstand på 1-2 mm med en diameter på 0,4 mm i denne utførel-sen. Mantelen av fordelingskanalen eller den forbindende delen 6a og røret 6b er demonterbart forbundet med hullplaten 2 med tinn-lodding for å muliggjøre rensing av kanalene 3 og 4. Med et luft- eller oksygentrykk på ca. 600 kPa produserer innretningen 4,5 liter aerosol/minutt med et væskeinnhold på 0,13-0,15 ml. Partikkelstørrelsen etter tørking er 0,3 pm (midlere massediameter), og partikkeltettheten er 3 x IO<8 >cm~<3>, sammenliget med ikke mer enn 2,8 x 10<7> cm-<3> for den beste aerosolinnretningen som nå benyttes innen medisinsk praksis.

En tilsvarende virkning kan oppnås dersom avstanden mellom hullplaten og Coanda-platen reduseres til 0,1 mm og diameteren av hullet 3 til 0,2 mm, og på platen 2 til 2 mm. Det tidligere væskeoppsugningssystemet utelates, og forstøvnings-væsken innføres via den tidligere luftkanalen og åpningen med et trykk på ca. 10 kPa, f.eks. fra en pumpe av den typen som benyttes ved luftfrie sprøytemalingspistoler drevet med vekselstrøm. Utsugningstilkoblingen til pumpen er i slike tilfeller forbundet til et rør som åpner seg ved bunnen av beholderen. Denne utførelsen antas å være overlegen dersom man ønsker å fremstille en elektrisk drevet variant av forstøveren og vil være betydelig billigere enn alternativet med en elektrisk drevet luftkompressor.

Dersom en liten transporterbar variant av den luftdrevne forstøveren ønskes, anbefales en flaske komprimert luft på ca. 0,5 liter med et trykk på 30000 kPa, dette gir innretningen en kapasitet på minst 6 behandlinger hver på 5 minutter, dvs. en kapasitet på opptil 2 dagers behandling ved sykdom-mene som er aktuelle.

Innretningen muliggjør tilførsel av legemidler til fjerne luftveier i et omfang på mer enn 90%, mens aerosoler fra konvensjonelle innretninger deponeres i munnhulen eller halsen i et omfang på ca. 85%. Innretningen muliggjør følgelig terapi med lokale & 2~ a<3on^- s^ er eller steroider med en effektivitet man tidligere ikke kunne oppnå, men vil i andre utførelser også være nyttig til fremstilling av tekniske aerosoler for forskjellige former.

I kombinasjon med et fordampningsrør gir den muligheter for å studere fordelingen av ventilering i lungene med <99>Tc uten å forstyrre aktiviteten i de øvre luftveiene eller halsen, og med et utbytte i lungene som er 5-10 ganger større enn med innretningene som nå er i bruk.

Claims (4)

1. Innretning for fremstilling av en ultrafin homogen aerosol innbefattende en væskebeholder (5) forbundet med en væskekanal (7), karakterisert ved at væskekanalen (7) munner ut i en eller flere væskeåpninger (4), som er anbragt i nærheten av, og er rettet idet vesentlige loddrett mot, en første plate (1), idet væskeåpningene er anbragt i en andre plate (2) orientert idet vesentlige parallelt med, og utformet mindre enn, den første platen (1).

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at overflaten av den første platen, som er vendt mot væskeåpningene, er plan.

3. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at komprimert luft ledes mot den første platen (1) fra en luftåpning (3) ved senteret av den andre platen (2), og at væskekanalen (7) munner ut i et stort antall væskeåpninger (4) i avstand fra luftåpningen (3), for dannelse av en væskefilm på den første platen.

4. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at veggene av væskebeholderen (5) har en form som samler ikke-forstøvet væske i bunnen av beholderen, og at et forbindelsesrør (6b) er anordnet mellom væskekanalen (7) og bunnen av beholderen.