ИНГАЛЯТОР

Полезная модель относится к области распылительной техники, а именно, к генераторам для получения аэрозолей различного типа, в частности, лекарств, вакцин и дезинфицирующих растворов в ветеринарии, птицеводстве, медицине и т.п., точнее к ингаляторам, содержащим под давлением препарат по меньшей мере одного лекарственного средства в сжиженном газе - пропелленте, в том числе, когда вещество представляет собой сухие дисперсные частицы.
Использование аэрозолей для введения лекарств известно на протяжении многих десятилетий. Такие аэрозоли обычно содержат лекарственное средство, пропеллента и вспомогательные вещества (поверхностно-активное вещество, растворитель, такой как этанол и т.п.). В качестве пропеллентов используются, как правило, фторхлоруглероды, фтороуглероды и водородсодержащие хлорфтороуглероды или композиции на их основе с использованием адъювантов, таких как спирты, диметиловый эфир, карбоновые кислоты, полиэтоксилаты и т.п. (EP 0372777,WO 091/04011, WO 091/11173, WO 091/11495, WO 091/14422 и т.д.).
Для лечения заболеваний верхних дыхательных путей в настоящее время предложены различные конструкции ингаляторов и генераторов аэрозолей (SU 1081854, SU 621944, RU 033816, RU 39824, 2004; RU 62525, 2006; С.Н. Авдеева, "Русский Медицинский Журнал" №5, 2002 г., с 255. и т.д.). Такие устройства состоят, как правило, из корпуса, линий подвода газа и жидкости, камер смешения и распыления (Д.Г. Пажи, В.С. Галустов, Основы техники распыления жидкостей., М., Химия, 1984, с. 170-215).
Основным недостатком большинства таких устройств является невозможность регулировок скорости подачи компонентов или с возможность регулировки только одного из компонентов потока, чаще всего, жидкости. Отсутствие регулировки подачи компонентов делает невозможным использование оптимальных расходов жидкости и газа для обеспечения максимальной дисперсности распыляемой жидкости. Особенно это затруднено при использовании в качестве источника избыточного давления баллончика с пропеллентом.
Принцип работы ингалятора основан на эффекте Бернулли. Воздух входит в камеру через узкое отверстие. На выходе из этого отверстия давление падает и скорость воздуха значительно возрастает, что приводит к засасыванию в эту область пониженного давления лекарства из резервуара камеры. При встрече лекарственной жидкости с воздушным потоком под действием воздушной струи лекарственное вещество разбивается на мелкие частицы, размеры которых варьируют от 15 до 500 мкм - это так называемый первичный аэрозоль. В дальнейшем, эти частицы сталкиваются с «заслонкой», в результате чего образуется «вторичный» аэрозоль - ультрамелкие частицы размерами 0,5-10 мкм, который далее ингалируется, а большая доля частиц первичного аэрозоля осаждается на внутренних стенках камеры и вновь вовлекается в процесс образования вторичного аэрозоля.
Одной из проблем, с которыми сталкиваются при использовании аэрозольных баллончиков является большая дальнобойность струи. Эта струя ударяется в небо ротовой полости пациента и за счет этого часть частиц осаждаются в ней. Дальнобойность струи зависит от диаметра сопла. Чем меньше диаметр сопла, тем меньше диаметр частиц и меньше дальнобойность струи. Однако диаметр сопла менее 0.2 мм не технологичен, вдобавок такое сопло может быстро засоряться при использовании препаратов, содержащих дисперсные частицы.
Было показано (Льюис Д.А. и др. Дыхательная доставка лекарственных средств, VI, с. 363-364, 1998), что, используя аэрозольные баллончики для доставки растворов лекарственных препаратов в виде аэрозоля под давлением, увеличение диаметра соплового канала от 0,25 до 0,42 мм вызывает уменьшение дозы респирабельных частиц менее 5 мкм, произведенных аэрозолем, вдвое, что требует увеличения общей дозы распыляемого препарата. Маленькие отверстия могут также увеличивать угол выхода аэрозоля видимого шлейфа, делая его более дисперсным и, таким образом, увеличивая осаждение лекарственного средства на внутренних поверхностях устройства (сборник, сопловой канал и мундштук) и во рту пациента. Это непреднамеренное осаждение имеет тенденцию уменьшать количество лекарственного средства, доставляемого к легкому, увеличивая количество проглоченного лекарственного средства, потенциально способствуя появлению побочных эффектов.
Проблемы непреднамеренного осаждения становятся особенно важными, когда концентрация активного ингредиента(ов) препарата является высокой и, в частности, подходящей для обеспечения по меньшей мере 300 мкг/доза. Особенно сложным является случай, когда в качестве лекарственного препарата используется суспензия, не растворимая во вспомогательных веществах и пропелленте. В этом случае невозможно использовать сопло маленького диаметра, а использование сопла с большим диаметром резко увеличивает размер частиц аэрозоля и, соответственно, уменьшает его эффективность. Для решения этих неудобств было предложено ряд технических решений. Например, в EP 373753 предлагается переконструировать выходное отверстие так, чтобы оно имело горловину для предотвращения совокупного наращивания лекарственного средства на сопле. Геометрия сборника и соплового канала и внутренняя геометрия привода также считаются значительными в отношении снижения риска засорения привода. В заявке US 20030089368, в частности, предложены конструкции внутренней расширительной камеры (сборника), которые обеспечивают гладкую округленную внутреннюю поверхность и создают непрерывный путь потока к распылительному отверстию для улучшения стабильности доставки лекарственных средств и уменьшения вероятности блокировки распылительной камеры. Однако указанные усовершенствования малоэффективны при распылении однократных больших объемов препарата или при работе с суспензиями, когда желательно работать с соплом большого диаметра. В этом случае, сопло маленького диаметра быстро зарастает дисперсными частицами. В связи с этим для эффективного использования аэрозолей содержащих дисперсные частицы необходимо разработать сопла, имеющие большое проходное сечение и малую дальнобойность. Однако простое увеличение диаметра сопла приводит к увеличению диаметра распыляемых частиц и уменьшению эффективности лекарственного воздействия.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является дозирующий ингалятор (RU 2179037, 1992), который включает в себя корпус из пластика или металла, например алюминия, который закрывается дозирующим клапаном, предназначенным доставлять определенное количество препарата на одно нажатие. Клапан обычно включает прокладку из эластичного материала для предотвращения утечки ингредиентов. Каждый заполненный баллон, как правило снабжен канальным устройством, которое включает, привод клапана и цилиндрический или конусный канал, через который лекарство из заполненного баллона попадает через дозирующий клапан в нос или рот пациента.
Дозирующие ингаляторы предназначены для доставки фиксированной дозы лекарства на одно нажатие клапана, например в пределах от 10 до 5000 микрограммов лекарства на выброс. Недостатком дозатора является невозможность обеспечить распыление большого количества препарата с высокой дисперсностью его частиц.
Технической задачей, решаемой авторами, являлась разработка ингалятора с соплом, сочетающим большое проходное сечение с высокой дисперсностью и малой дальнобойностью получаемого аэрозоля.
Технический результат достигался тем, что ингалятор, содержащий баллон с пропеллентом и лекарством, соединенный каналом с дозирующим клапаном дополнен соединенным с клапаном сопловым блоком, имеющим внутреннюю камеру с выходным соплом, которое выполнено в виде щели, причем, длина щели больше ее ширины не менее чем в три раза. Под лекарством понимается медицинский препарат, БАД или иное лекарственное средство.
Проведенные эксперименты показали, что при соотношении длины и ширины щели 3:1 и менее существенно возрастает вероятность излишней длины факела, а также генерации частиц большого диаметра, что снижает эффективность лечения. При использовании щелевого сопла при распылении больших доз препаратов, а также суспензионных препаратов с большой концентрацией дисперсных частиц, размер частиц аэрозоля и дальнобойность струи определяется сдвиговыми напряжениями в сопле. При этом дальнобойность струи и дисперсность частиц будет близка к данным для цилиндрического сопла близкого диаметра. Лучшие результаты достигаются при использовании в качестве сопла щели, в которой сняты фаски с одной из сторон или одновременно как со стороны расширительной камеры, так и с наружной стороны.
Разрез заявляемого ингалятора приведен на фиг.1. На фиг 2 показан разрез сопла ингалятора без фасок. На фиг.3 показан разрез сопла ингалятора при снятии фаски со стороны расширительной камеры. На фиг.4 показан разрез сопла ингалятора при снятии фаски с внешней стороны, На фиг. 5 показан разрез сопла ингалятора при снятии фаски с обеих сторон.
На чертежах используются следующие обозначения: 1 - корпус; 2 - баллон; 3 - дозирующий клапан; 4 - канал, 5 - внутренняя камера; 6 - сопло; 7 - фаски
Устройство работает следующим образом. Лекарство в виде частиц добавляется в загрузочный контейнер и сжиженный пропеллент под давлением подается через загрузочный контейнер в производственный резервуар. Лекарственная суспензия смешивается до подачи к заполняющему автомату и аликвота лекарственной суспензии затем подается через дозирующий клапан 3 в баллон 2. Заполненный баллон взвешивается и кодируется номером партии и упаковывается на поддоне для хранения до тестирования. При использовании корпус 1 берут в руку, направляют патрубком в рот, и нажимают на дозирующий клапан 3. При этом аэрозоль из баллона 2 поступает в канал 4, затем через клапан 3 во внутреннюю камеру 5 сопельного блока, а затем проходя через сопло 6 образует факел частиц, который поступает далее в легкие больного.
Заявляемый ингалятор может использоваться с различными препаратами или их комбинациями, используемыми в ингаляционной терапии и которые могут быть представлены в форме, практически полностью не растворимой в выбранном пропелленте. К их числу могут относиться такие медикаменты, как аналгетики, например, дигидроморфина, эрготамина, фентанила или морфина; ангинозные препараты, например, дилтиазем; антиаллергические препараты, например кромогликат, кетотифен, или недокромил, антибактериальные средства, антигистаминные препараты; например метапирилена; препараты против кашля, например носкапина; бронхиальные препараты, например, будесонид, формотерол, мометазон, салметерол, кромоглициевая кислота и т.д
Сущность заявляемого технического решения иллюстрируется следующим примерами.
Пример 1. Были проведены испытания по распылению коммерческого препарата Интал фирмы Aventis содержащего 5 мг в дозе кромоглициевой кислоты и около 140 мг пропеллента HFA-227 с различными соплами от 0.2 до 0.56 мм и щелевым соплом 0.2*1.5 мм. Коммерческое сопло имеет размер 0.42 мм. Толщина сопла составляла 0.35 мм. Измерение времени производилось путем обработки данных видеосъемки факела распыла препарата с помощью видеоредактора. Полученные данные приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Результаты испытания выхода препарата Интал для различных сопел.
Размер выходного отверстия Общая масса дозы (мг)
Круглое сопло, диаметр, мм
Щелевое сопло, размеры, мм
0.25
0.30
0.42
0.5
0.2*1.5
0.3*1.5
138
142
146
144
145
144
Время выхода препарата (сек)
0.3
0.26
0.21
0.18
0.17
0.15
Количество доз, распыленных до засорения сопла
3
7
25
80
Распылено 130 доз (весь баллончик)
Распылено 130 доз (весь баллончик)
Представленные данные показывают, что при распылении препарата при соплах менее 0.4 мм сопла происходит их быстрое забивание дисперсными частицами. Время распыления препарата более 0.2 сек. В то же время, при использовании щелевого сопла с шириной щели 0.2 мм время выхода препарата составляет 0.17 сек.
Пример 2. В условиях примера 1 использовали ингалятор, в котором в щелевидном сопле с размерами 0.2*1.5 мм были сняты фаски под 45 град в четырех вариантах (фиг. 2-5):
Таблица 2.
Результаты измерения характеристик выхода препарата при различных вариантах исполнения щелевого сопла, минимальный проходной размер 0.2*1.5 мм
Характеристика сопла
Общая масса дозы, мг
Время выхода препарата, с
Без фасок
145
0.15
Фаски со стороны расширительной камеры
148
0,14
Фаски с внешней стороны
143
0,13
Фаски с обеих сторон
142
0,12
Полученные результаты показали в последнем варианте обнаружено небольшое уменьшение времени распыления препарата. В целом данные для всех вариантов щелевых сопел находятся в пределах точности измерения.