УПРАВЛЯЕМЫЙ ДЫХАНИЕМ ИНГАЛЯТОР С УДАРЯЮЩИМИ В ШЛЕЙФ КОМПОЗИЦИИ СТРУЯМИ ВОЗДУХА
RESPIRATION CONTROLLED INHALER WITH AIR JETS STRIKING INTO COMPOSITION PLUME

Настоящее изобретение относится к ингалятору. Более конкретно - настоящее изобретение относится к ингалятору в виде смоделированной сигареты, а именно к ингалятору, который обладает общим размером и формой сигареты. Однако настоящее изобретение также применимо к другим типам ингаляторов, таким как ингаляторы для дозирования лекарственного средства при астме или других лекарственных форм.
Известны многие такие ингаляторы. В основном ингалятор обладает одним отверстием на выпускном конце, который предназначен для рта пользователя. Пользователь втягивает воздух на выпускном конце для запуска потока композиции, направленного в рот пользователя. При этом воздух втягивается через выпускное отверстие в рот пользователя.
Один из таких примеров предложен в патентной публикации WO 2006/079751, в которой предлагается пусковое устройство, которое выбрасывает лекарственные средства для ингаляции, которое может доставлять жидкий препарат в виде разовой дозы, при этом требуется доставка полной дозы из емкости пользователю с высокой выходной мощностью испускаемого препарата, которая опустошит большую часть емкости.
Некоторые примеры направлены на использование турбулентного потока для ускорения частиц в дыхательном цикле. В патентной публикации US 6234169, например, требуется трубка между емкостью и выпускным концом и отверстие в камере емкости, в которой используется эффект Коанда, чтобы воздух, входящий через отверстие, проходил к емкости для втягивания лекарственного препарата из емкости.
Другие примеры направлены на изменение характеристик устройства, причем изменения характеристик устройства для влияния на сопротивление устройства дыханию пользователя. Например, в патентной публикации WO 2008/151796 предлагается аэрозольный ингалятор с насадкой и отверстием для подачи воздуха, который запускает поток текучей среды из емкости. Этот ингалятор обладает сопротивлением потоку по меньшей мере 60000 Па1/2с/м3. Это достигается посредством вставки в насадку, чтобы определить или увеличить сопротивление потоку и/или направить входящий воздушный поток через по меньшей мере одно отверстие для подачи воздуха. В противоположность настоящему изобретению главный аспект состоит в увеличении сопротивления потоку устройства, чтобы сопротивление потоку составляло по меньшей мере 60000 Па1/2с/м3. Это значительно выше с точки зрения сопротивления затяжке, чем у ингаляторов предшествующего уровня техники, аналогичных данному типу. Такой ингалятор считается улучшением в традиционных запускаемых по измеренной дозе ингаляторах, поскольку устройство, которое обеспечивает более высокое сопротивление, чем обычное, будет быстро доставлять разовую дозу композиции пользователю при более высокой скорости дыхания, ускоряя испускаемый поток вглубь легких по мере ингаляции.
Для устройства ингалятора в форме сигареты требуются совсем другие характеристики скорости вдыхания. В частности, длительность потока, а не испущенная разовая доза, должна быть плавной и постепенной, насколько это возможно. Для ингалятора с измеренной дозой под давлением (pMDI ингалятор) уровни вдыхания могут достигать 60 л/мин, однако для устройства ингалятора в форме сигареты требуется, чтобы это значение было ближе к 1-2 л/мин.
В области ингаляторов в форме сигарет в настоящее время на рынке существует большое число устройств. Одним из таких устройств является ингалятор Nicorette(RMT). Он предусмотрен с картриджем, содержащим никотин, картридж размещен в корпусе. Пользователь затем затягивается на одном конце корпуса, тем самым втягивая воздух внутрь через противоположный конец, создавая сквозной поток воздуха, захватывающий никотин, который затем вдыхается. Таким образом, воздух и никотинсодержащий препарат вдыхаются через одно отверстие.
Второй тип устройства представляет собой электронную сигарету. В этом случае затяжка на выпускном конце электронной сигареты снижает внутреннее давление, что запускает действие нагревателя для испарения никотина в поток воздуха, чтобы вдыхать его на выпускном конце.
В этой области известны различные другие ингаляторы в форме сигарет предшествующего уровня техники, но ни один из них не приводит к нужным характеристикам устройства.
Например, в публикации US 4635651 предложена замена сигареты с автономным приводом, но здесь не учитывается точный механизм затяжки.
В публикации DE 4030257 предлагается ингалятор в форме сигареты для дозирования никотина с управляемым дыханием клапаном. В этом случае круглый диск присоединяется посредством расположенного продольно стержня к выпускному клапану для источника вдыхаемых веществ. При вдыхании пользователя воздух втягивается в устройство через отверстия выше по потоку относительно пластины и всасывается вокруг края пластины. Однако не указано, как регулировать перепад давлений и сопротивление затяжке.
В публикации FR 2873584 также предлагается устройство, которое содержит пространство для препарата под давлением и наконечник для выгрузки, который предназначен для доставки частиц размером менее 2 микрон. Однако не рассмотрен механизм выгрузки, приспособленный и регулируемый по вдыханию пользователя.
Последняя конструкция ингалятора в форме сигареты предложена в нашей более ранней международной заявке WO 2011/015826. Аналогичное устройство предлагается в публикациях WO 2011/015825 и WO 2011/107737. В этом документе предлагается ингалятор в форме сигареты, который содержит емкость под давлением, выпускное отверстие которой закрыто деформируемой трубкой, зажимаемой клапанным элементом. Клапанный элемент является частью лопатки, поддерживаемой мембраной. Когда пользователь затягивается на выпускном конце сигареты, воздух всасывается из камеры над мембраной на скорости, которая выше скорости, на которой он входит посредством нескольких небольших впускных отверстий, чтобы давление выше мембраны снижалось, и клапан поднимался. На выпускном конце устройства вдыхаемый препарат выходит вдоль канала для потока препарата ниже мембраны, и имеется отдельный поток воздуха из камеры над мембраной. Сущность конструкции клапана означает, что каналы для потока должны, если это необходимо, поддерживать это позиционное соотношение с одним отверстием над другим.
Одним из важных факторов доставки препаратов из ингалятора является обеспечение механизма вдыхания пользователем, близко напоминающего обычный вдох при курении, чтобы эта замена была эффективной. Это означает, что перепад давлений и сопротивление затяжке должны быть рассчитаны для оптимизации характеристик. Другим фактором является то, что размер частиц доставляемого препарата может быть относительно мал, надежно определен и может быть легко проконтролирован, чтобы обеспечить, что размер частиц доставляемого препарата является оптимальным для абсорбции на требуемом участке доставки, независимо от того, является ли он полостью рта, легкими и т.д.), и в нужной концентрации.
Целью настоящего изобретения является обеспечение ингалятора с улучшенной доставкой препарата.
В настоящем изобретении предлагается ингалятор, содержащий источник вдыхаемого препарата, выпускной канал для потока композиции от источника до выпускного отверстия для композиции на выпускном конце ингалятора, средство для создания потока композиции от источника по выпускному каналу для потока и из выпускного отверстия для композиции при приложении аспирации к выпускному концу; и два выпускных отверстия для воздуха на выпускном конце, расположенные на противоположных сторонах от выпускного отверстия для композиции, через которые воздух втягивается в соответствующие струи воздуха при приложении аспирации к выпускному концу, композиция и выпускные отверстия для воздуха расположены таким образом, чтобы при использовании две воздушные струи ударяли в шлейф композиции.
Струи воздуха создают турбулентность в шлейфе композиции, тем самым разделяя более крупные частицы композиции в шлейфе. В результате этого достигается более равномерный и в основном меньший размер частиц. Кроме того, в настоящем изобретении предлагается простой способ регулировки размера частиц, которая может быть осуществлена просто изменением относительного размера и промежутка между тремя выпускными отверстиями. Таким образом, в настоящем изобретении предлагается ингалятор, который может воспроизводить перепад давлений, сопротивление затяжке и оптимизированный размер капель для устройства ингалятора в форме сигареты, чтобы улучшить сенсорные характеристики и увеличить фармакокинетический эффект.
Следовательно, в настоящем изобретении предлагаются существенные преимущества по сравнению с устройством, предложенным в публикации WO 2011/015826, которое не решает проблему регулировки размера частиц и управляемых дыханием характеристик, поскольку компоновка выпускных отверстий обусловлена методом срабатывания клапана.
Кроме того, обеспечение двух выпускных отверстий для воздуха дает преимущество по сравнению с одним выпускным отверстием для воздуха в соответствии с публикацией WO 2011/015826, в которой присутствие выпускного отверстия для воздуха только на одной стороне вызывает отклонение шлейфа композиции. Это отклонение различно в зависимости от усилия при затяжке, так что точная доставка шлейфа становится затруднительной. Наличие струи воздуха на любой из сторон шлейфа композиции обеспечивает, чтобы усилие, приложенное к шлейфу композиции струями воздуха, было сбалансированным, тем самым обеспечивая, чтобы достигался положительный эффект разделения композиции без нежелательного отклонения шлейфа.
Хотя предпочтительно наличие двух выпускных отверстий для воздуха, также возможно наличие дополнительных выпускных отверстий. Такие дополнительные выпускные отверстия могут быть предусмотрены по одному, поскольку с тремя или более выпускными отверстиями способность одного выпускного отверстия создавать значительное отклонение шлейфа значительно снижается. Однако предпочтительно, если присутствуют дополнительные выпускные отверстия для воздуха, чтобы они присутствовали по меньшей мере в виде одной дополнительной противоположно расположенной пары.
Если воздух из выпускных отверстий для воздуха выходит из ингалятора в направлении, параллельном направлению шлейфа, имеется некоторая степень взаимодействия струи воздуха и шлейфа композиции по мере их расхождения от ингалятора. Однако предпочтительно выпускные отверстия для воздуха расположены под углом к выпускному отверстию для ингаляционной композиции, чтобы струи воздуха сходились к шлейфу ингаляционной композиции. Это повышает способность струй воздуха разбивать более крупные частицы в шлейфе композиции. Кроме того, это обеспечивает дополнительную степень "регулировки" устройства, чтобы можно было регулировать угол для поддержания нужного размера частиц на выпускном отверстии для композиции.
Средство создания потока композиции из источника по каналу для выпускного потока и из выпускного отверстия для композиции по мере затяжки может обладать разной формой. Например, композиция может находиться в канале для потока воздуха через сигарету, чтобы при затяжке на конце сигареты сквозной поток воздуха захватывал часть композиции. В альтернативном варианте внутри сигареты может присутствовать нагреватель с аккумуляторной батареей, который запускается при затяжке для испарения некоторого количества никотина. Однако предпочтительно источник композиции для ингаляции находится в емкости под давлением, и средство для создания потока композиции представляет собой управляемый дыханием клапан. В этом случае два выпускных отверстия для воздуха могут быть связаны с проходами потока воздуха, которые не зависят от приведенного в действие устройства. Однако предпочтительно два выпускных отверстия для воздуха связаны с каналами для потока воздуха, которые по меньшей мере частично управляют управляемым дыханием клапаном.
Когда выпускные отверстия являются частью приводного устройства управляемого дыханием клапана, обеспечивается дополнительное преимущество регулировки ингалятора в форме сигареты. Путем изменения размеров выпускных отверстий для воздуха можно менять перепад давлений, приложенных к управляемому дыханием клапану. Таким образом, усилие при затяжке, требуемое для управления приводимым в действие дыханием клапаном, может быть отрегулировано просто путем изменения размера выпускных отверстий.
Другим преимуществом наличия управляемого дыханием клапана, который открывается по меньшей мере частично потоком через два выпускных отверстия для воздуха, которые отделены от выпускного канала для потока для композиции, является то, что скорость дозируемой композиции (по существу определенная давлением в емкости и минимальной площадью выпускного отверстия для композиции) не зависит от потока воздуха через выпускные отверстия для воздуха. Это позволяет установить усилие затяжки, при котором срабатывает клапан, и сопротивление затяжке (путем изменения размера выпускных отверстий для воздуха) независимо от количества дозируемой композиции. Это позволяет оставить выпускные отверстия для воздуха относительно малыми для обеспечения требуемого перепада давлений и сопротивления затяжке. Однако также обеспечивается относительно большое выпускное отверстие для композиции, которое является идеальным для получения требуемого количества композиции. Таким образом, удается устранить недостатки предшествующего уровня техники.
Предпочтительно управляемый дыханием клапан содержит клапанный элемент, смещенный смещающим усилием в положение, в котором он закрывает выпускной канал для потока композиции; гибкую диафрагму, предназначенную для перемещения клапанного элемента; первый канал для потока воздуха, частично образованный одной стороной диафрагмы, и второй канал для потока воздуха, частично образованный противоположной стороной диафрагмы, каждый канал для потока обладает отверстием на выпускном конце, причем каналы для потока воздуха предусмотрены таким образом, чтобы затяжка на выпускном конце вызывала снижение давления в первом канале для потока воздуха и относительное увеличение давления во втором канале для потока воздуха, создавая перепад давлений на диафрагме, который перемещает диафрагму и, следовательно, перемещает клапанный элемент против смещающего усилия для открывания выпускного канала для потока композиции, причем два выпускных отверстия для воздуха обеспечивают отверстие на выпускном конце второго канала для потока воздуха.
Выпускные отверстия для воздуха могут просто вести от закрытых камер внутри ингалятора. Однако предпочтительно выпускные отверстия для воздуха связаны с одним или более впускными отверстиями для воздуха, расположенными с промежутком от выпускного конца, чтобы существовал сквозной канал для потока от впускных отверстий для воздуха к выпускным отверстиям для воздуха. Меняя размер впускных и выпускных отверстий для воздуха, можно менять сопротивление затяжке, ощущаемое пользователем.
Хотя ингалятор специально разработан для моделирования сигареты, он обладает более широким применением, чем ингалятор, например, для дозирования лекарственного препарата, в частности, в случае, когда требуется небольшое усилие для срабатывания пускового устройства. Это особенно предпочтительно при доставке лекарственных средств или вакцин, которые требуют быстрой доставки и большего соответствия, по сравнению с традиционными ингаляторами, например β2-адренергических агонитов, классов опоидов, включающих синтетические и полусинтетические гормоны или нейротрансмиттеры, и не ограничивается этим, антихолинергические средства, кортикостероиды, каннабиноиды, ингибиторы PDE4 (фосфодиэстеразы 4), LTD-антагонисты, EGFR-ингибиторы, агонисты допамина, антигистаминные препараты, PAF-антагонисты и ингибиторы PI3-киназы или LTD4-антагонисты, антивирусные препараты, антибиотики, антигены или лечебные белки.
Пример ингалятора по настоящему изобретению далее будет описан со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
на фиг. 1 ингалятор показан в перспективе в разобранном виде;
на фиг. 2 схематично показан вид в продольном разрезе через выпускной конец ингалятора в плоскости, содержащей канал для потока воздуха, и с удаленной для ясности лопаткой;
на фиг. 3 показан вид в перспективе выпускного конца ингалятора с крышкой, лопаткой и диафрагмой, удаленными для показа каналов для потока воздуха;
на фиг. 4 показан вид в перспективе выпускного конца ингалятора;
на фиг. 5 показан вид ингалятора в плане;
на фиг. 6 показан полный разрез ингалятора;
на фиг. 6A показан вид в разрезе по линии 6A-6Α на фиг. 6; и
на фиг. 7 схематично показано устройство для испытаний скорости потока.
Настоящее изобретение относится к улучшению выпускного клапана для ингалятора, такого как предложенный в публикации WO 2011/015826. Более детально устройство и его средство повторного заполнения описаны в публикации WO 2009/001078.
Как показано на фиг. 1, устройство содержит корпус 1, который в основном поделен на две части. Дистальная часть представляет собой емкость 2, и проксимальная часть представляет собой приводимое в действие дыханием клапанное устройство 3. На дистальном конце 4 находится клапан 5 повторного заполнения, позволяющий заполнить емкость. Емкость может содержать тампон 6, описанный в публикации PCT/GB2011/00Q2S5. На противоположном конце находится выпускной конец 5, который будет описан далее подробно.
Как показано на фиг. 6, емкость содержит участок 8, примыкающий к дистальному концу 4, который занимает по существу все сечение ингалятора в этом месте. Второй участок 9, который ближе к выпускному концу 7, занимает относительно небольшой участок сечения ингалятора, поскольку, как показано на фиг. 6, эта часть ингалятора также вмещает клапанное устройство, описанное далее, и предусматривает пространство для каналов для потока воздуха, также описанных далее.
Как можно видеть на фиг. 1 и 3, этот второй участок 9 емкости составляет часть той же самой отлитой детали, что и корпус 1, и проходит вдоль нижней части ингалятора.
Эластомерная вставка 10 в форме трубки, открытой на обоих концах, вставлена с дистального конца, но образует выпускной канал для потока на проксимальном конце впускного канала, как показано на фиг. 6. Эта вставка 10 обычно закрыта зажатием клапанного элемента 11, который смещается вниз пружиной 11. Это закрываемое зажатием клапанное устройство подробно описано в патентной публикации WO 2011/015825.
Клапанный элемент 11 составляет часть лопатки 13, которая продолжается вдоль большей части выпускного конца ингалятора. Лопатка 13 окружена диафрагмой 14, которая продолжается через всю нижнюю поверхность лопатки 13, за исключением отверстия, через которое выступает клапанный элемент 11. Этот клапанный элемент герметично уплотнен по периферии относительно окружающего корпуса. На дистальном конце диафрагма 14 представляет собой изгиб 15, который обеспечивает некоторую степень свободы для перемещения лопатки 13 вверх и вниз. Лопатка и ее каркас - оба изготовлены из жесткой пластмассы, в то время как диафрагма изготовлена из более прозрачного гибкого материала. Это прямое соединение между материалом язычка и материалом каркаса, чтобы именно материал язычка, а не материал мембраны, действовал как шарнир. Противоположный конец лопатки 13 представляет собой одно целое с окружающим каркасом, который заложен в корпус, чтобы было прямое соединение между каркасом и лопаткой для обеспечения шарнира, вокруг которого поворачивается лопатка.
Далее описано устройство для открывания клапанного элемента 11 против действия пружины 12.
Это достигается посредством первого 16 и второго 17 каналов для потока воздуха. Первый 16 канал для потока проходит выше диафрагмы 14 с верхней частью канала для потока, формируемой частью 18 корпуса, которая прикрепляется к корпусу 1, когда клапанные элементы находятся на месте. Первый канал для потока воздуха по существу предусмотрен выпускным отверстием 19 первого канала для потока воздуха, который ведет в пространство, занимаемое лопаткой 13 над диафрагмой 14. Этот канал для потока не имеет других отверстий.
Второй канал 17 для потока воздуха проходит ниже диафрагмы 14 и образован двумя впускными отверстиями 20 второго канала для потока воздуха (только одно из которых показано на фиг. 2). В настоящем примере второй канал для потока воздуха фактически образован двумя отдельными каналами, которые продолжаются от впускных отверстий 20 вдоль проходов 17, которые образованы корпусом 1 на нижней поверхности и диафрагмой 11 на верхней поверхности, и который продолжается вдоль второго участка выпускных отверстий 21 второго канала для потока воздуха, которые меньше, чем соответствующие впускные отверстия 20. Поток через второй канал для потока воздуха указан стрелками в нижней части фиг. 2 и 3. Перегородки 22 предусмотрены вдоль второго канала 17 для потока воздуха для увеличения сопротивления прохождению по этому каналу.
По мере затяжки пользователя на выпускном конце 7 воздух всасывается из выпускного отверстия 15 первого канала для потока, тем самым снижая давление в первом канале 16 для потока воздуха. В то же самое время воздух втягивается внутрь через впускные отверстия 20 второго канала для потока воздуха. Комбинация сниженного давления над лопаткой и предотвращения значительного снижения давления под лопаткой вызывает перемещение лопатки вверх, деформируя диафрагму и поднимая клапанный элемент против действия пружины 12. Когда пользователь перестает втягивать воздух на выпускном конце, давление выше и ниже диафрагмы уравнивается, и пружина 12 возвращает клапанный элемент 11 в положение, в котором он вызывает закрытие вставки 10 путем зажатия.
Как показано на фиг. 1, 2 и 4, выпускной конец 7 на части, содержащей вставку 10, и выпускные отверстия 21 канала для потока воздуха обладают вогнутой формой 23. В результате этого выпускные отверстия 21 наклоняются к вставке 10. При ингаляции воздух, выходящий из выпускных отверстий 21, направлен под углом к шлейфу композиции, выходящей из вставки 10, так что воздух быстро соударяется с композицией, тем самым создавая большую турбулентность и уменьшая средний размер частиц композиции.
Для традиционных табачных сигарет международные стандарты ISO: 6565 и ISO 7210 определяют испытания и способы регулировки сопротивления затяжке и перепада давлений для табачных сигарет. Это - важная мера характеристик качества продукта и соответствия аналитическим определениям посредством механического курения.
На фиг. 7 показана общая схема способа испытаний по этим стандартам и показаны устройства для испытаний скорости потока, которые обеспечивают оценку перепада давлений в устройстве ингалятора при разных скоростях потока. Перепад давлений обеспечивается с помощью вакуумного насоса 30 при управлении переменным ограничителем 31 и измеряется с использованием подходящего манометра 32, установки нуля манометра перед испытанием для компенсации изменений атмосферного давления. Скорость потока измеряется от верхней части поплавка 33 в расходомерной трубке 34. Каждая ингаляция измеряется по ISO 7210:1997.
Размер струй воздуха влияет на сопротивление затяжке при ингаляции, так что оказалось, что он напрямую коррелирует с измеренным перепадом давлений между выпускными отверстиями для воздуха по ISO:7210 относительно диаметра выпускных отверстий второго канала для потока воздуха. Например, при двух таких выпускных отверстиях для воздуха, каждое диаметром 0,45 мм, среднее сопротивление затяжке при испытаниях по 100 устройствам составляет 2,8 кПа. Когда отверстия обладают диаметром 0,40 мм, они дают средний перепад давлений 3,7 кПа, и когда они обладают диаметром 0,33 мм, они дают средний перепад давлений 5,2 кПа. По настоящему изобретению предпочтительно, чтобы средний перепад давлений составлял в диапазоне от 2 до 4 кПа для достижения оптимальных рабочих характеристик для курящего на смоделированной сигарете с аэрозолью. Это позволяет выбрать регулировку устройства в соответствии с конкретной концентрацией композиции, например, для устройства с более высоким сопротивлением затяжке будет подобрана более высокая концентрация композиции.
В поданной одновременно на рассмотрение заявке GB 1215273,2 предлагаются подходящие составы композиции. Устройство с более высоким сопротивлением затяжке с двумя струями воздуха диаметром 0,38 мм может использоваться в комбинации с композицией с более высокой концентрацией никотина, например 0,084 вес.%. Это аналогично обычным табачным сигаретам, поскольку сигареты с более высоким содержанием никотина коррелируют с более высоким сопротивлением затяжке. Таким образом, ингалятор может обеспечивать способ и устройство для регулировки перепада давлений в струе воздуха для конкретной концентрации композиции для обеспечения доставки расширенного диапазона продуктов и улучшенного восприятия потребителем.