УСТРОЙСТВО ВВЕДЕНИЯ ИНГАЛЯЦИОННЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ В ВИДЕ СУХОГО ПОРОШКА С ДОЗИРУЮЩИМ МЕХАНИЗМОМ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЧЕРЕЗ СМЕННЫЕ НАСАДКИ
DEVICE FOR THE ADMINISTRATION OF INHALED DRUGS IN THE FORM OF DRY POWDER WITH DOSING RESISTANCE MECHANISM THROUGH REPLACEABLE NOZZLES

Настоящее изобретение относится к устройству для порошкового ингалятора с регулируемым сопротивлением с помощью сменных насадок, объединяя четыре разные сменные насадки и используя только одну основу для достижения желаемого сопротивления и доставки/распределения лекарственного средства в легкие, обеспечивая практичное и недорогое решение, но в то же время и высокоэффективное персонализированное лечение.
Ингаляторы сухого порошка (dry powder inhaler - DPI) все более широко используются в клинической практике потому, что они демонстрируют значительный прогресс в ингаляционной терапии, являются более экологически чистыми и более простыми в использовании, не требуя механизма доставки под давлением. На введение лекарственных средств и их доставка в легкие через аппарат DPI влияют: а) усилие, прилагаемые пациентом при вдохе, б) сопротивление ингаляционного устройства и в) характеристики препарата. Таким образом, дыхательный профиль пациента (тяжесть основного заболевания дыхательных путей) является главной задачей при создании эффективного устройства, подходящего для введения сухого порошка. Основной особенностью, которая контролирует рабочую скорость потока при введении вдыхаемого сухого порошка, является сопротивление (перепад давления) устройства. Существуют устройства с высоким, средним и низким сопротивлением. Астма и другие респираторные заболевания уже давно излечиваются путем вдыхания соответствующих лекарств. В течение многих лет два наиболее широко используемых и подходящих варианта лечения заключаются в том, чтобы вводить лекарственное средство из раствора или суспензии лекарственного средства в заранее определенной дозе из ингалятора под давлением (MDI) или вдыхать лекарственное средство в виде сухого порошка, обычно смешанного с эксципиентом, через один ингаляционный сухой порошковый аппарат (DPI). Возрастающая озабоченность относительно сильной связи, выраженная в связи с сильной связью между уменьшением толщины озонового слоя в атмосфере и выбросами хлорфторуглерода, привела к отмене использования таких материалов в распыляемых бронхолитических препаратах за счет использования устройств под давлением и повышению интереса к использованию устройств DPI. Известные однодозовые и многодозовые устройства DPI используют либо однократные предварительно отмеренные дозы, такие как капсулы, содержащие лекарственное средство, которые поступают в устройство перед использованием или включают контейнер для порошка, из которого последовательные количества лекарственного средства переносятся в распылительную камеру. Эффективность аэрозолизации порошковых частиц через DPI зависит от ингаляционной способности пациента. Вводимый сухой порошок находится в форме скопившихся частиц, которые слабо связаны как друг с другом, так и с наполнителями, и требуется повышенное инспираторное усилие со стороны пациента, чтобы расщепить и ввести частицы лекарственного средства в воздушный поток и, таким образом, в дыхательную систему пациента. В случаях, когда у пациента имеются проблемы с дыханием, например, во время астматического приступа или в случае тяжелого и хронической обструктивной болезни, или в случае пожилого пациента, может оказаться невозможным вызвать достаточные инспираторные усилия, чтобы побудить пациента аэрозолировать и вдохнуть требуемую дозу лекарства, и особенно, в тот момент, когда существует наибольшая потребность в приеме препарата. Если пациент не способен приложить достаточное усилие при вдохе, это приводит к снижению степени проникновения препарата в нижние дыхательные пути легких. Другая проблема заключается в том, что более крупные агломерированные частицы лекарственного средства (около 10 мкм или более), которые являются результатом недостаточной аэрозолизации, не проникают стабильно в воздушный поток пациента и преждевременно откладываются в полости рта/глотки, что может привести к дополнительному лечению пациента.
В настоящем изобретении предлагается устройство для вдыхания лекарственного средства в форме сухого порошка с дозирующим механизмом сопротивления через сменные насадки различного сопротивления. Путем объединения четырех различных сменных насадок и использования только одной основы корректируется предполагаемое сопротивление DPI, и благодаря этому доставка/распределение лекарственного средства в легких охватывает весь спектр пациентов, в зависимости от их ингаляционной способности, типа/дозы препарата и цели лечения. Это обеспечивает высокоэффективное персонализированное лечение. Дополнительные преимущества настоящего изобретения является то, что оно обеспечивает практическое решение низкой стоимости, с учетом простоты механизма.
Рисунок 1 изображает изобретение, где различаются основание устройства и ориентировочно одна из используемых насадок.
Рисунок 2 изображает основание устройства в различных аспектах.
Рисунок 3 изображает в перспективе и разрезе первую насадку устройства (Насадка I).
Рисунок 4 изображает в перспективе и разрезе вторую насадку устройства (Насадка II).
Рисунок 5 изображает в перспективе и два разных разреза третьей насадки устройства (Насадка III).
Рисунок 6 изображает в перспективе и два разных разреза четвертой насадки устройства (Насадка IV).
Основные элементы изобретения, которые отличают основание устройства и ориентировочно одну из используемых насадок, показаны на рис. 1 и представляют собой: насадку (1), состоящую из мундштука (2) для ввода в рот пациента, входное отверстие (3) для лекарства в ротовую полость и выступ (4) для выдвижного соединения насадки (1) с основанием (5) через выемки (6), которые имеются в последнем. На основании (5) можно установить любую насадку (1), имеющую соответствующий выступ (4).
Основание (5) устройства, как показано на различных аспектах на рис. 2, является элементом настоящего изобретения, где посредством выдвижного соединения регулируются насадки (1) с помощью выступа (4) к выемкам (6) и через которое (основание (5)) производится подача лекарственного средства. Для этого требуется последовательность действий: во-первых, поместите капсулу, содержащую лекарство, в углубление (7) основания (5). Затем выемки (6) насадки (1) скользят в выступе (4) основания (5) , и создается камера (10) между основанием (5) и головкой (1), выбранная для втягивания и использования пациентом. Когда пациент вдыхает воздух, капсула поднимается из положения в углублении (7) и поворачивается (вращается) в камере (10). Перед вдохом, нажатием кнопок (8), капсула прокалывается посредством штифтов (9), которые адаптированы к ним (кнопки (8)). Во время вдоха лекарство свободно переноситься из отверстий, созданных в капсуле, когда оно начинает вращаться (с помощью центробежной силы) в камеру (10). Подъем капсулы из углубления (7) в камере (10) и турбулентность достигаются с помощью воздухозаборников (11), которые при вдыхании воздуха пациентом, вызывают периферическое введение воздуха и его турбулентность внутри камеры (10), захватывая при этом и саму капсулу.
На рисунке 3 изображена в перспективе и разрезе наседка (1) устройства (Насадка I), состоящая из мундштука (2) для ввода в рот пациента, входное отверстие (3) для лекарства в ротовую полость и выступ (4) для выдвижного соединения насадки (1) с основанием (5). В нижней части насадки I находится сетка (13), которая способствует лучшей аэрозолизации и дисперсии лекарственного средства, в то время как его плотность и толщина трабекул могут дополнительно контролировать сопротивление устройства. Низкая плотность и/или малая толщина пучка сетки приводят к небольшому падению давления и наоборот. Особенность Насадки I состоит в том, что она имеет конусообразность (12), которая способствует постепенному уменьшению диаметра входного отверстия (3) для лекарственного средства в рот пациента, что приводит к снижению падения давления (низкое сопротивление).
На рисунке 4 изображена в перспективе и разрезе вторая насадка (1) устройства (Насадка II), состоящая из мундштука (2) для ввода в рот пациента, входное отверстие (3) для лекарства в ротовую полость и выступ (4) для выдвижного соединения насадки (1) с основанием (5). В нижней части Насадки II находится сетка (13), которая способствует лучшей аэрозолизации и дисперсии лекарственного средства, в то время как его плотность и толщина трабекул могут дополнительно контролировать сопротивление (падение давления) устройства. Низкая плотность и/или малая толщина пучка сетки приводят к небольшому падению давления и наоборот. Особенность Насадки II состоит в том, что она имеет эллиптические выемки (14) по всей длине входного отверстия (3) для лекарственного средства в ротовую полость пациента. Надрезы (14) эллиптической дорожки заставляют воздушный поток завихряться для захвата лекарственного средства, тем самым достигая повышенного проникновения лекарственного средства в дыхательную систему пациента.
На рисунке 5 изображена в перспективе и разрезе третья насадка (1) устройства (Насадка III), состоящая из мундштука (2) для ввода в рот пациента, входное отверстие (3) лекарства в ротовую полость и выступ (4) для выдвижного соединения насадки (1) с основанием (5). В нижней части Насадки III находится сетка (13), которая способствует лучшей аэрозолизации и дисперсии лекарственного средства, в то время как его плотность и толщина трабекул могут дополнительно контролировать сопротивление (падение давления) устройства. Низкая плотность и/или малая толщина пучка сетки приводят к небольшому падению давления и наоборот. Особенностью Насадки III является то, что входное отверстие для ввода лекарственного средства (3) в рот пациента основано на логике эффекта Вентури. Постепенное коническое сужение (18) входного отверстия (3) сопровождается фиксированной длиной поперечного сечения (19), имеющей периферийные отверстия (17) и заканчивающейся конусообразным притуплением (20). Принимая первичный воздух (черная стрелка) от пациента через входное отверстие (3), эффект Вентури заставляет вторичный воздух (белая стрелка) высасываться из периферийных отверстий (17). На рисунке 5 показан наиболее сложный случай, когда вторичный воздух вводится в периферийные отверстия (17) по периферийным каналам (16) эллиптической траектории, которые подаются из отверстий по периметру (15). Диаметр и множество отверстий (15) по периметру и соответственно периферийных отверстий (17) влияют на объем и скорость вторичного воздуха, поступающего в отверстие (3) насадки (1). Большой диаметр и/или множество отверстий (15) по периметру и соответствующих периферийных отверстий (17) увеличивают объем поступающего вторичного воздуха, но уменьшают как его скорость, так и скорость первичного воздуха, и наоборот.
На рисунке 6 изображена в перспективе и в двух разных поперечных сечениях четвертая насадка устройства (Насадка IV). Насадка IV идентична Насадке III, с одной особенностью наличия дополнительной сетки (21) в верхней части отверстия (2), что обеспечивает лучшую аэрозолизацию и дисперсию лекарственного средства, в то время, как его плотность и толщина его лучей могут дополнительно контролировать сопротивление (падение давления) устройства. Низкая плотность и/или малая толщина пучка сетки приводят к небольшому падению давления и наоборот.
Все размеры и геометрические формы изобретения являются переменными элементами и могут быть адаптированы к конкретным потребностям. Кроме того, конструкционный материал устройства является переменным элементом и может быть изменен в зависимости от производственных возможностей производителя.
Ингаляционные насадки (1) в основании (5) могут быть настроены соответствующим путем, кроме вышеуказанного метода скольжения, а также и для оснастки или нажатия кнопки с регулированием выступа (4) насадки (1) и выемок (6) основания (5).
Пример
Следующий пример иллюстрирует производительность всех четырех насадок устройства, где выделяется охват всего спектра падения давления и желаемая целевая доставка лекарственного средства путем использования 10 капсул препарата TIOTROPIUM BROMIDE 18mcg/доза для каждого эксперимента. Используемое устройство, названное «Каскадный импактор Андерсена» стандартизировано для контроля ингаляторов сухого порошка. Аппарат был применен во время эксперимента со скоростью воздушного потока 60 л/мин.
В нижеследующей таблице представлены скорости воздушного потока при вдохе, достигнутые при помощи четырех изучаемых насадок
Скорость воздушного потока при вдохе
Насадка I
>100 л/мин при 4 кПа
Насадка II
>84.8 л/мин при 4 кПа
Насадка III
>100 л/мин при 2.6 кПа
Насадка IV
>62-66 л/мин при 4 кПа
В нижеследующих таблицах представлена концентрация препарата в различных ингаляционных частях согласно используемой насадке.
Насадка I
Доставка в каскадном импакторе Андерсена (mcg/доза)
Адаптор/индукционный порт
2,441
Cut-points
Пресепаратор
2,13
-
Этап-1
0,351
9,0
Этап-0
0,465
5,8
Этап 1
0,393
4,7
Этап 2
1,13
3,3
Этап 3
1,491
2,1
Этап 4
0,506
1,1
Этап 5
0,105
0,7
Этап 6
0,038
0,4
Фильтр
0,018
-
Общая доза
9,568
Мундштук (mcg/доза)
2.027
Доза мелких частиц (частицы <5μm) (mcg)
3,618
Насадка II
Доставка в каскадном импакторе Андерсена (mcg/доза)
Адаптор/индукционный порт
1.378
Cut-points
Пресепаратор
2.138
-
Этап-1
0.355
9,0
Этап-0
0,481
5,8
Этап 1
0,764
4,7
Этап 2
1,129
3,3
Этап 3
1,427
2,1
Этап 4
0,49
1,1
Этап 5
0,123
0,7
Этап 6
0,038
0,4
Фильтр
0,013
-
Общая доза
8,336
Мундштук (mcg/доза)
1,978
Доза мелких частиц (частицы <5μm) (mcg)
3,499
Насадка III
Доставка в каскадном импакторе Андерсена (mcg/доза)
Адаптор/индукционный порт
2,725
Cut-points
Пресепаратор
2,113
-
Этап-1
0,242
9,0
Этап-0
0,365
5,8
Этап 1
0,955
4,7
Этап 2
1,146
3,3
Этап 3
1,344
2,1
Этап 4
0,332
1,1
Этап 5
0,079
0.7
Этап 6
0,037
0,4
Фильтр
0,019
Общая доза
9,357
Мундштук (mcg/доза)
1,742
Доза мелких частиц (частицы <5μm) (mcg)
3,324
Насадка IV
Доставка в каскадном импакторе Андерсена (mcg/доза)
Адаптор/индукционный порт
2,614
Cut-points
Пресепаратор
1,973
-
Этап-1
0,26
9,0
Этап-0
0,322
5,8
Этап 1
0,697
4,7
Этап 2
0,914
3,3
Этап 3
1,391
2,1
Этап 4
0,49
1,1
Этап 5
0,107
0,7
Этап 6
0,036
0,4
Фильтр
0,026
-
Общая доза
8,83
Мундштук (mcg/доза)
1,831
Доза мелких частиц (частицы <5μm) (mcg)
3,227