АППАРАТ ДЛЯ ПОДАЧИ ПОРОШКА Российский патент 2004 года по МПК A61M15/00 

Данное изобретение относится к аппаратам для подачи, деагломерации и электростатической зарядки распыляемого порошка для ингаляции с помощью стационарных или переносных устройств, в силу чего порошок относят к активным фармацевтическим веществам, смесям и специальным лечебным препаратам, вводимым через дыхательные пути.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В настоящее время введение лекарственных порошков выполняют множеством способов. Службы охраны здоровья все более фокусируют внимание на возможности введения порошков прямо в легкие посредством ингаляторов для оказания больному действенной, быстрой и безболезненной помощи.

Для того чтобы лекарственные порошки, вводимые посредством ингалятора, оседали в легких, необходимо, чтобы размер их частиц был от 1 до 6 мкм. Более крупные частицы оседают во рту и гортани, а более мелкие уходят с выдыхаемым воздухом.

Порошки с малым размером частиц имеют сильно выраженную склонность к агломерации, т. е. к слипанию. В используемых в настоящее время ингаляторах значительная часть активных веществ в момент их приема находится в виде агломератов и поэтому большая их часть оседает в верхних дыхательных путях. Были разработаны различные способы деагломерации порошка, в большинстве из которых для расщепления агломератов используют вдыхаемый воздух.

Также известно использование переносчиков, имеющих более крупные частицы, на которых распределяется мелкий порошок. При вдохе крупные частицы оседают в полости рта, в то время как мелкие частицы освобождаются и переносятся в легкие. Некоторые изготовители используют пропеллеры с электрическим приводом, пьезовибраторы и/или механические колебания для расщепления агломератов. Таким образом, наличие очень большой порции одиночных частиц во вдыхаемом воздухе является очень важным фактором для достижения высокой эффективности ингаляции.

В опубликованном шведском патенте SE 504 458, включенном в данное описание путем ссылки, описан аппарат, использующий вращающийся барабан в качестве дозирующего устройства совместно с электрическим полем.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение относится к аппарату для подачи, деагломерации и электростатической зарядки мелкодисперсионных порошков, предназначенных в основном для ингаляции. Электростатическую зарядку осуществляют посредством трибозарядки, зарядки в коронном разряде и/или индукционной зарядки. Зарядка порошка любым из упомянутых методов или их комбинацией далее будет называться электростатической зарядкой. В основном предлагаемый аппарат применяется для дозирования порошка непосредственно во вдыхаемый воздух или для снабжения дозирующего устройства электростатически заряженным деагломерированным порошком для достижения лучшей управляемости ввода доз во вдыхаемый воздух, а кроме того, для нанесения на переносчики для дальнейшей подготовки и введения в ингалятор или на другое приспособление, например на кусок пластыря или чего-то в этом роде.

Деагломерация происходит путем вращения и соприкосновения друг с другом двух щеток, содержащих порошок. Щетинки щеток прижимаются и трутся друг об друга, благодаря чему осуществляется расщепление порошковых агломератов. Одновременно можно осуществлять электростатическую зарядку порошка. Скорость вращения щеток выбирают такой, чтобы достигались наилучшие результаты для порошков различных веществ. Для веществ, подлежащих деагломерации и электростатической зарядке, предпочтительно выбирать и конструкцию щеток.

Выбор материала щеток определятся функцией, для реализации которой они предназначены. При использовании антистатических щеток основной функцией будет расщепление агломератов, а если используют другие материалы, например нейлон, то присутствует тенденция и к электростатической зарядке.

Так как на практике невозможно с помощью щеток добиться полной деагломерации, то пыль, вылетающая от стряхивающего устройства, содержит некоторое количество агломератов. Для того чтобы агломераты не попали в порошок, подлежащий дозированию, необходимо их отделение. Отделение осуществляют в устройстве сортировки, где происходит стряхивание порошка по направлению к приемному устройству и где существует электрическое поле, перпендикулярное направлению стряхивания. Кинетическая энергия, которая у агломератов значительно больше, переносит крупные частицы к приемному устройству, в то время как маленькие одиночные частицы притягиваются электрическим полем к дозирующему барабану. Поэтому при дозировании будут использоваться только одиночные частицы.

Изобретение определено независимыми пунктами формулы 1 и 5, различные варианты выполнения определены зависимыми пунктами формулы 2-4 и 6-14 соответственно.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение описано в виде предпочтительного иллюстративного варианта выполнения и с помощью прилагаемых чертежей, на которых одинаковые номера позиций означают одинаковые или соответствующие элементы, и на которых:
фиг. 1 изображает схему прохождения порошка через предлагаемый в данном изобретении аппарат/ингалятор;
фиг. 2 изображает основную схему аппарата для подачи при иллюстративном варианте выполнения в соответствии с фиг.1;
фиг. 3 изображает другой вариант выполнения аппарата для подачи, предложенного в данном изобретении; и
фиг. 4 также изображает вариант выполнения аппарата для подачи, предлагаемого в данном изобретении.

ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНОГО ВАРИАНТА ВЫПОЛНЕНИЯ
Вещества, непосредственно предназначенные к приготовлению, - это лекарственные порошки, но также можно рассматривать и другие порошки, для которых требуется точная дозировка малых количеств. Далее в связи с описанием иллюстративного варианта выполнения слово "порошок" будет употребляться как общее название всех типов веществ или смесей веществ, которые должны быть приготовлены.

Фиг. 1 в соответствии с фиг.2 схематически иллюстрирует прохождение порошка через дозирующее устройство и описывает способ, соответствующий данному изобретению. Порошок содержат в магазине 1. Из магазина в соответствии с этапом 22 он поступает в расщепляющее устройство для осуществления деагломерации посредством соответствующего устройства, например устройства в виде вращающейся пластмассовой пленки или щетки. Если первая щетка 2 расщепляющего устройства больше не может принимать порошковый материал, то его излишки автоматически возвращаются в магазин 1. Таким образом реализована устойчивая система, поддерживающая равномерность подачи, а следовательно, обеспечивающая возможность точного дозирования.

Деагломерацию, осуществляемую на следующем этапе 23, достигают путем разбивания или расщепления агломератов в приспособленном для этого устройстве, которое, как упомянуто выше, состоит из двух находящихся в зацеплении щеток, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения данного изобретения. Затем на этапе 24 порошок выбрасывают со второй щетки 3 расщепляющего устройства, в которое его посредством выбрасывающего устройства 5 и второй щетки 3 скидывают или стряхивают, при этом образуется облако пыли. Облако пыли большей частью состоит из одиночных частиц и некоторого количества остаточных агломератов. Для осуществления настолько полной деагломерации, насколько это возможно, на этапе 26 производится сортировка частиц.

На этапе 26 осуществляют сортировку с использованием свойств кинетической энергии и электрического поля для отделения одиночных частиц от агломерированных. Для этого частицы порошка при выходе из выбрасывающего устройства 5 должны иметь большую скорость и быть электростатически заряженными. Агломераты порошка имеют относительно большие размеры и обладают высокой энергией движения, а поэтому проследуют прямо вперед. Маленькие частицы имеют низкую энергию движения, они более подвержены влиянию электрического поля и изменяют направление своего движения. Поэтому прикладывают электрическое поле, направленное предпочтительнее перпендикулярно направлению движения частиц, которое те начинают совершать после выброса со щетки 3.

Агломераты порошка, перемещающиеся прямо вперед, принимает приемное устройство 7 для дальнейшего перемещения их обратно в магазин 1 или в расщепляющее приспособление. Одиночные частицы, образующие пылевое облако, переносят электрическим полем к дозирующему барабану 9 этап переноса 32 для дальнейшего приготовления.

Введение дозы порошка в воздушный поток производят с дозирующего барабана 9 на этапе переноса 32 с помощью притягивающего электрода 14 или с помощью продувки. Регулирование вносимого в воздух количества порошка происходит, например, на этапе регулировки 34 с изменением напряжения и/или использованием фильтра 10, управляемого электронной схемой. После ввода дозы в поток воздуха дозирующий барабан 9 благодаря взаимодействию с приемным устройством 7 непрерывно очищается от порошка. Порошок, перемещаемый таким путем через приемное устройство 7, поступает обратно на вращающиеся щетки 2 и 3 или в магазин 1, например, к дополнительному выбрасывающему устройству (не показано), аналогичному устройству 5.

На этапе 36 результатом дозирования является поток воздуха, содержащий регулируемое количество порошка в виде одиночных частиц, что служит предпосылкой для достижения путем ингаляции высокой эффективности лекарственных порошков, вводимых на этапе 38.

Иллюстративный вариант выполнения изобретения раскрыт на фиг.2. Магазин 1 имеет предпочтительно круглую форму и в иллюстративном варианте выполнения содержит медленно вращающийся пластмассовый диск или щетку, которые при прохождении порожка внутри отсека магазина стряхивают порошок в направлении к первой перемещающей и расщепляющей щетке (расщепляющее приспособление) 2, так что она все время испытывает одинаковое наполнение порошком. Магазин предпочтительно выполнен воздухонепроницаемым и соединен с отсеком, содержащим вещества, поглощающие влагу. В последующих вариантах выполнения предлагаемого аппарата предусмотрен электроподогрев для поддержания внутри него управляемого климата.

Расщепление при иллюстративном варианте выполнения происходит с применением вращающихся щеток 2 и 3, конструкцию и материал для изготовления которых выбирают с учетом свойств порошка. В другом варианте выполнения используют иные приспособления, отличающиеся от вращающихся щеток. Скорость и направление вращения в сильной степени воздействуют на порошок, при этом очень высокая скорость может приводить к тенденциям плавления и осаждения порошка внутри аппарата.

Материал щеток важен для обеспечения требуемой электростатической зарядки порошка, поэтому важным фактором при выборе материала является его положение в последовательности трибозарядки. Во многих случаях, когда желательно избежать электростатическую зарядку, следует использовать проводящие материалы. Приведенный ниже текст иллюстрирует положения некоторых материалов в последовательности трибозарядки.

Последовательность трибозарядки
Заряжены положительно:
Стекло
Нейлон
Стирол
Резина
Полиэтилен
Поливинилхлорид
Тефлон
Заряжены отрицательно:
По электрическим свойствам материалы могут быть разделены на три группы:
1) материалы-изоляторы, используемые для электростатической зарядки, например трибозарядки;
2) полупроводящие материалы, непригодные для электростатической зарядки, но подходящие для некоторых частей аппарата, тех, которые должны находиться под напряжением;
3) проводящие материалы, которые необходимо использовать при избежании электростатической зарядки и для обеспечения надлежащего заземления.

Между щетками устанавливают такое расстояние, при котором достигается наилучшее расщепление агломератов. Для многих случаев предпочтительна ситуация, когда щетинки щеток входят друг в друга на глубину от 0 до 3 мм. Как только возникает контакт между щетинками, агломерированный порошок растирается до расщепления крупных частиц и поэтому щетки содержат, в основном одиночные частицы.

Для выброса порошка со щетки используют выбрасывающее устройство 5. Выбрасывающим устройством, соответствующим предъявленным требованиям, является, например, диск из подходящего материала, который при вращении щетки изгибает щетинки таким образом, что они при очередном распрямлении стряхивают частицы порошка. Другой вариант заключается в размещении в выбрасывающем устройстве дополнительной щетки вместо диска.

Пыль с вращающейся щетки 3 выбрасывающего устройства поступает в отсек, где осуществляют сортировку, то есть процесс отделения, при котором оставшийся агломерированный порошковый материал может быть возвращен в магазин 1 или к расщепляющим приспособлениям. Эту часть порошка переносят к приемному устройству, выполненному в виде дополнительной вращающейся щетки 7, в то время как расщепленный в пыль порошок, состоящий из одиночных частиц, направляют дальше и распределяют по поверхности дозирующего барабана 9 для осуществления дозирования.

Дозирование как процесс заключается в том, что притягивающий электрод с соответствующим напряжением притягивает зерна порошка с дозирующего барабана 9. Потенциал притягивающего электрода могут менять в широких пределах, обычно между 500 и 3000 В. Поток воздуха, вдыхаемый воздух уносит мелкие зерна порошка прежде, чем они достигают притягивающего электрода. Количеством дозируемого порошка можно управлять путем подключения и отключения напряжения притягивающего электрода. Как вариант дозирование могут регулировать электронным фильтром, размещенным между дозирующим барабаном и притягивающим электродом. Кроме того возможно сбрасывание порошка с дозирующего барабана посредством прямого воздушного потока, при этом указанный барабан расположен в устройстве выше, в непосредственном контакте с потоком воздуха, как показано на фиг.3. В этом случае регулировку производят в процессе сортировки путем изменения электрического поля, этап 26 на фиг.1.

Обычно ингаляторы загружают порошком в капсулах. Одноразовые ингаляторы загружают одной капсулой, а ингаляторы многократного пользования часто загружают лентой, содержащей несколько капсул. Поэтому есть еще один вариант, в котором дозирующий барабан 9 заменен порошковым диспергатором 9'(в виде капсул), последний может быть одиночным или быть частью ленты, как это показано на фиг.4. Таким образом описанный аппарат для подачи и дозирования может быть с успехом использован для несложного наполнения капсул точно заданным количеством порошка, который в соответствии с изобретением состоит только из одиночных частиц, пригодных для введения через ингалятор. Все остальные элементы аппарата, изображенного на фиг.4, соответствуют элементам на фиг.2 и 3.

Весь аппарат для дозирования спроектирован так, что в нем не предусмотрен отсек, в котором порошок может оседать и накапливаться. С точки зрения минимизации отложений выбор материала также важен. Поэтому, для осуществления отталкивания порошка, стенки и другие части аппарата запитаны таким же или более высоким потенциалом, обладающим той же полярностью, что и электростатически заряженный порошок.

Способ и аппарат раскрыты с помощью иллюстративного варианта выполнения, что не следует рассматривать как ограничение объема правовой охраны изобретения, установленного в прилагаемой формуле.

Изобретение раскрывает способ и аппарат для деагломерации и электростатической зарядки мелкодисперсионного порошка, предназначенного в предпочтительном случае для ингаляционных целей. Электростатическая зарядка осуществляется путем трибозарядки, зарядки в коронном разряде и/или индукционной зарядки. Предлагаемый аппарат в первую очередь предназначен для дозирования расщепленного порошка непосредственно во вдыхаемый воздух, для введения, например, активных фармацевтических веществ, а кроме того, для снабжения дополнительного устройства дозирования электростатически заряженным расщепленным порошком для более точной регулировки дозы вещества во вдыхаемом воздухе. В предпочтительном случае деагломерация происходит на двух вращающихся, касающихся друг друга щетках, содержащих порошок. Щетинки трутся друг об друга и таким образом расщепляют агломераты. Скорость вращения щеток выбирается для достижения наилучшего возможного результата для различных порошковых веществ. Также для веществ, подлежащих перед этапом введения деагломерации и электростатической зарядке, выбирается конструкция этих щеток. 2 с. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ подачи, расщепления и электростатической зарядки порошка, предназначенного для приема, главным образом, через ингалятор, отличающийся тем, что он включает расщепление агломерированного порошка на одиночные частицы порошка, которое производят в первом вращающемся приспособлении и втором вращающемся приспособлении, введенных во взаимодействие друг с другом, посредством чего измельчают агломераты порошка, подаваемые первым вращающимся приспособлением, выброс расщепленного порошка со второго вращающегося приспособления с помощью выбрасывающего устройства, отделение одиночных частиц порошка и порошка, оставшегося агломерированным, посредством устройства сортировки, сбор агломерированного порошка приемным устройством для возвращения в магазин или в первое вращающееся приспособление, перемещение одиночных частиц порошка к дозирующему барабану и дозирование одиночных частиц порошка, управляемое с помощью электрического поля, переносящего частицы расщепленного порошка от дозирующего барабана в поток воздуха.2. Способ по п.1, отличающийся дополнительной операцией зарядки порошка во вращающихся приспособлениях или в выбрасывающем устройстве путем выбора материала, соответствующего данному порошку.3. Способ по п.1, отличающийся дополнительной операцией сдувания воздухом для дополнительного содействия переносу расщепленных частиц порошка от дозирующего барабана в поток воздуха.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что операцию перемещения одиночных частиц порошка к дозирующему барабану выполняют с помощью электростатического поля, которое получают в результате приложения к дозирующему барабану электрического потенциала, являющегося притягивающим по отношению к электрическому заряду порошка.5. Аппарат для подачи, расщепления и электростатической зарядки порошка, предназначенного для введения, главным образом, через ингалятор, отличающийся тем, что он содержит магазин для порошка, предназначенного для введения, первое вращающееся приспособление, связанное с магазином, второе вращающееся приспособление, связанное с первым вращающимся приспособлением, благодаря чему первое и второе приспособления образуют зону деагломерации, в которой происходит расщепление присутствующих агломератов порошка на одиночные частицы порошка, пригодные для введения, выбрасывающее приспособление для выброса расщепленного порошка из второго вращающегося приспособления, третье вращающееся приспособление для переноса нерасщепленных агломератов обратно в магазин или к первому вращающемуся приспособлению и дозирующее приспособление для принятия расщепленного порошка, предназначенного для введения.6. Аппарат по п.5, отличающийся тем, что вращающиеся приспособления содержат первую и вторую вращающиеся щетки, щетинки которых находятся во взаимодействии друг с другом с обеспечением передачи одиночных частиц порошка на вторую щетку.7. Аппарат по п.5, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью электростатической зарядки порошка путем трибозарядки, индукционной зарядки, зарядки в коронном разряде или комбинации этих способов.8. Аппарат по п.7, отличающийся тем, что он выполнен из материала, позволяющего управлять зарядкой порошка регулируемыми полями, приложенными извне.9. Аппарат по п.5, отличающийся тем, что магазин для порошка содержит диск или щетку, которые выполнены с возможностью медленного вращения и стряхивания порошка в направлении смежного вращающегося приспособления в момент прохождения порошка внутри магазина.10. Аппарат по п.5, отличающийся тем, что он дополнительно оснащен резервуаром для обезвоживающего средства для обеспечения управляемого внутреннего климата, устанавливающего уровень влажности.11. Аппарат по п.5, отличающийся тем, что в нем предусмотрен электрический подогрев для управления внутренним климатом в отсеках подачи и расщепления.12. Аппарат по п.5, отличающийся тем, что внутри него имеется отсек для готового пылеобразного порошка для последующего применения.13. Аппарат по п.5, отличающийся тем, что для минимизации отложений порошка стенки аппарата изготовлены из проводящего или полупроводящего материала, имеющего электрический потенциал того же знака, что и заряженный порошок.14. Аппарат по п.5, отличающийся тем, что дозирующее приспособление сконструировано как специальный источник порошка в виде, например, ленты для последующей установки в самостоятельном ингаляторе.