СМЕСИТЕЛЬНЫЙ КАНАЛ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИНГАЛЯЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНГАЛЯЦИИ Российский патент 2017 года по МПК A61M11/06 

Изобретение относится к смесительному каналу для устройства для ингаляции и, в частности, к смесительному каналу с улучшенными впрыскивающими и смешивающими свойствами для впрыскивания и смешивания жидких капель лекарственной формы в воздушном потоке, текущем в смесительном канале, тем самым, получения аэрозоля, который должен вдыхаться пациентом.

Существуют различные медицинские применения для устройств для ингаляции, позволяющие пациенту вдыхать аэрозоль, например, при лечении астмы, муковисцидоза поджелудочной железы, а также ряда других заболеваний дыхательных путей. Аэрозоль представляет собой дисперсию мелких твердых частиц или капель жидкости в непрерывной газообразной фазе. Для медицинского ингаляционного лечения, как правило, требуется обеспечить аэрозоль с мелкими каплями жидкой лекарственной формы биоактивного вещества или лекарственного средства, например, водный раствор лекарственного средства и соответствующих вспомогательных веществ. Так, в идеальном случае, капли жидкой лекарственной формы, содержащие упомянутое медицинское вещество, должны достичь даже самых маленьких ветвей легких, особенно желательно, обеспечить аэрозоль с каплями, равномерно и однородно распределенными в газе. Поэтому, жидкая лекарственная форма биологически активного вещества или лекарственного средства часто распыляется посредством распылителя, то есть, аэрозольного генератора, способного превращать жидкость во вдыхаемый аэрозоль в непрерывном режиме.

Следует отметить, что устройства для ингаляции, содержащие распылители, такие как аэрозольный генератор, иногда также называют распылителями. Следовательно, это контекст, который определяет, следует ли выражение "распылитель" истолковывать таким образом, чтобы относить только к аэрозольному генератору, или полностью к устройству для ингаляции.

Как определено здесь, обычными распылителями являются, например, ультразвуковые распылители, струйные распылители и вибрационные сетчатые распылители. Эти устройства работают непрерывно в течение нескольких вдохов до около 45 мин (или больше, если пациенту требуются перерывы во время ингаляционного лечения). В течение этого времени, они испускают аэрозоль или непрерывно, или в виде импульсов, которые адаптированы к модели дыхания пользователя, например, запускаясь с началом вдоха.

Дополнительно, устройства для ингаляции способны рассеивать небольшие капли жидкой лекарственной формы в воздухе, например, дозирующие под давлением ингаляторы, мягкие аэрозольные ингаляторы (такие как Respimat® Boehringer Ingelheim) и другие аэрозольные генераторы с микро-обработанными кремниевыми распыляющими соплами расщепляющего типа. Эти устройства для ингаляции обычно не считаются представителями распылителей, потому что они спроектированы (например, использованием пружин растяжения), для доставки, при приведении в действие, только одиночного импульса аэрозолированной жидкости. Таким образом, если более чем одним вдохом необходимо вводить требуемую дозу, необходимо повторное ручное приведение в действие при использовании, например, дозирующих под давлением ингаляторов и/или мягких аэрозольных ингаляторов. Кроме того, дозирующие под давлением ингаляторы генерируют аэрозоль из жидкостей с избыточным давлением, содержащим компоненты движущей силы, в то время как распылители генерируют аэрозоли из жидкости, не находящейся под давлением и не содержащей компоненты движущей силы.

Для того чтобы обеспечить воспроизводимое введение лекарственного средства в легкие, относительно к дозе, а также области осаждения внутри легких, жизненно важно, чтобы капли аэрозолированной жидкой лекарственной формы являлись монодисперсными, насколько это возможно, и равномерно распределенными в газообразной фазе. Слияние капель и/или сгущение на внутренних стенках устройства для ингаляции (или во рту у пациента) приведет к потере лекарственной формы и невоспроизводимому дозированию и осаждению. Таким образом, требуется достаточное смешивание возникающего аэрозоля с вдыхаемым пациентом воздушным потоком, текущим через устройство для ингаляции, а также оптимизация свойств потока "разбавленного" аэрозоля на его пути от устройства для ингаляции в рот и легкие пациента.

С вибрационными сетчатыми распылителями или ультразвуковыми распылителями, возникающий аэрозоль является, как правило, довольно плотным, со скоростью выпуска, иногда, в диапазоне около 1 мл аэрозоля в минуту. Таким образом, избежание слияния капель и сгущения на внутренних стенках, например, вибрационного сетчатого ингалятора, является более сложным, чем у других устройств для ингаляции, таких как традиционные струйные распылители с типичной скоростью выпуска от 0,3 до 0,4 мл/мин.

Доступные в настоящее время вибрационные сетчатые распылители, например, как правило, содержат резервуар для жидкости, аэрозольный генератор, содержащий вибрационную мембрану (или вибрационную сетку) и мундштук. Эти компоненты обычно собраны таким образом, чтобы распылительная мембрана была расположена приблизительно или вертикально, или горизонтально.

Преимуществом горизонтально расположенных распылительных мембран является то, что они допускают спокойный, под действием силы тяжести и, таким образом, менее переменный поток жидкости из резервуара, расположенного выше упомянутой мембраны. Тем не менее, возникающий аэрозоль затем вводится внутрь канала воздушного потока из верхней части и, по большей части, перпендикулярно к нему, так что, как правило, необходимы смесительные камеры для того, чтобы избежать столкновения частиц друг с другом и/или внутренними стенками устройств и однородно смешивать и замедлять аэрозолированные капли внутри вдыхаемого воздушного потока до вдоха пользователем. К сожалению, эти смесительные камеры являются довольно обширными и неблагоприятно увеличивают размеры таких устройств для ингаляции. Кроме того, в связи с большим временем пребывания аэрозоля в смесительной камере и потенциальной турбулентностью внутри упомянутой смесительной камеры, может возникнуть осаждение и сгущение аэрозолированных капель, увеличивающее потерю аэрозолированной лекарственной формы и снижение дозы воспроизводимости. Кроме того, такое вертикальное многоярусное размещение резервуара с жидкостью, аэрозольного генератора (с горизонтальной мембраной) и смесительной камеры, приводит к устройствам, которые являются довольно высокими по сравнению с их шириной. Это может привести к проблемам при работе; например, устройства могут наклоняться, особенно при заполнении резервуара, или в заполненном состоянии.

С вертикально расположенными мембранами, с другой стороны, возникающий аэрозоль может быть введен горизонтально в канал воздушного потока, а аэрозольный генератор может быть расположен под углом к направлению воздушного потока без изменения вертикального расположения мембраны. В зависимости от выбранного угла между аэрозольным генератором и каналом воздушного потока, возможно, вводить аэрозоль приблизительно параллельно, или даже полностью параллельно с направлением воздушного потока. Этот подход, например, выбран в патенте WO 2009/135871 A1. Однако так как жидкость должна подаваться к вертикально расположенной распылительной мембране (а не просто течь на нее, как это происходит с горизонтальными мембранами), даже незначительные отклонения при обращении, например, наклон устройства во время ингаляции, могут привести к различным изменениям в подаче жидкости и выпуске аэрозоля. Кроме того, остаточный объем, остающийся в резервуаре для жидкости в конце ингаляционного лечения, как правило, выше, чем для устройств для ингаляции с горизонтально расположенными мембранами.

Другим подходом, как описано в патенте DE 10 2005 029 498 B4, является использование кольцевого воздушного потока, окружающего аэрозольный генератор и/или возникающий аэрозоль, так что аэрозольный шлейф, засасывается в "воздушную рубашку", чтобы избежать столкновения частиц с внутренними стенками мундштука. Это часто имеет практические ограничения. Это неблагоприятно увеличивает габариты устройства, поскольку аэрозольный конус расширяется быстро, как только испускается из мембраны. Помимо этого, щелевой кольцеобразный зазор должен быть сравнительно большим, чтобы не создавать турбулентность. Кроме того, устройства для ингаляции, использующие принцип "воздушной рубашки" требуют больше компонентов.

Подходом, немного похожим на упомянутую "воздушную рубашку", является использование воздушных щелей в мундштуке, через которые окружающий воздух втягивается пониженным давлением, когда аэрозоль проходит мундштук с высокой скоростью. Такие воздушные щели, например, предусмотрены в мягком аэрозольном ингаляторе Respimat®. В то же время требуется гораздо меньше пространства, и никаких дополнительных компонентов, чем в вышеупомянутых щелевых кольцеобразных зазорах, воздушные щели в мундштуке, являются также менее эффективными и не могут удовлетворительно предотвратить осаждение капель в мундштуке и/или снижение скорости аэрозоля.

Патент США 4592348 B раскрывает дозирующий ингалятор под давлением, содержащий контейнер лекарственного средства и корпус дозатора с воздушным каналом, проходящим через него. Воздушный канал дозирующего средства сужается от воздушного впускного отверстия по направлению к месту дозирующего порта контейнера лекарственного средства, а затем расширяется оттуда по направлению к выпускному отверстию аэрозоля. Таким образом, диффузор образован в воздушном канале. Из дозирующего порта аэрозоль дозируется внутрь середины воздушного потока в направлении потока. Патент США 4592348 В раскрывает, что пониженное давление воздуха внутри канала диффузора помогает распылению жидких капель лекарственного средства, которые входят в воздушный канал через дозирующий порт. Ни одна другая функция не описана в документе. Это не обеспечивает никаких признаков того, что эта идея может также быть применена к распылителям.

Патент WO 2010/065616 А1 раскрывает терапевтическую систему лечения, содержащую устройство доставки для охлажденной дыхательной газовой смеси и устройство впрыска, расположенное рядом с дистальным концом упомянутого устройства доставки. Более конкретно, этот документ раскрывает аппарат искусственного дыхания, способный образовывать и испускать туман из тонкодисперсных включений льда для ингаляции. Отдельный вариант осуществления, изображенный на фиг. 3A, представляет устройство доставки, которое также образовано в виде элемента диффузора с уменьшенной площадью поперечного сечения, так что дыхательная газовая смесь увеличивает скорость и снижает давление, когда протекает через упомянутый элемент диффузора и за источником текучей среды. Более низкое давление внутри описанного элемента диффузора втягивает текучую среду из источника текучей среды/устройства впрыска внутрь диффузора для смешивания ее с воздухом, тем самым вызывая образование капель или мелкодисперсного тумана, который застывает в мелкодисперсные включения льда в охлажденной газовой смеси. Помимо этого, патент WO 2010/065616 A1 не раскрывает какую-нибудь дополнительную функцию. Более того, оказывается, что смесительный канал не требуется в системе по патенту WO 2010/065616 A1. Устройство впрыска расположено вблизи дистального конца терапевтической системы (как можно видеть на фиг. 3А), таким образом, образованный туман выходит из устройства практически сразу, создавая лишь незначительный риск сгущения капель на стенках. Кроме того, охлажденная дыхательная газовая смесь, обеспечиваемая аппаратом искусственного дыхания, замораживает упомянутый туман в мелкодисперсные включения льда, так что на самом деле нет риска слияния капель, как это имеется в устройстве для ингаляции, содержащем распылитель.

Патент DE 10 2005 010 965 В3 и патент США 2009/0050137 А1 описывают устройство для ингаляции, в котором используется смесительный канал. Устройство для ингаляции, предусмотренное в них, имеет смесительный канал, что является особенно подходящим для подачи аэрозоля в рот пациента таким образом, что капли жидкости, которые содержатся в аэрозоле, остаются разделенными, пока они не войдут в рот, в горло, и легкие, не будучи осажденными на стенку смесительного канала. Смесительный канал содержит впускное отверстие для воздуха и выпускное отверстие для аэрозоля, а также зону впрыска между ними для подачи жидкого лекарственного средства через, по меньшей мере, одно сопловое отверстие, которое образует часть стенки канала и находится, в значительной степени, на одном уровне (разница в высоте не более 1 мм) с внутренней поверхностью стенки канала, по меньшей мере, на стороне, обращенной к впускному отверстию для воздуха. Это предотвращает любые выступающие края в смесительном канале, что приводит к турбулентности и увеличивает риск слияния капель или осаждения на стенках канала. Устройство для ингаляции использует одно или несколько сопловых отверстий, с тем, чтобы впрыскивать струю (струи) капель внутрь смесительного канала под определенным углом α относительно к продольной оси канала.

Поперечное сечение канала является также постоянным или коническим от впускного отверстия для воздуха до зоны впрыска. В конкретном варианте осуществления патента США 2009/0050137 A1, поперечное сечение смесительного канала непрерывно уменьшается в последовательных продольных сечениях от прямоугольной формы на входе до прямоугольной формы со скругленными углами по всей зоне впрыска, а затем делает переход от прямоугольной формы с закругленными углами и внешними изогнутыми сторонами до круговой формы; смотри, например фиг. 13. Увеличенная скорость воздуха разбивает первоначально непрерывную струю (струи) жидкости, выброшенной из отверстия (отверстий) сопла в монодисперсные капли на небольшом расстоянии от сопла и удерживает их отделенными друг от друга и от стенок канала за, так называемой, зоной смешивания.

Как описано, смесительный канал устройства образован таким образом, что его внутренняя кольцевая стенка является гладкой и непрерывной по отношению к предполагаемому направлению течения воздушного потока. Таким образом, впрыснутые внутрь смесительного канала капли вещества сначала концентрируются в струе, рассеянной из отверстия сопла. Это говорит о том, что процесс смешивания, затем, в основном, выполняется путем диффузионного процесса, то есть капли диффундируют внутрь потока воздуха, окружающего струю. Однако аэрозоль остается только ограниченное время в смесительном канале, так как нет достаточного времени для достижения пространственно однородной смеси капель и воздуха. Действительно, после того как струя впрыснута под определенным углом α в поток воздуха, например, α=90° (или любым другим углом между 10° и 170°), также возникает небольшая турбулентность. Тем не менее, она относительно мала вследствие небольшого размера струи по сравнению с воздушным потоком; струя скорее изгибается в потоке воздуха вместо того, чтобы завихриться, как показано на фиг. 10, взятой из патента США 2009/0050137 A1.

Патент США 2009/0050137 А1 не предоставляет никаких сведений о том, как их смесительный канал (или, например, какая конкретная форма из различных предложенных), может работать с непрерывно работающим с высокой выходной производительностью распылителем, таким как вибрационный сетчатый распылитель. В самом деле, здесь следует отметить, что сопловая пластина, описанная в патенте DE 10 2005 010 965 В3 или патенте США 2009/0050137 А1 с сопловыми отверстиями, расположенными по прямой линии, перпендикулярной к направлению воздушного потока, существенно отличается от перфорированных мембран вибрационных сетчатых распылителей, которые, как правило, имеют от ~300 до ~9000 отверстий, часто расположенных в круговых или многоугольных массивах.

Проблема недостаточного смешивания и/или осаждение внутри устройства является еще более выраженной и важной при использовании медленных скоростей потока, потому что они предлагают меньшие рассеивающие и увлекающие качества для плотного возникающего аэрозоля, выпущенного быстро из вибрирующей сетки. Однако, как описано ранее в различных публикациях авторами изобретения (например, патенте WO 2010/089330 A1 или Griese et al.; Am. J. Resp. Critical Care Medicine, Vol. 169, 2004, стр. 822-828), именно эти медленные скорости потока на вдохе, такие как ниже 20 л/мин, предпочтительно около 15 л/мин, являются предпочтительными для доставки лекарственного средства глубоко в легкие.

По причинам, рассмотренным выше, смесь из капель в потоке воздуха может оставаться неполной при использовании ультрасовременного смесительного канала в сочетании с непрерывно работающим с высокой производительностью распылителем, таким как вибрационный сетчатый распылитель или ультразвуковой распылитель, что приводит к неоднородному распределению капель в аэрозоле. Таким образом, существует необходимость в смесительном канале, который позволяет усовершенствовать смесительный процесс, приводящий к однородному распределению капель в аэрозоле.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является обеспечение смесительного канала, который позволяет усовершенствовать смесительный процесс, приводящий к однородному распределению капель в аэрозоле. Другой задачей изобретения является обеспечение устройства для ингаляции, содержащего такой смесительный канал. Дополнительной задачей является сокращение потери капель аэрозоля в устройстве для ингаляции за счет слияния и/или осаждения внутри устройства. Еще дополнительной задачей является обеспечение смесительного канала со сравнительно небольшим наружным размером, что делает его подходящим для дополнительного применения в малых, мобильных (т.е., портативных), карманных устройствах для ингаляции. Эта задача достигается посредством смесительного канала для устройства для ингаляции и устройства для ингаляции с признаками в соответствии с формулой изобретения, приведенной ниже.

Сутью смесительного канала по настоящему изобретению является обеспечение ступеньки на внутренней стенке смесительного канала, или любого другого средства, которое резко снижает полезную площадь поперечного сечения смесительного канала. В отличие от предшествующего уровня техники, в котором - как описано выше, - смесительный канал содержит гладкую и непрерывную внутреннюю круговую поверхность, таким образом, избегая возникновения закручивающих процессов, смесительный канал в соответствии с настоящим изобретением содержит ступеньку на его внутренней круговой поверхности, т.е. скачок в направлении потока. Как используется здесь, ступенька является существенным, или резким изменением площади поперечного сечения в продольной траектории или внутри короткого продольного сечения смесительного канала. В соответствии с изобретением, площадь поперечного сечения уменьшается более или менее резко внутри или на заднем по ходу конце зоны впрыска. Например, ступенька может быть образована таким образом, чтобы преграждать около 50% поперечного сечения смесительного канала. Зона впрыска, как используется здесь, является частью смесительного канала, куда происходит впрыск возникающего аэрозоля, и/или, где аэрозоль, испускаемый из распылителя, первоначально смешивается с воздухом. Зона впрыска, а также другие признаки изобретения будут определены в дальнейшем подробно, также в сочетании с чертежами. Здесь под ступенькой понимается смещение или изменение в уровне внутренней поверхности смесительного канала, при этом ступенька образовывается тремя последовательными участками поверхности. Угол между двумя соседними участками поверхности находится в диапазоне от 80° до 100°, предпочтительно 85°-95°, более предпочтительно, по существу, 90°, а наиболее предпочтительно 90°.

Процесс равномерного распределения капель внутри воздушного потока дополнительно поддерживается тем фактом, что смесительный канал ограничен небольшим эффективным поперечным сечением (по сравнению с впускным отверстием) по ступеньке, и сразу за ступенькой, и только постепенно увеличивается снова к выпускному отверстию. Другими словами, что уменьшенная площадь поперечного сечения связана фактически со ступенькой, а не только перегородкой типа стенки, выступающей из внутренней стенки; как можно видеть на фиг. 1А. Здесь термин "эффективное поперечное сечение" будет обозначать ту часть поперечного сечения, которая, на самом деле, открыта для воздушного потока, то есть ту часть поперечного сечения, которая ограничена внутренней окружной стенкой смесительного канала, независимо от внешней окружной стенки смесительного канала, которая может не отображать ступеньку. Дополнительно, формулировка "за ступенькой", а также все аналогичные термины, обозначающие позицию, ориентацию или направление, должны быть связаны здесь и в последующем с прямым направлением течения воздушного потока в смесительном канале, т.е. от впускного отверстия к выпускному отверстию.

Благодаря ограниченному поперечному сечению, профиль потока и скорость потока, более точно, скорость воздушного потока, изменяется в местоположении ступеньки, поскольку воздух и аэрозоль подвергаются там ускорению. В соответствии с изобретением, как будет подробно описано ниже, распылитель помещен в непосредственной близости к, то есть перед ступенькой в смесительном канале или образует саму ступеньку, так же как, например, видно на фиг. 11В. Как правило, только часть распылителя действительно вставляется и выступает внутрь смесительного канала, а не весь распылитель. В конкретном варианте осуществления, изображенном на фиг. 11A и 11B, эта вставленная часть содержит задний по ходу конец вибрационного сетчатого распылителя, который имеет прикрепленную вибрирующую сетку на его нижней части, откуда испускается возникающий аэрозоль. Следовательно, струя капель впрыскивается в, или непосредственно за ступенькой внутрь смесительного канала, то есть в место с высокой скоростью воздуха. Так как воздух является здесь ускоренным по сравнению с передним по ходу концом или перед ступенькой, плотность возникающего аэрозоля в воздушном потоке поддерживается небольшой (по сравнению со случаем, когда капли были впрыснуты в воздушный поток с более низкой скоростью - как, например, перед ступенькой), потому что капли быстро захватываются и разреживаются в быстром потоке воздуха. Снижение плотности имеет то преимущество, что среднее расстояние между каплями увеличивается, и таким образом, нежелательного слияния капель, - которое привело бы к более крупным средним диаметрам капель, - можно в значительной степени избежать или уменьшить.

Более того, так как форма смесительного канала за ступенькой, предпочтительно, представляет собой усеченный конус, который расширяется к его заднему по ходу концу, осаждение капель на внутренней стенке смесительного канала можно избежать или уменьшить. Эти осаждения могут быть дополнительно снижены с помощью подходящего антистатического материала покрытия.

Кроме того, ускоренный поток воздуха за ступенькой становится снова замедленным, обусловленный воронкообразной формой усеченного конуса. Таким образом, на выходе из смесительного канала, поток уменьшается таким образом, что он достигает значения, подходящего для поступления в рот пациента без сгущения и для переноса в более глубокие области легких. Таким образом, смесительный канал за ступенькой формируется таким образом, чтобы выступать в качестве диффузора.

Неожиданно было обнаружено авторами изобретения, что смесительный канал по изобретению достигает достаточно большого ускорения воздуха, протекающего внутри канала при умеренной скорости потока (например, 15 л/мин), чтобы гарантировать, что аэрозоль, даже когда излученный распылителем, имеющий высокую выходную скорость (например, около 0,5 мл/мин или более, или даже около 0,8 или более, или даже около 1 мл/мин или более) из верхней части внутрь зоны смешения под углом около 90° по отношению к продольной центральной оси смесительного канала, быстро смешивается с воздухом и разреживается без существенного сгущения на стенке смесительного канала и без существенного слияния. Кроме того, было удивительно обнаружить, что смесительный канал, как описано в настоящем документе, может быть компактным и все еще быть эффективным для достижения этих результатов. Следует отметить, что условия, упомянутые выше, т.е. включение высокоэффективного распылителя в устройство для ингаляции, приспособленное для медленной скорости потока на вдохе, особенно перспективно в отношении склонности возникающего аэрозоля к слиянию и осаждению внутри устройства.

В зависимости от скорости потока внутри смесительного канала, это было отмечено, что резкое снижение полезной площади поперечного сечения на ступеньке может привести к быстрому отклонению и ускорению текущего воздуха, даже без существенного вмешательства в ламинарный поток. Это было подтверждено вычислительным моделированием потока.

Один аспект изобретения относится к смесительному каналу для устройства для ингаляции, содержащему впускное отверстие, выпускное отверстие и зону впрыска, расположенную между впускным отверстием и выпускным отверстием. Зона впрыска имеет продольную центральную ось и содержит (а) встроенный распылитель, или (b) съемный распылитель, или (с) элемент, выполненный с возможностью приема съемного распылителя. Более того, полезная площадь поперечного сечения смесительного канала в плоскости, перпендикулярной к продольной центральной оси является меньше в зоне впрыска, чем впереди зоны впрыска. Более конкретно, полезная площадь поперечного сечения смесительного канала в плоскости, перпендикулярной продольной центральной оси, резко уменьшается в направлении воздушного потока внутри или на заднем по ходу конце зоны впрыска таким образом, что площадь поперечного сечения является меньше в зоне впрыска, чем впереди зоны впрыска. Резкое уменьшение площади поперечного сечения предпочтительно образует ступеньку в смесительном канале.

По желанию, форма площади поперечного сечения является круглой или эллиптической, альтернативно прямоугольной на переднем по ходу конце зоны впрыска, и становится полукруглой или полуэллиптической на заднем по ходу конце зоны впрыска.

Как определено здесь, форма площадей поперечных сечений с соотношением (т.е. отношением между наибольшим диаметром и наименьшим диаметром перпендикулярным к ней) не более ~1,3:1 считается круглой или приблизительно круглой, тогда как с соотношениями больше, чем ~1,3:1, будет считаться эллиптической. По аналогии, термины "приблизительно полукруглая" или "приблизительно полуэллиптическая" относятся к формам, напоминающим круглую или эллиптическую, разрезанную пополам; возможно, с закругленными краями и/или окружными линиями, слегка выгнутыми дугой наружу.

В зависимости от точной формы приблизительно полукруглого или полуэллиптического поперечного сечения, размер площади поперечного сечения резко уменьшается на задней по ходу стороне зоны впрыска примерно до половины площади, или немного меньше, по сравнению с площадью на передней по ходу стороне зоны впрыска. Один из примеров приблизительно полукруглого поперечного сечения в соответствии с изобретением изображен на фиг. 11С.

Везде в последующем термин "направление потока" следует понимать, как направление от впускного отверстия к выпускному отверстию смесительного канала.

Один аспект изобретения относится к смесительному каналу, содержащему первый участок канала, и второй участок канала, расположенный дальше по ходу от первого участка канала. Первый участок канала содержит впускное отверстие и зону впрыска. Встроенный распылитель, съемный распылитель или элемент, выполненный с возможностью приема съемного распылителя находится в или продолжается из поперечного положения по отношению к продольной центральной оси зоны впрыска. Предпочтительно, встроенный распылитель или съемный распылитель или элемент, выполненный с возможностью приема съемного распылителя расположены или размещены на продольном боковом участке или боковой стенке смесительного канала. Таким образом, встроенный распылитель, или съемный распылитель могут быть расположены в направлении, поперечном к продольному направлению или оси смесительного канала.

Один аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором встроенный распылитель выступает внутрь смесительного канала. Альтернативно, съемный распылитель выступает внутрь смесительного канала. Такое "выступание" или продолжение, является предпочтительно, не выходящим за продольную центральную ось смесительного канала.

Дополнительный аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором встроенный распылитель или съемный распылитель расположены в зоне впрыска таким образом, чтобы полезная площадь поперечного сечения смесительного канала в плоскости, перпендикулярной к продольной центральной оси была меньше в зоне впрыска, или на заднем по ходу конце зоны впрыска, чем впереди зоны впрыска. Более конкретно, встроенный распылитель или съемный распылитель продолжается от бокового положения по отношению к продольной центральной оси (А) зоны (3) впрыска и выступает внутрь зоны (3) впрыска таким образом, что размер полезной площади поперечного сечения смесительного канала в плоскости, перпендикулярной к продольной центральной оси (А) резко уменьшается в направлении воздушного потока внутри или на заднем по ходу конце зоны (3) впрыска.

Дополнительный аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором после съемного распылителя, принимаемого в упомянутый элемент, полезная площадь поперечного сечения смесительного канала в плоскости, перпендикулярной к продольной центральной оси меньше в зоне впрыска, чем впереди зоны впрыска. Более конкретно, этот аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором непосредственно после съемного распылителя, принимаемого в упомянутый элемент, размер полезной площади поперечного сечения смесительного канала в плоскости, перпендикулярной к продольной центральной оси, резко уменьшается внутри или на заднем по ходу конце зоны (3) впрыска.

Другими словами, в то время как ступенька может быть образована по размеру и форме стенок смесительного канала и его отверстий, как таковых, вставленный распылитель, который выступает внутрь смесительного канала, также может быть понят как образующий ступеньку.

Как уже было описано, смесительный канал содержит первый участок канала и второй участок канала, расположенный дальше по ходу от первого участка канала. Предпочтительно, внутренняя поверхность стенки смесительного канала образует непрерывный или бесступенчатый переход между задним по ходу концом первого участка канала и передним по ходу концом второго участка канала на стороне, противоположной к встроенному распылителю, съемному распылителю или элементу, выполненному с возможностью приема съемного распылителя. Другими словами, ступенька первоначально образована на той стороне смесительного канала, где расположен распылитель или элемент, выполненный с возможностью приема распылителя, в то время как противоположная сторона сформирована таким образом, что это не вносит, или не существенно вносит вклад в ступеньку.

Первый участок канала, предпочтительно, содержит впускное отверстие, образующее вход для воздуха, и элемент, выполненный с возможностью приема съемного распылителя, который может быть реализован с помощью сквозного отверстия. Первый участок канала может иметь форму предпочтительно круглого, но при желании, также эллиптического или прямоугольного цилиндра с продольной центральной осью A. Этот цилиндр, предпочтительно, ограничен на его переднем по ходу конце впускным отверстием, которое может рассматриваться как срез цилиндра вдоль плоскости поперечного сечения, которая не обязательно перпендикулярна продольной центральной оси A.

Впускное отверстие может, таким образом, быть в форме, предпочтительно круглой, но, возможно, также эллиптической. Альтернативно, впускное отверстие имеет прямоугольную форму, например, с прямыми углами или с закругленными углами.

Сквозное отверстие может быть расположено в самом заднем по ходу конце первого участка канала на одной стороне круговой стенки цилиндра. На своем заднем по ходу конце, первый участок канала может быть частично закрыт стенкой, которая расположена на плоскости поперечного сечения, перпендикулярной к продольной центральной оси А, то есть ступенькой. Таким образом, стенка может быть расположена так, чтобы покрывать приблизительно 50% размера поперечного сечения на заднем по ходу конце первого участка канала на стороне сквозного отверстия. Остальное отверстие заднего по ходу конца первого участка канала может быть образовано как, приблизительно, полукруглое. Альтернативно, остальное отверстие заднего по ходу конца первого участка канала может быть образовано, приблизительно, полуэллиптическим, таким как, например, когда первый сегмент смесительного канала выполнен в виде эллиптического цилиндра.

В этом варианте осуществления, заднее по ходу отверстие, или конец первого участка канала является, в то же самое время, передним по ходу отверстием или концом второго участка канала. То есть, оно образует переходное отверстие между первым и вторым участком канала. Таким образом, переходное отверстие между первым участком канала и вторым участком канала образует виртуальное сечение или плоскость, отделяющую первый участок канала от второго участка канала. Так как упомянутая стенка частично закрывает задний по ходу конец первого участка канала, ступенька образована в месте перехода между двумя участками канала.

Первый участок канала также может пониматься как смесительная камера. В соответствии с аспектом изобретения, предусмотрена смесительная камера для устройства для ингаляции, которая имеет по существу цилиндрическую или цилиндроидальную стенку и, по существу, первую, например, горизонтальную ориентацию. Смесительная камера содержит впускное отверстие на ее переднем по ходу конце, выпускное отверстие смесительной камеры (которое является тем же самым вышеупомянутым переходным отверстием) на ее заднем по ходу конце, и зону впрыска для аэрозоля. Кроме того, она включает в себя встроенный или съемный распылитель, продолжающийся от верхней части смесительной камеры таким образом, чтобы выступать внутрь зоны впрыска и испускать аэрозоль на или вблизи продольной центральной оси зоны впрыска под углом 90° или углом от 45° до 135° по отношению к продольной центральной оси А зоны впрыска. Выпускное отверстие смесительной камеры может иметь, по существу, вторую, например, вертикальную ориентацию, и быть расположено между продольной центральной осью и стенкой смесительной камеры, противоположной положению, с которого распылитель продолжается внутрь смесительной камеры.

Как уже упоминалось, впускное отверстие может, при желании, быть круглым или эллиптическим. При желании, диаметр или, в случае эллиптического отверстия, средний диаметр, может быть в диапазоне от около 5 до 15 мм, в частности от около 7 до около 12 мм, например от около 8 до около 10 мм.

Выпускное отверстие смесительного канала может быть соединяемым с мундштуком для ингаляции пользователем. Мундштук может содержать внутреннюю часть и внешнюю часть. Внутренняя часть мундштука присоединена к заднему по ходу концу второго участка канала, например, посредством воздухонепроницаемой прессовой посадки. Таким образом, внутренняя часть мундштука действует как, или образует продолжение второго участка канала. Кроме того, соединение между внутренней частью мундштука и вторым участком канала может быть выполнено в виде непрерывного или бесступенчатого перехода. Таким образом, профиль воздушного потока, распространяющегося через смесительный канал, не нарушается в области этого соединения. Будучи соединенной со смесительным каналом, внешняя часть мундштука может покрывать примерно две трети второго участка канала смесительного канала на задней по ходу стороне. Таким образом, часть внешней части мундштука окружает внутреннюю часть мундштука концентрическим образом.

Альтернативно, второй участок канала и мундштук могут быть выполнены в виде единой детали.

Один аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором продольная центральная ось второго участка канала и продольная центральная ось зоны впрыска образуют угол предпочтительно 180°, т.е. они параллельны друг другу.

Один аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором продольная центральная ось второго участка канала, и продольная центральная ось зоны впрыска образуют угол предпочтительно, не менее 172°. Другими словами, если две оси не параллельны, то они должны образовать тупой угол не менее 172°, то есть в диапазоне от 172° до 180°.

Как было описано ранее, встроенный распылитель или съемный распылитель выступает в зону впрыска смесительного канала. Один аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором встроенный распылитель или съемный распылитель расположен таким образом, чтобы испускать аэрозоль на продольную центральную ось зоны впрыска или рядом и к продольной центральной оси зоны впрыска. Как используется здесь, выражение "рядом с продольной центральной осью" следует понимать для описания, что задний по ходу конец распылителя, по существу, ближе к продольной центральной оси, чем к боковой стенке смесительного канала.

Один аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором распылитель (будь то встроенный распылитель или вставленный съемный распылитель) находится на одном уровне с частью внутренней поверхностью стенки смесительного канала, расположенной позади от зоны впрыска. Иными словами, конец задней по ходу части распылителя находится на одном уровне со ступенькой, которая, например, в случае, если оба, задний по ходу конец распылителя и самая высокая точка переходного отверстия (или выпускного отверстия смесительной камеры) находится на, или рядом с продольной центральной осью смесительного канала.

Один аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором форма площади поперечного сечения смесительного канала дальше по ходу от зоны впрыска является непостоянной. Один аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором размер площади поперечного сечения смесительного канала дальше по ходу от зоны впрыска, является непостоянным. Один аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором форма и размер площади поперечного сечения смесительного канала дальше по ходу от зоны впрыска являются непостоянными.

Более конкретно, один аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором площадь поперечного сечения смесительного канала дальше по ходу от зоны впрыска увеличивается в размере вдоль направления потока. Предпочтительно, площадь поперечного сечения увеличивается непрерывно. В этом отношении термин "непрерывно" следует понимать таким образом, что увеличение площади поперечного сечения происходит не ступенчато, а постоянно, так, чтобы оставлять внутренние стенки второго сегмента смесительного канала (то есть дальше по ходу от зоны впрыска) гладкими и свободными от ребер, для того, чтобы избежать или уменьшить турбулентность и/или потери здесь скорости потока, что может вызвать осаждение капель аэрозоля внутри второго сегмента.

Второй участок канала может быть образован, по существу, в виде усеченного конуса или конического эллиптического цилиндра. Обусловленный упомянутой выше ступенькой, второй участок канала не может быть симметричным или коаксиальным по отношению к продольной центральной оси А первого участка канала.

Расширение канала во втором сегменте служит для уменьшения скорости аэрозоля так, чтобы замедленные капли аэрозоля не осаждались в горле пользователя, а достигали легких.

Второй участок канала, предпочтительно, сформирован следующим образом: Берется последовательная серия поперечных сечений второго участка канала от переднего по ходу к заднему по ходу концу (каждое из сечений перпендикулярно к продольной центральной оси А первого участка канала), первое поперечное сечение имеет приблизительно полукруглую или полуэллиптическую форму, соответствующую переднему по ходу отверстию или переходному отверстию второго участка канала. Затем, форма каждого из последующих поперечных сечений продолжается сверх формы, соответствующей предыдущему поперечному сечению. Поперечное сечение, имеющее наибольший размер из этой серии, соответствует заднему по ходу отверстию второго участка канала. Заднее по ходу отверстие второго участка канала образует, в то же самое время, выпускное отверстие смесительного канала.

Один аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором угол раскрыва, который является приблизительно двойным углом α между центральной осью второго участка канала и любой касательной плоскостью (т.е. линией касательной плоскости, которая также является частью продольного сечения) на внутренней поверхности второго участка канала, составляет не более чем около 8°.

В связи с этим ограничением, потеря скорости и турбулентность, потенциально вызывающие осаждение аэрозоля во втором сегменте, могут быть в значительной степени устранены.

Один аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором угол раскрыва, как описано в настоящем документе, не более чем примерно 6°. Например, угол раскрыва может быть около 5°, около 5,5° или около 6°.

Одна такая альтернатива изобретения относится к смесительному каналу, в котором угол раскрыва является постоянным или приблизительно постоянным (т.е. в виде усеченного конуса).

Что касается угла раскрыва, и/или угла α, который составляет примерно половину угла раскрыва, следует отметить, что эти углы могут слегка отличаться в зависимости от рассматриваемого конкретного продольного сечения. Так как форма переходного отверстия и отверстия для выпуска воздуха могут слегка отличаться, соответствующий угол раскрыва второго сегмента вдоль горизонтального продольного сечения также может слегка отличаться от вертикального продольного сечения. В этом случае, угол раскрыва следует понимать как средний угол раскрыва вдоль любого такого продольного сечения. Например, угол раскрыва не более чем около 8° (т.е. α не более чем около 4°) или, альтернативно, не более чем около 6° (т.е. α не более чем около 3°) относятся к среднему значению соответствующих углов для различных продольных сечений.

Кроме того, в случае, если задний по ходу конец второго сегмента на выпускном отверстии закруглен так, чтобы избежать острых краев, этот закругленный задний по ходу конец не следует принимать во внимание при определении средних углов.

Термин "постоянный", в отношении угла раскрыва и/или угла α, следует понимать в смысле, постоянный вдоль продольного сечения на внутренней поверхности второго участка канала от переходного отверстия почти к выпускному отверстию (не принимая во внимание закругленный задний по ходу конец). Другими словами, линия, где продольное сечение пересекает внутреннюю поверхность второго сегмента, является прямой линией, по меньшей мере, на большей части своей длины, такой как свыше 80% от ее длины или более, или даже более чем 90% ее длины или более. Например, угол раскрыва может составлять около 5° на переднем по ходу отверстии, или переходном отверстии второго сегмента смесительного канала, а также около 5° далее позади по ходу.

Другая альтернатива изобретения относится к смесительному каналу, в котором угол между центральной осью второго участка канала и касательной плоскостью на внутренней поверхности второго участка канала является увеличивающимся вдоль направления потока. Например, (среднее значение) угла раскрыва может быть около 5° на переднем по ходу отверстии или переходном отверстии второго сегмента и увеличиться до примерно 6° в направлении выпускного отверстия второго сегмента смесительного канала.

Один аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором встроенный распылитель или съемный распылитель расположен таким образом, чтобы выпускать аэрозоль в смесительный канал под углом 90° или под углом в диапазоне от 45° до 135°, предпочтительно от 60° до 120°, более предпочтительно от 85° до 95° по отношению к продольной центральной оси А зоны впрыска. Это имеет особое значение для вибрационных сетчатых распылителей, где жидкость, предполагается, свободно течет под действием силы тяжести из резервуара к горизонтально расположенной вибрирующей сетке, и более выраженный наклон распылителя может привести к утечке, замедлению выхода аэрозоля, и/или неполному аэрозолированию жидкой лекарственной формы.

Один аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором впускное отверстие смесительного канала образует впускное отверстие устройства для ингаляции.

Один аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором впускное отверстие смесительного канала может быть соединяемым с впускным каналом устройства для ингаляции.

Один аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором уменьшение площади поперечного сечения смесительного канала в области зоны впрыска сконфигурировано, например, чтобы вызвать изменение в профиле потока носителя, когда носитель протекает через смесительный канал.

Один аспект изобретения относится к смесительному каналу, содержащему фильтр, расположенный впереди по ходу от зоны впрыска, предпочтительно, около впускного отверстия. Фильтр, предпочтительно, является гидрофобным фильтром с низкой сопротивляемостью потоку. Фильтр может быть изготовлен из полиэстера. "Низкая сопротивляемость потоку" предпочтительно означает, что он производит перепад давления не более чем 5 мбар при потоке 15 л/мин. Использование такого фильтра может быть полезным для удерживания воздуха, несущего частицы, которые могли бы ввести неконтролируемую турбулентность и мешать ламинарному течению воздушного потока внутри смесительного канала.

Один аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором внутренняя поверхность стенки смесительного канала, по меньшей мере, частично покрыта слоем биологически совместимого материала, при этом упомянутый биологически совместимый материал, предпочтительно, является антистатическим и/или изготовленным из поли(п-ксилилена).

В дополнительном аспекте, встроенный распылитель или съемный распылитель является ультразвуковым распылителем или вибрационным сетчатым распылителем. Как используется здесь, распылитель означает аэрозольный генератор, или форсунку, способную превращать не находящуюся под давлением жидкость в ингалируемый аэрозоль непрерывным образом. В частности, встроенный или съемный распылитель является вибрационным сетчатым распылителем, т.е. распылителем с сеткой или перфорированной мембраной, через которую жидкость, которая должна быть распылена, вытесняется посредством вибрации. Как правило, перфорированная мембрана вибрирует при помощи пьезоэлемента (отсюда и выражение, вибрирующий сетчатый распылитель); тем не менее, также возможно вибрировать жидкость, а не мембрану и, тем самым, генерировать аэрозоль.

Это особенно полезно для применения изобретения, использующего распылитель с высоким объемом выпуска. В этом контексте объем выпуска из распылителя означает количество жидкости, которое превращается в аэрозоль в единицу времени. По желанию, выбран распылитель с объемом выпуска, по меньшей мере, около 0,5 мл/мин. Объем выпуска также может быть, по меньшей мере, около 0,8 мл/мин, или, по меньшей мере, около 1,0 мл/мин, соответственно.

Один аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором встроенный распылитель или съемный распылитель содержит основной несущий элемент, предпочтительно деталь типа тела вращения, кольцевой элемент, выполненный из пьезоэлектрического материала, и перфорированную мембрану, при этом основной несущий элемент содержит трубчатый участок, содержащий внешнюю область, представляющую кольцеобразное расширение, к которому прикреплен кольцевой элемент так, что основной несущий элемент проходит через кольцевой элемент, а перфорированная мембрана присоединяется внутрь или к передней части основного несущего элемента; и основной несущий элемент выполнен с возможностью соединения с резервуаром с жидким лекарственным средством.

Один аспект изобретения относится к смесительному каналу, в котором встроенный распылитель или съемный распылитель, присоединены к смесительному каналу воздухонепроницаемым образом, и, предпочтительно, посредством уплотнительной кромки. Уплотнительная кромка предпочтительно изготавливается двухкомпонентным литьем.

Дополнительный аспект изобретения относится к устройству для ингаляции, содержащему один вариант осуществления смесительного канала в соответствии с изобретением. Устройство для ингаляции может содержать футляр или корпус и мундштук. Мундштук может быть соединен со вторым участком канала смесительного канала, как описано выше, или же он может сам представлять второй участок канала.

Один аспект изобретения относится к устройству для ингаляции, в котором смесительный канал, в соответствии с изобретением, соединен с устройством для ингаляции воздухонепроницаемым образом, и, предпочтительно, посредством уплотнительной кромки, при этом уплотнительная кромка предпочтительно изготавливается двухкомпонентным литьем.

Устройство для ингаляции может содержать основной корпус, который может быть покрыт или принят в базовую часть корпуса. Основной корпус может содержать закругление или углубление, внутрь которого смесительный канал может быть разъемно помещен. Таким образом, смесительный канал расположен таким образом в основном корпусе, что сквозное отверстие расположено на стороне, противоположной основному корпусу или напротив базовой части корпуса. На сквозном отверстии может быть размещен резервуарный элемент, удерживающий резервуар с лекарственным средством, выполненный с возможностью приема жидкой лекарственной формы. Кроме того, распылитель может либо содержаться внутри резервуарного элемента, либо прикрепляться к нему. Пример устройства для ингаляции, подходящего для присоединения смесительного канала в соответствии с изобретением описан, например, в совместно рассматриваемой заявке на Европейский патент номер 12 19 0139.1 или международной заявке PCT/EP2012/076963.

В дополнительном аспекте, устройство для ингаляции, является адаптированным для, или, выполненным с возможностью, чтобы позволить пользователю вдыхать воздух и/или аэрозоль через мундштук при вдохе со скоростью потока не более чем около 20 л/мин, например, около от 10 до 20 л/мин, или около от 12 до 18 л/мин, например, около 15 л/мин. При желании, устройство для ингаляции может иметь свойство, которое ограничивает воздушный поток, например, посредством гибкого ограничителя потока, в частности с максимальной скоростью потока, например, 20 л/мин или 18 л/мин. Альтернативно, или в дополнение, устройство для ингаляции может обеспечить использование с видимой, звуковой или осязательной обратной связью или управляться таким образом, чтобы дать возможность пользователю вдыхать с желаемой скоростью вдоха.

Другие аспекты, признаки и преимущества будут очевидны из приведенной выше сущности, а также из нижеследующего описания, включающего в себя чертежи и формулу изобретения.

Перечень чертежей

Фиг. 1A представляет вертикальный разрез через продольную центральную ось варианта осуществления смесительного канала 1 в соответствии с изобретением.

Фиг. 1B представляет поперечное сечение первого участка 2а смесительного канала 1 в соответствии с В-В на фиг. 1.

Фиг. 2 представляет вид снизу смесительного канала 1 в соответствии с изобретением.

Фиг. 3А представляет вид сбоку смесительного канала 1 в соответствии с изобретением.

Фиг. 3B представляет смесительный канал 1, видимый со стороны выпускного отверстия 5.

Фиг. 3C представляет смесительный канал 1 со стороны впускного отверстия 4.

Фиг. 4 представляет вид сверху смесительного канала 1 в соответствии с изобретением.

Фиг. 5 представляет вертикальный разрез через продольную центральную ось другого варианта осуществления смесительного канала 1.

Фиг. 6 представляет вид в перспективе смесительного канала 1, соединенного с мундштуком 20.

Фиг. 7 представляет устройство для ингаляции, содержащее смесительный канал 1.

Фиг. 8 представляет покомпонентный вид устройства для ингаляции, представленного на фиг. 7.

Фиг. 9 представляет покомпонентный вид распылителя, выполненного с возможностью вставки внутрь сквозного отверстия 3а смесительного канала 1.

Фиг. 10 представляет канал в соответствии с предшествующим уровнем техники.

Фиг. 11A представляет вертикальный разрез через продольную центральную ось варианта осуществления смесительного канала 1 в соответствии с изобретением перед вставкой распылителя.

Фиг. 11B представляет вертикальный разрез через продольную центральную ось варианта осуществления смесительного канала 1 в соответствии с изобретением со вставленным распылителем.

Фиг. 11C представляет увеличенное поперечное сечение смесительного канала по переходному отверстию 7 между первым участком 2а канала и вторым участком 2b канала вдоль линии B-B, изображенной на фиг. 11В.

Фиг. 12 представляет угол α между центральной осью второго участка канала и одной примерной касательной плоскостью на внутренней поверхности второго участка канала, то есть, линии касательной плоскости, которая также является частью продольного сечения.

Варианты осуществления настоящего изобретения описаны ниже с помощью фиг. 1А-9, фиг. 11 и 12. Фиг. 10 относится к предшествующему уровню техники.

Фиг. 1A представляет вертикальный разрез через продольную центральную ось варианта осуществления смесительного канала 1 в соответствии с изобретением. Смесительный канал 1 содержит первый участок 2а канала и второй участок 2b канала. Первый участок 2а канала содержит впускное отверстие 4, образующее отверстие для впуска воздуха, и элемент, применяемый для приема съемного распылителя, который реализуется здесь сквозным отверстием 3а. Таким образом, первый участок 2а канала выполнен в виде цилиндра с продольной центральной осью A. Этот цилиндр является ограниченным, на своем переднем по ходу конце, впускным отверстием 4, которое может быть рассмотрено как виртуальный срез через цилиндр вдоль плоскости поперечного сечения, которая не обязательно перпендикулярна продольной центральной оси A. Сквозное отверстие 3а, расположено на самом заднем по ходу конце первого участка 2а канала на одной стороне кольцевой стенки цилиндра. На своем заднем по ходу конце, первый участок 2а канала частично закрыт стенкой, которая расположена на плоскости поперечного сечения, перпендикулярной к продольной центральной оси A. Таким образом, стенка расположена так, чтобы закрывать приблизительно 50% заднего по ходу конца первого участка 2а канала на стороне сквозного отверстия 3а. Оставшееся отверстие заднего по ходу конца первого участка 2а канала образовано как приблизительно полукруг, как подробно представлено на фиг. 3B и 3C, а также фиг. 11C (там см. ссылочную позицию 7, обозначающую переходное отверстие, объясняемое ниже).

Заднее по ходу отверстие первого участка 2а канала является, в то же самое время, передним по ходу отверстием второго участка 2b канала; другими словами, оно образует переходное отверстие 7 между первым и вторым участками канала. Таким образом, переходное отверстие 7 между первым участком 2а канала и вторым участком 2b канала формирует виртуальное сечение или плоскость, разграничивающую первый участок 2а канала от второго участка 2b канала. Из-за упомянутой стенки, частично закрывающей задний по ходу конец первого участка 2а канала, ступенька 18 образована на месте перехода между участками 2а и 2b канала. Второй участок 2b канала, по существу, образован в виде усеченного конуса или конусообразного эллиптического цилиндра. Благодаря ступеньке 18, второй участок 2b канала не является симметричным или коаксиальным по отношению к продольной центральной оси А первого участка 2а канала.

Второй участок 2b канала образован следующим образом (см. фиг. 1 и 3B вместе): Берется последовательная серия поперечных сечений второго участка 2b канала от переднего по ходу к заднему по ходу концу (каждое из поперечных сечений перпендикулярно к продольной центральной оси А первого участка 2а канала), первое поперечное сечение имеет полукруглую форму, соответствующую переднему по ходу отверстию второго участка 2b канала. Затем, форма каждого из последующих поперечных сечений продолжается сверх формы, соответствующей предыдущему поперечному сечению. Поперечное сечение, имеющее наибольший размер из этой серии, соответствует заднему по ходу отверстию второго участка 2b канала. Заднее по ходу отверстие второго участка 2b канала образует, в то же самое время, выпускное отверстие 5 смесительного канала 1. Выпускное отверстие 5 может быть соединяемым с мундштуком для ингаляции пользователем.

Фиг. 1B представляет поперечное сечение первого участка 2а канала смесительного канала 1 вдоль линии B-B, изображенной на фиг. 1А. Кольцевая стенка первого участка 2а канала, по существу, образована как, предпочтительно, круговой цилиндр. На одной стороне цилиндра, расположено сквозное отверстие 3а, которое действует как элемент 6, выполненный с возможностью приема съемного распылителя.

Фиг. 2, 3А и 4 представляют, соответственно, вид снизу, вид сбоку и вид сверху варианта осуществления смесительного канала 1 в соответствии с изобретением. Первый участок 2а канала содержит на его переднем по ходу конце впускное или заднее отверстие 4. На или вблизи или примыкающее к заднему по ходу концу первого участка 2а канала, расположено сквозное отверстие 3а. Непосредственно за (по отношению к направлению от переднего к заднему по ходу концу) сквозным отверстием 3a, ступенька 18 образована стенкой, расположенной перпендикулярно к продольной центральной оси А первого участка 2а канала, стенка частично закрывающая задний по ходу конец первого участка 2а канала. Сзади по ходу от первого участка 2а канала, смесительный канал 1 содержит второй участок 2b канала, образованный как конусообразный эллиптический цилиндр с выпускным отверстием 5 на его заднем по ходу конце.

Фиг. 3B представляет вариант осуществления смесительного канала 1, как видно со стороны выпуска или переднего отверстия 5, то есть на виде спереди, в котором второй участок 2b канала образован как конусообразный эллиптический цилиндр. Ряд концентрических эллипсоидальных контурных линий 17 визуализируют конусообразную форму второго участка 2b канала. Примерно полукруглая контурная линия 7 изображает переходное отверстие между первым участком 2а канала и вторым участком 2b канала. В этом контексте, также упоминаемом при описании фиг. 1, приведенном выше.

Фиг. 3C представляет тот же смесительный канал 1, как на фиг. 3B, только теперь со стороны впускного отверстия 4, то есть вид сзади. Смотря с этой стороны, первый участок 2а канала выглядит в виде круга. Внутри впускного отверстия 4, переходное отверстие 7 между первым участком 2а канала и вторым участком 2b канала видно как полукруглое очертание. Контур второго участка 2b канала виден за впускным отверстием 4 как эллипсоидальный профиль.

Фиг. 5 представляет вид вертикального разреза через продольную центральную ось другого варианта осуществления смесительного канала 1 в соответствии с изобретением, подобный фиг. 1а, который соединен с мундштуком 20. Мундштук 20 содержит внутреннюю часть 20а и наружную часть 20b. Внутренняя часть 20а мундштука 20 соединена с выпускным отверстием 5 на заднем по ходу конце второго участка 2b канала, например, посредством воздухонепроницаемой особо тугой посадки 21. Таким образом, внутренняя часть 20а мундштука 20 действует в качестве или образует продолжение второго участка 2b канала. Кроме того, соединение между внутренней частью 20а мундштука 20 и вторым участком 2b канала выполнено в виде непрерывного или бесступенчатого перехода. Таким образом, профиль воздушного потока, распространяющегося через смесительный канал 1, не нарушается в области этого соединения. Наружная часть 20b мундштука 20, когда он присоединен к смесительному каналу 1, может охватывать, например, приблизительно две трети второго участка 2b канала смесительного канала 1 на задней по ходу стороне.

Фиг. 6 представляет вид в перспективе смесительного канала 1, соединенного с мундштуком 20. Соединительный участок находится внутри внешней периферийной стенки мундштука 20 и, следовательно, не виден. Передний по ходу конец второго участка 2b канала выступает из мундштука 20 и, следовательно, виден. Фиг. 6 дает также трехмерный вид первого участка 2а канала, содержащего впускное отверстие 4 и сквозное отверстие 3а и соединенного с передним по ходу концом второго участка 2b канала. Сквозное отверстие 3а окружено уплотнительной кромкой 12.

Фиг. 7 представляет устройство для ингаляции, содержащее смесительный канал 1 в соответствии с изобретением. Устройство для ингаляции содержит футляр или корпус 23 и мундштук 20. Тем не менее, смесительный канал 1 сам по себе не виден с этого ракурса, так как его передняя по ходу часть расположена внутри устройства для ингаляции, а задняя по ходу часть покрыта мундштуком 20.

Фиг. 8 представляет покомпонентный вид устройства для ингаляции, представленного на фиг. 7. Основной корпус 26 покрыт или принят в базовую часть 27 корпуса. Основной корпус 26 содержит желоб 28, внутрь которого помещен смесительный канал 1 (предпочтительно), соединенный с мундштуком 20. Таким образом, смесительный канал 1 помещается настолько внутрь желоба 28, что сквозное отверстие 3а, располагается на стороне, противоположной к основному корпусу 26 или напротив базовой части 27. На сквозном отверстии 3а размещен резервуарный элемент 25, включающий в себя резервуар для жидкой лекарственной формы (не показан). Кроме того, распылитель (не показан на фиг. 8, см. фиг. 9) может содержаться внутри резервуарного элемента 25, при желании в непосредственном контакте с резервуаром с лекарственным средством.

Фиг. 9 представляет покомпонентный вид распылителя 16, выполненного с возможностью вставки в сквозное отверстие 3а смесительного канала 1. Изображенный распылитель 16 может быть встроенным распылителем или съемным распылителем. Распылитель содержит основной несущий элемент 8, образованный как деталь типа тела вращения. Основной несущий элемент 8 содержит трубчатый участок, содержащий внешнюю область, представленную кольцеобразным расширением 11. Кольцевой элемент 9, выполненный из пьезоэлектрического материала, выполнен с возможностью прикрепления к кольцеобразному расширению 11 таким образом, что основной несущий элемент 8 продолжается через кольцевой элемент 9. Кроме того, перфорированная мембрана 10 соединена внутри или на задней по ходу части, или передней части 15а основного несущего элемента 8. Основной несущий элемент 8 может быть соединяемым с резервуаром лекарственного средства (не показан) для жидкого лекарственного средства на его переднем по ходу конце 15b. Как правило, только задняя по ходу часть 15а распылителя 16 вставляется в сквозное отверстие 3а, а не весь распылитель 16.

Фиг. 10 представляет канал в соответствии с предшествующим уровнем техники.

Фиг. 11A представляет вертикальный разрез через продольную центральную ось варианта осуществления смесительного канала 1 в соответствии с изобретением, подобного фиг. 1A, до введения распылителя 16, аналогичного тому, что на фиг. 9. Смесительный канал 1 содержит первый участок 2а канала, или смесительную камеру 13, ограниченную, по существу, цилиндрической или цилиндроидальной стенкой 14, с впускным отверстием 4, элемент 6, применяемый для получения съемного распылителя 16 и его сквозное отверстие 3а; второй участок 2b канала с выпускным отверстием 5 и переходное отверстие 7 на ступеньке 18, где диаметр поперечного сечения смесительного канала 1 резко уменьшается таким образом, что площадь поперечного сечения меньше на ступеньке 18 в зоне 3 впрыска, чем впереди зоны 3 впрыска. Распылитель 16 должен быть расположен таким образом, что его задний по ходу конец 15а с перфорированной мембраной 10 вставлен через сквозное отверстие 3а, в то время как пьезоэлектрический кольцевой элемент 9 и кольцеобразное расширение 11 (которое удерживает пьезоэлектрический кольцевой элемент 9 на месте) остаются на внешней стороне смесительного канала 1. Передний по ходу конец 15b распылителя 16 является открытым, и соединяемым к резервуару для жидкости. По желанию, распылитель 16 может быть установлен внутри резервуарного элемента 25 (не показан), так что надлежащая вставка распылителя обеспечивается правильной сборкой резервуарного элемента 25 на устройстве для ингаляции, как показано на фиг. 7 и 8.

Фиг. 11B представляет вертикальный разрез через продольную центральную ось варианта осуществления смесительного канала 1 в соответствии с изобретением, как показано на фиг. 11A, теперь с распылителем 16, вставленным и установленным таким образом, что задний по ходу конец 15а распылителя 16 с перфорированной мембраной 10 расположен приблизительно на одном уровне с верхней частью внутренней поверхности стенки смесительного канала 1 сзади зоны 3 впрыска. Иными словами, конец задней по ходу части 15а распылителя 16 находится на одном уровне со ступенькой 18.

Фиг. 11C представляет увеличенное поперечное сечение смесительного канала по переходному отверстию 7 между первым участком 2а канала и вторым участком 2b канала вдоль линии G-G, изображенной на фиг. 11В.

Фиг. 12 представляет угол α между центральной осью второго участка 2b канала и примерной касательной плоскостью на внутренней поверхности (или, в данном случае, линии на пересечении вертикального продольного сечения, и внутренней поверхности) второго участка 2b канала.

Пример 1

Пять опытных образцов смесительных каналов (поз. 1-5) с различной геометрией были рассчитаны и подготовлены. Вторые участки канала были приблизительно длиной 80 мм и незначительно конусообразными, т.е. формы, как усеченные, приблизительно, круговые конусы. Опытные образцы отличались в отношении диаметра впускного отверстия и угла раскрыва конуса (который в два раза превышает угол между центральной осью второго участка канала и любой касательной плоскостью на внутренней поверхности второго участка канала). В опытных образцах поз. 1-3, углы раскрыва увеличивались от меньшего угла в ближайшем (или переднем по ходу) конце, до большего угла в дистальном (или заднем по ходу) конце второго участка канала. Размеры переходного отверстия на ступеньке между первым и вторым участками смесительного канала были выбраны в соответствии с впускным диаметром, поскольку радиус был неизменным, но форма изменялась от круговой, к полукруглой с закругленными краями, как показано на фиг. 11C.

Соответствующие параметры приведены в таблице 1.

Таблица 1 Смесительный канал номер 1 2 3 4 5 Входной диаметр 10 9 8 9 9 Угол раскрыва от 5° до 6° от 5° до 6° от 5° до 6° 5° 6°

Два аэрозольных генератора (А и В), как описано в патенте США 2010/0044460 A1 были использованы для аэрозолирования изотонического солевого раствора (0,9%) с импульсами в 5 секунд времени аэрозолизации с последующей паузой в 5 секунд. Эксперименты проводились, первый, без смесительного канала, а впоследствии с каждым из пяти смесительных каналов при скорости потока 15 л/мин. В каждой конфигурации, распределение размера капель аэрозоля было определено с помощью лазерной дифракции. Величина среднего диаметра (VMD) и геометрические стандартные отклонения (GSD) приведены в таблице 2 для аэрозольного генератора А и в таблице 3 для аэрозольного генератора B.

Таблица 2 Смесительный канал номер Отсутствует 1 2 3 4 5 VMD (импульсный режим) 5,3 5,0 5,2 4,9 5,0 5,1 GSD (импульсный режим) 6,4 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6

Таблица 3 Смесительный канал номер Отсутствует 1 2 3 4 5 VMD (импульсный режим) 5,5 4,7 4,8 4,7 4,7 4,7 GSD (импульсный режим) 3,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6

В результате, замечательный и - в особенности по его значению совершенно неожиданный - эффект всех испытанных смесительных каналов наблюдался в том, что геометрическое стандартное отклонение, то есть полидисперсность капель аэрозоля, была резко снижена с 6,4 или 3,6 до 1,6, указывающая, что эти аэрозольные генераторы, которые испускают, по существу, гетерогенные аэрозоли без какого то смесительного канала, могут посредством смесительного канала, согласно изобретению, быть сконфигурированы для доставки, по существу, однородных аэрозолей.

Пример 2

Используя те же пять опытных образцов смесительных каналов, как в примере 1, и аэрозольный генератор А, и дополнительный смесительный канал (номер 6, с входным диаметром 10 мм и под постоянным углом раскрыва 6°), было оценено осаждение аэрозолированного изотонического солевого раствора (0,9%) внутри смесительных каналов при скорости потока 15 л/мин. Точно отмеренное количество изотонического солевого раствора (т.е. NaCl_общий) было заполнено внутрь резервуара аэрозольного генератора и аэрозолировано, в то время как дыхательный насос (ASL 5000 фирмы IngMar Medical) имитировал 20 дыхательных движений. Впоследствии, резервуар и смесительный канал были промыты дистиллированной водой и их содержание хлорида натрия измерено кондуктометрически. Осаждение внутри смесительного канала (NaCl_{осажденный}) было рассчитано в процентах, основанных на испущенной дозе (NaCl_{испущенный} = NaCl_общий - NaCl_{оставшийся в резервуаре}).

Результаты приведены в таблице 4.

Таблица 4 Смесительный канал номер 1 2 3 4 5 6 Входной диаметр 10 9 8 9 9 10 Угол раскрыва от 5° до 6° от 5° до 6° от 5° до 6° 5° 6° 6° Осаждение (% от испущенной дозы) 9,7 16,7 27,2 19,2 10,9 10,3

Во всех случаях, наблюдалась приемлемая низкая степень осаждения в смесительном канале. Это замечательно, так как распылитель сам не был особенно адаптирован к, или, оптимизирован для устройства для ингаляции или смесительному каналу, который обычно требуется.

Особенно низкое осаждение аэрозоля в устройстве было найдено с диаметром входного отверстия 9 или 10 мм и углом раскрыва 6°, или от 5° до 6°.

Эти эксперименты демонстрируют эффективность смесительных каналов в отклонении подавляющего большинства аэрозольных капель, испускаемых распылителем, таким образом, что они могут быть доставлены через мундштук к пользователю. Относительно небольшая часть капель - вероятно, те, которые имеют относительно большой диаметр - сгустились внутри устройства. Их удалению может способствовать снижение геометрического стандартного отклонения диаметра аэрозольных капель, как это наблюдалось в примере 1.

Кроме того, вычислительное моделирование опытных образцов смесительных каналов показало, что длина второго участка смесительного канала приблизительно 80 мм является эффективной в замедлении скорости капель аэрозоля до величины, очень похожей на скорость впереди зоны впрыска и, таким образом, пригодной для ингаляции внутрь более глубоких областей легких без сгущения в области рта и/или горла.

Вычислительное моделирование потока опытных образцов смесительных каналов дополнительно показало, что эти эффекты могут быть достигнуты посредством ступеньки в смесительном канале (т.е. резком снижении полезной площади поперечного сечения), например, через резкое увеличение скорости потока воздуха, вызванного ступенькой, не мешая ламинарному потоку.

Хотя изобретение было подробно проиллюстрировано и описано в деталях на чертежах и вышеприведенном описании, такое иллюстрирование и описание должно рассматриваться лишь в качестве иллюстративного или примерного, а не ограничивающего. Следует понимать, что изменения и модификации могут быть сделаны специалистами в рамках прилагаемой формулы изобретения. В частности, настоящее изобретение охватывает дополнительные варианты осуществления в любой комбинации свойств из различных вариантов осуществления, описанных выше и ниже.

Кроме того, в формуле изобретения слово "содержащий" не исключает других элементов или этапов, а неопределенный артикль "a" или "an" не исключает множества. Одно устройство может выполнять функции нескольких свойств, перечисленных в формуле изобретения. Термины "по существу", "около", "приблизительно" и т.п., в связи с атрибутом или значением, в частности, также точно определяют атрибут или точно значение, соответственно. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны быть истолкованы в качестве ограничивающих объем.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к смесительному каналу устройства для ингаляции, смесительной камере устройства для ингаляции и устройству для ингаляции. Смесительный канал содержит впускное отверстие, выпускное отверстие и зону впрыска, расположенную между указанными отверстиями. Зона впрыска имеет продольную центральную ось и содержит встроенный или съемный распылитель или элемент, выполненный с возможностью приема съемного распылителя. Полезная площадь поперечного сечения смесительного канала в плоскости, перпендикулярной продольной центральной оси, резко уменьшается внутри в направлении потока воздуха или на нижнем конце по направлению потока воздуха зоны впрыска. Площадь поперечного сечения меньше в зоне впрыска, чем на верхнем конце зоны впрыска. Резкое уменьшение площади поперечного сечения обеспечивается ступенькой в смесительном канале. Смесительная камера имеет цилиндрическую или цилиндроидальную стенку и испускает аэрозоль на или рядом с продольной центральной осью зоны впрыска под углом от 45° до 135° по отношению к продольной центральной оси А зоны впрыска. Устройство для ингаляции содержит смесительный канал или смесительную камеру. Группа изобретений обеспечивает сокращение потерь капель аэрозоля и усовершенствует смесительный процесс, приводящий к однородному распределению капель в аэрозоле. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 17 ил., 4 табл.

1. Смесительный канал (1) для устройства для ингаляции, содержащий впускное отверстие (4), выпускное отверстие (5) и зону (3) впрыска, расположенную между впускным отверстием (4) и выпускным отверстием (5), при этом зона (3) впрыска имеет продольную центральную ось (А), при этом зона (3) впрыска содержит (а) встроенный распылитель (16), или (b) съемный распылитель (16), или (с) элемент (6), выполненный с возможностью приема съемного распылителя, при этом полезная площадь поперечного сечения смесительного канала в плоскости, перпендикулярной продольной центральной оси (А), резко уменьшается внутри в направлении потока воздуха или на нижнем конце по направлению потока воздуха зоны (3) впрыска таким образом, что упомянутая площадь поперечного сечения меньше в зоне (3) впрыска, чем на верхнем конце зоны (3) впрыска, и при этом резкое уменьшение площади поперечного сечения обеспечивается ступенькой (18) в смесительном канале (1).

2. Смесительный канал (1) по п. 1, в котором встроенный распылитель или съемный распылитель (16) проходит поперечно по отношению к продольной центральной оси (А) зоны (3) впрыска и выступает внутрь зоны (3) впрыска таким образом, что полезная площадь поперечного сечения смесительного канала в плоскости, перпендикулярной к продольной центральной оси (А), резко уменьшается внутри в направлении потока воздуха или на нижнем конце по направлению потока воздуха зоны (3) впрыска, или при этом съемный распылитель (16) размещается в упомянутом элементе (6), при этом съемный распылитель (16) проходит поперечно по отношению к продольной центральной оси (А) зоны (3) впрыска и выступает внутрь зоны (3) впрыска таким образом, что полезная площадь поперечного сечения смесительного канала в плоскости, перпендикулярной к продольной центральной оси (А), резко уменьшается внутри в направлении потока воздуха или на нижнем конце по направлению потока воздуха зоны (3) впрыска.

3. Смесительный канал (1) по п. 1 или 2, содержащий первый участок (2а) канала и второй участок (2b) канала, расположенный позади от первого участка (2а) канала, при этом первый участок (2а) канала содержит впускное отверстие (4) и зону (3) впрыска, при этом внутренняя поверхность стенки смесительного канала (1) образует бесступенчатый переход между задним по ходу концом первого участка (2а) канала и передним по ходу концом второго участка (2b) канала на стороне, противоположной встроенному распылителю, съемному распылителю (16) или элементу (6), выполненному с возможностью приема съемного распылителя (16), и не обеспечивает ступеньку (18).

4. Смесительный канал (1) по п. 1, в котором встроенный распылитель или съемный распылитель (16) расположен таким образом, чтобы испускать аэрозоль по продольной центральной оси (А) зоны (3) впрыска, или рядом к продольной центральной оси (А) зоны (3) впрыска под углом от 45° до 135° по отношению к продольной центральной оси А зоны (3) впрыска.

5. Смесительный канал (1) по п. 1, в котором распылитель находится на одном уровне с частью внутренней поверхности стенки смесительного канала (1) сзади зоны (3) впрыска.

6. Смесительный канал (1) по п. 1, в котором площадь поперечного сечения смесительного канала (1) на нижнем конце зоны (3) впрыска увеличивается в размере вдоль направления потока.

7. Смесительный канал (1) по п. 6, в котором угол раскрыва второго участка (2b) канала (а) не более 8° или (b) не более 6°.

8. Смесительный канал (1) по п. 1, в котором впускное отверстие (4) смесительного канала (1) (а) образует впускное отверстие устройства для ингаляции или (b) является соединяемым с впускным каналом устройства для ингаляции.

9. Смесительный канал (1) по п. 1, содержащий фильтр, расположенный впереди зоны (3) впрыска, предпочтительно рядом с впускным отверстием (4), и где фильтр является предпочтительно гидрофобным фильтром с низким сопротивлением потоку.

10. Смесительный канал (1) по п. 1, в котором внутренняя поверхность стенки смесительного канала (1), по меньшей мере, частично покрыта слоем из биологически совместимого материала, где упомянутый биологически совместимый материал является предпочтительно антистатическим и/или изготовленным из поли(п-ксилилена).

11. Смесительный канал (1) по п. 1, в котором встроенный распылитель или съемный распылитель (16) является вибрационным сетчатым распылителем.

12. Смесительный канал (1) по п. 11, в котором встроенный распылитель или съемный распылитель (16) содержит основной несущий элемент (8), кольцевой элемент (9), изготовленный из пьезоэлектрического материала, и перфорированную мембрану (10), при этом основной несущий элемент (8) содержит трубчатую часть, содержащую наружную поверхность, представляющую кольцеобразное расширение (11), к которому кольцевой элемент (9) прикреплен таким образом, что основной несущий элемент (8) продолжается через кольцевой элемент (9), а перфорированная мембрана присоединяется в передней части (15а) основного несущего элемента (8) или на ней; и основной элемент (8) выполнен с возможностью соединения с резервуаром с жидким лекарственным средством.

13. Смесительная камера (13) для устройства для ингаляции, имеющая цилиндрическую или цилиндроидальную стенку (14), передний конец, нижний конец и, по существу, первую ориентацию, содержащая впускное отверстие (4) на ее переднем конце; выпускное отверстие (7) смесительной камеры на ее нижнем конце; зону (3) впрыска для аэрозоля; встроенный или съемный распылитель (16), проходящий от верхней части смесительной камеры (13) таким образом, чтобы выступать внутрь зоны (3) впрыска и испускать аэрозоль на или рядом с продольной центральной осью (А) зоны (3) впрыска под углом от 45° до 135° по отношению к продольной центральной оси А зоны (3) впрыска; при этом выпускное отверстие (7) смесительной камеры имеет, по существу, вторую ориентацию, при этом вторая ориентация перпендикулярна первому направлению, и расположено между продольной центральной осью (А) и стенкой (14) смесительной камеры (13), противоположной положению, от которого встроенный или съемный распылитель (16) продолжается внутрь смесительной камеры (13).

14. Устройство для ингаляции, содержащее смесительный канал (1) по любому из пп. 1-12 или смесительную камеру (13) по п. 13.