La présente invention a pour objet un dispositif pour l'in 'halation de médicaments à l'état finement divisé.
Dans le brevet principal, on a décrit un dispositif pour l'inhalation de médicaments sous forme finement divisée comportant un boîtier creux de forme allongée muni à ses deux extrémités d'un ou plusieurs orifices permettant le pas sage d'air à travers ce boitier, et dont une extrémité est étu diée en vue de permettre son introduction dans la bouche, et un organe en forme d'hélice monté à rotation dans ce boî tier sur un arbre rigide monté lui-même dans le boîtier co- axialement à l'axe longitudinal de ce dernier, cet organe en forme d'hélice portant, sur sa partie la plus éloignée de l'ex trémité du boitier étudiée en vue d'être introduite dans la bouche,
des éléments de montage pour la réception d'un réci pient destiné au médicament à l'état finement divisé, cet organe en forme d'hélice étant monté sur cet arbre de telle sorte que le passage d'un courant d'air à travers le dispositif provoque non seulement la rotation dudit organe en forme d'hélice, mais aussi sa vibration.
Le brevet principal décrit une forme d'exécution préférée du dispositif dans laquelle le palier de l'organe en forme d'hélice dans lequel l'arbre est engagé présente à son extré mité interne un diamètre intérieur dépassant de 1,5 à 6 /o le diamètre de l'arbre, et à son extrémité externe un diamètre intérieur égal au diamètre de l'arbre plus une quantité repré sentant de 1,3 à 3,5 % de la longueur totale du palier, la longueur du palier de l'organe en forme d'hélice représen tant 4 à 10 fois le diamètre de l'arbre.
On a maintenant constaté que, lorsque le dispositif à hélice cité dans le brevet principal tourne, la poudre contenue dans le récipient est fluidisée et déplacée axialement le long de celui-ci en raison de ce que le palier tubulaire tourne sur son axe géométrique et effectue un mouvement de précession sur l'axe géométrique de son axe de support, l'axe de rotation du palier tubulaire décrivant un trajet contenu dans un cône ou un tronc de cône de précession. Les dimensions du cône ou du tronc de cône de précession dépendent des rayons de l'axe et de chacune des extrémités du palier tubulaire et de la longueur de ce dernier et leur rapport figure dans la formule citée plus loin.
On peut résoudre la formule en utilisant de nombreuses valeurs différentes pour les dimensions du dispo sitif et la gamme de dimensions indiquées dans le brevet prin cipal ne représente que quelques-unes des permutations possi bles.
La titulaire estime que le mouvement total d'un point de la paroi d'un récipient de poudre dans le plan radial à l'axe de précession peut être décrit comme un mouvement épicy- cloïdal, c'est-à-dire comme une séquence circulaire de points de rebroussement se rencontrant aux noeuds qui peuvent être des courbes de transition, de simples points ou de petites boucles reliant l'un des points de rebroussement au suivant. Quand le récipient monté sur le palier tubulaire tourne et effectue son mouvement de précession, chaque point de sa paroi subit diverses variations d'accélération radiale au cours de chaque rotation du récipient.
Si l'accélération de la paroi du récipient qui l'éloigne de l'axe du cône ou du tronc du cône de précession est suffisamment grande, les forces maintenant les particules de poudre en place sur la paroi du récipient sont dominées et la poudre quitte cette paroi pour voler librement dans le récipient, tandis que la paroi de celui-ci continue à se déplacer suivant le trajet cycloïdal. Les parti cules de poudre frappent ensuite la paroi du récipient en un point différent de celui dont elles sont parties. On estime que, comme l'axe de rotation du récipient est incliné par rapport à l'axe de précession, les particules frappent la paroi du récipient en un point décalé sur la longueur de l'axe de celui-ci.
Par conséquent, les particules de poudre non seule- ment subissent une fluidisation dans le récipient mais encore sont déplacées axialement le long de celui-ci.
Pendant sa rotation et son mouvement de précession, le palier tubulaire, à chaque extrémité, se trouve en contact, de préférence un contact à roulement, avec l'axe. Chaque contact engendre un mouvement cycloïdal et les mouvements cycloïdaux se combinent pour produire le mouvement de la paroi du récipient. Pendant le mouvement engendré à l'une des extrémités du palier tubulaire, un point de la paroi du récipient passe par un certain nombre de naeuds du trajet cycloïdal au cours de chaque révolution du récipient sur son axe de précession.
Ce nombre nodal, ainsi qu'il sera exposé plus loin, dépend des dimensions du palier tubulaire et de l'axe au point de contact. Pour le contact à roulement, le nombre nodal est un nombre inférieur de 1 au rapport de la fréquence de rotation du récipient sur l'axe de précession à la fréquence de rotation du récipient sur son axe géomé trique (rapport qui sera appelé ici rapport de fréquences<B> ).</B> Le rapport de fréquences dépend lui-même du rapport entre le diamètre du palier au point de contact et le jeu total entre l'axe et le palier en ce point. Plus le jeu est grand, plus le mouvement cycloïdal engendré par ce contact est excentré et, en général, dominant.
Pour la fluidisation de la poudre contenue dans le réci pient, les variations de l'accélération radiale subies par la paroi du récipient en raison du mouvement dominant doivent être d'amplitude suffisante pour dominer non seulement toute accélération en opposition engendrée par le mouvement non dominant et les forces de cohésion entre les particules et entre les particules et la paroi du récipient; mais il faut également que soient dominées les forces centrifuges engendrées au cours du mouvement du récipient.
Dans un cas idéal, l'effet du mouvement non dominant serait nul et, si l'on fait abs traction des forces entre particules, on constate que la fluidi- sation, dans ce cas idéal, se produira en un point donné de la paroi du récipient lorsqu'il est satisfait à la formule
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a étant la distance du point de la paroi du récipient au point de contact non dominant entre l'axe et le palier tubulaire; h étant la distance entre les points de contact dominant et non dominant entre l'axe et le palier; R étant le rayon inter ne du palier au point dominant de contact; r étant le rayon de l'axe et R,, étant le rayon interne du récipient au point de la paroi de ce dernier.
Habituellement, le cas limite de fluidi- sation sera à la base du récipient de poudre, si celui-ci a un fond plat et des parois latérales parallèles. Toutefois, si le récipient est à fond arrondi, par exemple lorsque ce récipient est une capsule, le cas limite se situera à la base de sa partie à parois parallèles.
Il convient de souligner que la formule citée plus haut représente les exigences minimales pour la fluidisation dans les conditions spécifiées. Toutefois, les efforts entre parti cules doivent également être dominés et le mouvement non dominant peut s'opposer au mouvement dominant pour ré duire les forces de fluidisation produites. La partie de gauche de la formule doit donc, en pratique, dépasser sa partie de droite d'une quantité qui variera selon les facteurs énoncés plus haut.
Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que l'arbre tourillonne dans un palier tubulaire formant la par tie rétrécie du dispositif à hélice, le palier tubulaire ayant un diamètre interne plus faible à l'extrémité interne (c'est- à-dire l'extrémité contenant l'extrémité libre de l'axe) qu'à l'extrémité externe, l'axe et le palier tubulaire étant prévus pour se trouver en contact à friction à chacune des extrémi- tés du palier tubulaire pendant la rotation de celui-ci, le contact, à l'une des extrémités du palier tubulaire, engen drant un mouvement des éléments tournants qui domine le mouvement engendré par le contact à l'autre extrémité du palier tubulaire, les dimensions de l'axe,
du palier tubulaire et du dispositif à hélice étant telles que dans la formule
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excède le terme R, d'au moins la quantité minimale néces saire pour provoquer la fluidisation du médicament contenu dans le récipient lorsque le dispositif est actionné par le pas sage d'un gaz et que p soit inférieur à
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quand 2R a une valeur comprise entre 2r
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(a étant la distance comprise entre la base des parois parallèles du récipient à médicament, lorsqu'il est placé sur le dispositif à hélice, au point de contact non dominant entre l'axe et le palier tubulaire;
h étant la distance comprise entre les points de contact dominant et non dominant entre l'axe et le palier tubulaire; R étant le rayon interne du palier tubulaire au point de contact dominant; r étant le rayon de l'axe, R, étant le rayon interne du récipient à médicament à monter sur le dispositif à hélice, à la distance a du point de contact non dominant entre l'axe et le palier tubulaire et p étant le rayon interne de l'extrémité étroite du palier tubulaire au point de contact entre l'axe et le palier).
Bien que la fluidisation de la poudre contenue dans le récipient puisse se produire alors que le mouvement n'est pas constant, par exemple lorsqu'un certain glissement se produit entre le support et l'axe, il convient que le mouvement soit uniforme.
C'est pourquoi il est préférable que le contact entre l'axe et le palier soit un contact à roulement, à tout moment au cours de la rotation et du mouvement de précession du support. , Par le terme dispositif à hélice utilisé dans ce mémoire, on entend un élément se présentant, par exemple sous la for me d'un moyeu, qui porte une ou plusieurs pales destinées à provoquer la rotation du moyeu sur l'axe du palier tubu laire y fixé lors du passage d'un gaz sur les pales. Le moyeu peut être pourvu d'un certain nombre de pales, comme une turbine, ou ne porter qu'une seule pale, comme la vis d'Ar chimède. Les pales peuvent être montées sur le moyeu ou sur le palier tubulaire que porte ce moyeu.
Deux modes d'exécution du dispositif conforme à l'inven tion seront décrits ci-après avec référence au dessin annexé, dans lequel : la fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif simple, la fig. 2 est une vue en coupe longitudinale d'une forme ,préférée de dispositif, et la fig. 3 est une vue en coupe longitudinale d'un capu chon que l'on peut utiliser avec le dispositif représenté sur la fig. 2.
Sur les différentes figures, les mêmes éléments sont dé signés par les mêmes chiffres de référence.
Le dispositif inhalateur représenté sur la fig. 1 comprend un boîtier tubulaire 1, l'une des extrémités, B, peut être intro duite dans la bouche. Un axe cylindrique rigide 2 est monté coaxialement dans le boîtier 1 et porte un palier tubulaire allongé 3, monté sans serrage, pouvant tourner, pourvu de pales 4 et présentant un élément en forme de cuvette destiné à recevoir et à maintenir une capsule perforée 5, contenant un médicament finement divisé.
Lorsque l'extrémité B du boîtier 1 est introduite dans la bouche et que l'air est inhalé par la bouche, le courant d'air résultant fait tourner le palier tubulaire 3 et lui imprime un mouvement de précession, de sorte que le médicament en poudre fine contenu dans la capsule 5 est expulsé de cell.--ci et franchit les pales 4 avec le courant d'air pour sortir par l'extrémité B du boîtier et pénétrer dans la bouche et dans les bronches du patient.
Le dispositif inhalateur représenté sur la fig. 2 comprend un boîtier de section transversale approximativement circu laire ayant un diamètre d'environ 1,9 cm et une longueur d'environ 5 cm et comprenant deux éléments de boîtier em boîtés 6 et 7, l'élément 7 étant destiné à être introduit dans la bouche et présentant des passages 8 pour l'air. Un axe 2, formé d'un fil d'acier inoxydable étiré à froid, est monté rigi dement et coaxialement dans l'élément 7 du boîtier et porte un palier tubulaire allongé 3, en nylon rigide, monté sans ser rage et de façon à pouvoir tourner et portant un dispositif à hélice pourvu de pales 4.
,Le dispositif à hélice comporte un élément en cuvette destiné à recevoir une capsule 5 de médicament finement divisé, qui y est étroitement adaptée par poussée. L'élément en forme de cuvette est avantageusement de dimension telle en diamètre interne qu'il puisse contenir une capsule de 6,3 mm et la maintenir en place par sa base à parois parallèles à environ 0,5 cm de l'extrémité supérieure du.palier.
Le diamètre de l'extrémité interne du palier tubulaire 3 est d'environ 2 mm, alors qu'il est d'environ 3 mm à son extrémité externe, le palier tubulaire 3 a une longueur inter ne d'environ 12 mm et le diamètre de l'axe 2 est d'environ 2,6 mm.
L'extrémité 17 de l'axe 2 est tronconique et forme un angle d'environ 300 pour se terminer par un bout plus ou moins hémisphérique 18, dont le diamètre équivaut à environ la moitié du diamètre de l'axe 2.
L'élément de boîtier 6 présente des passages d'admission d'air 9 dans sa paroi de fond et un élément d'étranglement 10 qui sert à étrangler le courant d'air passant dans le dispositif et, par conséquent, à augmenter sa vitesse au-delà de la cap sule.
Un organe de blocage 11 traverse la paroi d'extrémité de l'élément de boîtier 6 et est attaché à son extrémité externe au disque de fond 12. Entre le disque de fond 12 et l'élément de boîtier 6 se trouve un ressort 13, qui rappelle, l'organe de blocage 11 dans la position normale d'ouverture. Le disque de fond 12 présente un pas de vis 14, qui coopère avec un pas de vis analogue 16 prévu dans un capuchon 15 (voir fig. 3) afin de maintenir l'organe de blocage 11 dans une position de fermeture, dans laquelle il attaque et maintient la capsule 5 montée dans l'élément en forme de cuvette du dispositif à hélice.
Lorsque le capuchon 15 est en place, il est impossible d'inhaler de l'air à travers le dispositif et la- capsule 5 est fermement maintenue en place. Lorsque le ca puchon 15 est enlevé du dispositif, le ressort 13 rappelle l'or gane de blocage 11 dans la position d'ouverture, dans laquelle de l'air peut être inhalé à travers le dispositif pour faire tour ner les pales 4 du dispositif à hélice et le palier tubulaire 3 et disperser le médicament finement divisé contenu dans la capsule 5.
Un disque 19 est placé autour de l'organe de blocage 11 ; il sert de clapet de retenue pour le dispositif. Si de l'air est soufflé dans le dispositif, le disque 19 est pressé contre la paroi de fond de l'élément de boîtier 6 et ferme les lumières d'admission d'air 9 pour empêcher de l'air de s'échapper dans ce sens. Si on aspire de l'air à travers le dispositif, le disque 19 s'écarte de la paroi de fond de l'élément de boîtier 6 et démasque ainsi les lumières d'admission 9 de sorte que l'air peut traverser le dispositif.
Dans une variante d'exécution du dispositif, le palier tubulaire 3 a un diamètre de 2,06 mm à l'extrémité interne, un diamètre de 2,36 mm à l'extrémité externe et une longueur interne de 12,7 mm, et le diamètre de l'axe 2 est de 2,03 mm.
Les dispositifs dans lesquels un axe cyclindrique rigide fixe est monté de façon à tourbillonner dans un palier tubu laire tournant dont le diamètre interne 2p est, à l'extrémité interne, de 1,5 à 6 % supérieur au diamètre de l'axe et dont le diamètre interne, à l'extrémité externe, est égal au dia- mètre de l'axe plus 1,3 à 2,
5 % de la longueur du palier ne font pas partie de la présente invention. C'est-à-dire que p a une valeur de moins de
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quand 2R a une valeur comprise entre
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Les dimensions du dispositif décrit peuvent varier sur de larges gammes pour que la formule (I) mentionnée plus haut soit satisfaite. Toutefois, diverses dimensions peuvent être limitées en raison de certains facteurs, ce qui réduit le nom bre de permutations de dimensions possibles.
Ainsi, l'usage auquel est destiné le dispositif peut imposer des limites en ce qui concerne sa dimension totale. Par exemple, un dispositif devant être actionné par l'inhalation humaine peut être sen siblement plus petit qu'un dispositif à actionner à l'aide d'une poire de caoutchouc ; de même, lorsque le dispositif doit pouvoir être placé dans la poche d'un patient, il ne peut évidemment pas avoir une longueur totale dépassant 7,5 cm. D'autre part, le récipient à poudre à utiliser dans le dispositif peut avoir une forme et une dimension standards spécifiées, ce qui détermine la valeur R, de la formule (I) précitée.
Il est souhaitable que l'effet du mouvement non domi nant ou bien soit minimisé ou bien soit complémentaire du mouvement dominant. Bien que cette dernière condition puisse être remplie si le nombre nodal du mouvement non dominant est un multiple entier (par exemple le double, le triple ou le quadruple) du nombre nodal du mouvement dominant, il peut être difficile, en pratique, d'obtenir une telle relation exacte. C'est pourquoi il est préférable de mini miser l'effet du mouvement non dominant. Habituellement, le mouvement non dominant est engendré par l'extrémité étroite, c'est-à-dire l'extrémité interne, du palier tubulaire et l'effet du mouvement de cette extrémité du palier peut être minimisé par diminution du jeu total compris entre l'axe et le palier à ce point de contact.
Ceci détermine une augmentation du nombre nodal du mouvement engen dré et on a constaté qu'en général, si le nombre nodal du mouvement non dominant excède 15 et, de préférence, 30, l'effet de ce mouvement est réduit à une valeur satisfaisante.
Comme mentionné dans le brevet principal, l'axe qui porte le palier tubulaire et le dispositif à hélice doit être rigide , on a en effet constaté qu'une flexion de cet axe peut entraîner un fonctionnement non uniforme du disposi tif. On a également constaté qu'il est désirable d'utiliser un axe fin pour autant que celui-ci soit rigide. La matière dont l'axe est fait et le mode d'utilisation du dispositif peuvent en traîner une limitation en ce qui concerne la finesse de l'axe à utiliser.
Par exemple, si l'axe est en acier inoxydable étiré à froid, dans un dispositif actionné par l'inhalation humaine, il peut avoir un diamètre de 2 mm seulement, alors qu'un tel arbre serait flexible si le dispositif était actionné par un courant de gaz à grande vitesse.
La longueur du palier tubulaire et les rayons de l'axe et de chaque extrémité de ce palier influent sur la grandeur de l'angle du cône ou du tronc de cône de précession. Si l'angle inclus est grand et excède par exemple 300, l'alldre du déplacement de la matière particulaire le long de l'axe du récipient est extrêmement rapide. Bien que le mouvement des particules le long de l'axe du récipient se produise à de très faibles valeurs d'angles inclus, par exemple des valeurs inférieurs à 0,50, l'allure de ce mouvement sera lente. On a constaté que des angles inclus de 1 à 50, de préférence d'en viron 20, donnaient habituellement des vitesses de déplace ment convenables.
On a également constaté qu'en général, une fluidisation satisfaisante de la poudre contenue dans la capsule se pro duira à des vitesses d'écoulement de gaz dans le dispositif qui peuvent être assurées par une personne débile si le nom bre nodal du mouvement dominant se situe dans la gamme de 2 à 25 et, de préférence, de 3 à 10, en particulier de 5 à 7.
Il convient de noter que de tels nombres nodaux ne seront satisfaisants que si l'amplitude des points de rebroussement qui provoquent le trajet cycloïdal à la paroi de la capsule est suffisamment grande. L'amplitude dépend de la dimen sion de l'angle inclus du cône ou du tronc de cône de pré cession, du rayon du récipient de poudre et de la distance du récipient au sommet du cône ou au sommet fictif du tronc de cône de précession qui détermine effectivement le diamètre du cône ou du tronc de cône au niveau du réci pient.
Une diminution du rayon du récipient ou une aug mentation du diamètre du cône ou du tronc de cône de pré cession au niveau du récipient provoque la fluidisation à l'intérieur de celui-ci et on peut obtenir une fluidisation sa tisfaisante par un certain nombre de permutations de ces variables.
En dehors des conditions résumées plus haut, il n'est pas possible de présenter de méthodes permettant de choisir les dimensions du dispositif décrit pour un cas donné puis que les dimensions sont en relation l'une avec l'autre et sont fonction de l'usage auquel le dispositif est destiné. Toutefois, l'application des données précitées réduira le nombre de per mutations possibles en ce qui concerne les dimensions pour répondre à la formule (I). Comme on l'a dit plus haut, cette formule fait abstraction de l'effet du mouvement non domi nant et des effets des forces entre particules. Dans la pra tique, il sera nécessaire de tenir compte de ces deux varia bles pour déterminer des dimensions convenables.
A cet effet, on peut utiliser une base d'essai et d'erreur selon la quelle, ayant calculé les dimensions nécessaires pour satis faire à la formule (I) dans les conditions idéales, on modi fiera l'une de ces variables, par exemple le rayon du réci pient. pour favoriser la fludisation afin d'obtenir une esti mation approximative en ce qui concerne la mesure dans laquelle les dimensions doivent être modifiées pour assurer un fonctionnement satisfaisant du dispositif. Pour assurer la fluidisation, on peut modifier l'une ou plusieurs des di mensions du dispositif et celles-ci ne doivent pas nécessaire ment être celles qui ont été modifiées au cours de l'essai.
Comme déjà décrit, on peut prévoir un dispositif d'étran glement ou un venturi dans le boîtier, à l'endroit où doit se placer le récipient de poudre, pour augmenter la vitesse d'écoulement du gaz le long du récipient. L'une des extré mités du boîtier forme avantageusement un embout à placer dans la bouche et, comme on l'a dit plus haut, l'autre extré mité du boîtier peut être pourvue d'une poire servant à pro voquer le passage du gaz dans le dispositif. Il est préférable que le dispositif à hélice se<I>trouve</I> entre le récipient de pou dre et l'embout, si celui-ci est prévu.
Le dispositif peut égale ment être pourvu d'un clapet de retenue destiné à ne per mettre l'écoulement du courant de gaz dans le dispositif que dans un seul sens; il peut également être pourvu d'organes solidaires, par exemple de pointes ou d'organes de perçage sollicités par ressort montés sur un élément élastique en U ou en C, pouvant être actionnés pour percer le récipient de poudre monté dans le dispositif.
Le dispositif peut être fait en une grande variété de ma tières, par exemple en des métaux tels que les aciers inoxy dables ou l'aluminium, ou encore en résines synthétiques thermodurcissables ou thermoplastiques, par exemple en polystyrol, en nylon, en polyéthylène, en résines d'urée for- maldéhyde, etc.
Comme le contact entre l'axe et le palier doit être à friction, l'axe et le palier ne peuvent pas être autolubrifiés. Bien que dans certains cas, il puisse être avan tageux d'avoir un contact métal contre métal, il est préfé rable que l'axe soit en métal non fini, par exemple en un fil d'acier inoxydable étiré à froid, et que le support tubulaire soit moulé en nylon rigide.
Le dispositif décrit convient particulièrement pour l'ad ministration d'un médicament en poudre par inhalation orale. Dans ce cas, le patient-peut aspirer de l'air dans le dispositif et les particules médicamenteuses entraînées pénè trent profondément dans les poumons lors de l'inhalation. En variante, l'une des extrémités du dispositif peut être pourvue d'une poire en caoutchouc destinée à produire le courant de gaz nécessaire pour l'actionner et pour entraîner la poudre sortant du récipient.
The present invention relates to a device for the inhalation of medicaments in a finely divided state.
In the main patent, a device has been described for the inhalation of medicaments in finely divided form comprising a hollow casing of elongated shape provided at its two ends with one or more orifices allowing the wise passage of air through this casing, and one end of which is designed in order to allow its introduction into the mouth, and a member in the form of a helix rotatably mounted in this housing on a rigid shaft itself mounted in the housing co-axially to the axis longitudinal of the latter, this helical-shaped member bearing, on its part furthest from the end of the case studied with a view to being introduced into the mouth,
mounting elements for receiving a container for the medicament in a finely divided state, this helical-shaped member being mounted on this shaft such that the passage of a current of air through the device not only causes the rotation of said member in the form of a helix, but also its vibration.
The main patent describes a preferred embodiment of the device in which the bearing of the helical-shaped member in which the shaft is engaged has at its internal end an internal diameter exceeding from 1.5 to 6 / o the diameter of the shaft, and at its outer end an inner diameter equal to the diameter of the shaft plus an amount representing from 1.3 to 3.5% of the total length of the bearing, the length of the bearing of the helix-shaped member representing 4 to 10 times the diameter of the shaft.
It has now been found that when the propeller device cited in the main patent rotates, the powder contained in the container is fluidized and moved axially along it due to the tubular bearing rotating on its geometric axis and performing a precession movement on the geometric axis of its support axis, the axis of rotation of the tubular bearing describing a path contained in a precession cone or truncated cone. The dimensions of the precession cone or truncated cone depend on the radii of the axis and of each of the ends of the tubular bearing and on the length of the latter, and their ratio appears in the formula cited below.
The formula can be solved by using many different values for the dimensions of the device and the range of dimensions given in the main patent are only a few of the possible permutations.
The incumbent considers that the total movement of a point on the wall of a powder container in the plane radial to the axis of precession can be described as epicycloidal movement, i.e. as a sequence circular of cusps meeting at nodes which can be transition curves, single points or small loops connecting one of the cusps to the next. As the container mounted on the tubular bearing rotates and performs its precession movement, each point on its wall undergoes various radial acceleration variations during each rotation of the container.
If the acceleration of the container wall away from the axis of the cone or the truncated precession cone is large enough, the forces holding the powder particles in place on the container wall are dominated and the powder leaves this wall to fly freely in the container, while the wall thereof continues to move along the cycloidal path. The powder particles then hit the wall of the container at a point different from where they started. It is believed that since the axis of rotation of the container is inclined with respect to the axis of precession, the particles strike the wall of the container at a point offset along the length of the axis thereof.
Therefore, the powder particles not only undergo fluidization in the container but are also displaced axially along it.
During its rotation and its precession movement, the tubular bearing, at each end, is in contact, preferably rolling contact, with the axle. Each contact generates a cycloidal movement and the cycloidal movements combine to produce the movement of the container wall. During the movement generated at one end of the tubular bearing, a point on the wall of the container passes through a number of nodes in the cycloidal path during each revolution of the container on its precession axis.
This nodal number, as will be explained later, depends on the dimensions of the tubular bearing and of the axis at the point of contact. For the rolling contact, the nodal number is a number less than 1 than the ratio of the frequency of rotation of the container on the precession axis to the frequency of rotation of the container on its geometric axis (ratio which will be called here ratio of frequencies <B>). </B> The frequency ratio itself depends on the ratio between the diameter of the bearing at the point of contact and the total clearance between the shaft and the bearing at this point. The greater the play, the more the cycloidal movement generated by this contact is eccentric and, in general, dominant.
For the fluidization of the powder contained in the container, the variations in the radial acceleration undergone by the wall of the container due to the dominant movement must be of sufficient amplitude to dominate not only any opposing acceleration generated by the non-dominant movement and the cohesive forces between the particles and between the particles and the wall of the container; but it is also necessary that the centrifugal forces generated during the movement of the container be dominated.
In an ideal case, the effect of the non-dominant motion would be zero and, if we do not pull the forces between particles, we see that the fluidization, in this ideal case, will occur at a given point on the wall. of the container when the formula is satisfied
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a being the distance from the point on the wall of the container to the non-dominant point of contact between the axis and the tubular bearing; h being the distance between the dominant and non-dominant contact points between the axis and the bearing; R being the internal radius of the bearing at the dominant point of contact; r being the radius of the axis and R ,, being the internal radius of the container at the point of the wall of the latter.
Usually the limiting case of fluidization will be at the base of the powder container, if the latter has a flat bottom and parallel side walls. However, if the container has a rounded bottom, for example when this container is a capsule, the borderline case will be at the base of its part with parallel walls.
It should be emphasized that the formula cited above represents the minimum requirements for fluidization under the specified conditions. However, the forces between particles must also be dominated and the non-dominant movement can oppose the dominant movement to reduce the fluidizing forces produced. The left part of the formula must therefore, in practice, exceed its right part by an amount which will vary according to the factors stated above.
The device according to the invention is characterized in that the shaft is journalled in a tubular bearing forming the narrowed part of the propeller device, the tubular bearing having a smaller internal diameter at the internal end (ie. say the end containing the free end of the shaft) to the outer end, the shaft and the tubular bearing being provided to be in frictional contact at each end of the tubular bearing during rotation of the latter, the contact, at one end of the tubular bearing, generating a movement of the rotating elements which dominates the movement generated by the contact at the other end of the tubular bearing, the dimensions of the axis,
of the tubular bearing and of the propeller device being such as in the formula
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exceeds the term R by at least the minimum amount necessary to cause fluidization of the medicament contained in the container when the device is actuated by the passage of a gas and p is less than
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when 2R has a value between 2r
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(a being the distance between the base of the parallel walls of the drug container, when placed on the propeller device, at the non-dominant point of contact between the axis and the tubular bearing;
h being the distance between the dominant and non-dominant contact points between the axis and the tubular bearing; R being the internal radius of the tubular bearing at the dominant contact point; r being the radius of the axis, R being the internal radius of the drug container to be mounted on the propeller device, at the distance a from the non-dominant point of contact between the axis and the tubular bearing and p being the radius of the narrow end of the tubular bearing at the point of contact between the shaft and the bearing).
Although fluidization of the powder contained in the container may occur when the movement is not constant, for example when some sliding occurs between the support and the axis, the movement should be uniform.
This is why it is preferable that the contact between the axis and the bearing is a rolling contact, at all times during the rotation and the precession movement of the support. By the term propeller device used in this specification is meant an element having, for example in the form of a hub, which carries one or more blades intended to cause the rotation of the hub on the axis of the tubular bearing. laire fixed there during the passage of a gas on the blades. The hub can be provided with a certain number of blades, like a turbine, or carry only one blade, like the Ar chimède screw. The blades can be mounted on the hub or on the tubular bearing that this hub carries.
Two embodiments of the device according to the invention will be described below with reference to the appended drawing, in which: FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a simple device, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a preferred form of device, and FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a capu chon which can be used with the device shown in FIG. 2.
In the various figures, the same elements are designated by the same reference numbers.
The inhaler device shown in FIG. 1 comprises a tubular casing 1, one of the ends, B, can be introduced into the mouth. A rigid cylindrical shaft 2 is mounted coaxially in the housing 1 and carries an elongated tubular bearing 3, mounted loosely, rotatable, provided with blades 4 and having a cup-shaped element intended to receive and hold a perforated capsule 5, containing a finely divided drug.
When the end B of the housing 1 is introduced into the mouth and air is inhaled through the mouth, the resulting air stream rotates the tubular bearing 3 and gives it a precessional movement, so that the drug in fine powder contained in the capsule 5 is expelled from cell .-- Ci and crosses the blades 4 with the air current to exit through the end B of the housing and enter the mouth and the bronchi of the patient.
The inhaler device shown in FIG. 2 comprises a housing of approximately circular cross section having a diameter of approximately 1.9 cm and a length of approximately 5 cm and comprising two housed housing elements 6 and 7, the element 7 being intended to be inserted into the mouth and having passages 8 for air. An axis 2, formed of a cold drawn stainless steel wire, is mounted rigidly and coaxially in the element 7 of the housing and carries an elongated tubular bearing 3, of rigid nylon, mounted loosely and so as to be able to rotate and carrying a propeller device provided with blades 4.
The propeller device has a bowl member for receiving a finely divided drug capsule 5 which is pushed tightly therein. The cup-shaped member is advantageously of such a dimension in internal diameter that it can contain a 6.3 mm capsule and hold it in place by its base with parallel walls about 0.5 cm from the upper end of the capsule. .bearing.
The diameter of the inner end of the tubular bearing 3 is about 2mm, while it is about 3mm at its outer end, the tubular bearing 3 has an inner length of about 12mm and the diameter of axis 2 is approximately 2.6 mm.
The end 17 of the axis 2 is frustoconical and forms an angle of about 300 to end with a more or less hemispherical end 18, the diameter of which is equivalent to about half the diameter of the axis 2.
The housing element 6 has air intake passages 9 in its bottom wall and a throttling element 10 which serves to throttle the flow of air passing through the device and, therefore, to increase its speed. beyond the cap sule.
A locking member 11 passes through the end wall of the housing element 6 and is attached at its outer end to the bottom disc 12. Between the bottom disc 12 and the housing element 6 is a spring 13, which recalls the locking member 11 in the normal open position. The bottom disc 12 has a thread 14, which cooperates with a similar thread 16 provided in a cap 15 (see FIG. 3) in order to keep the locking member 11 in a closed position, in which it attacks and holds the capsule 5 mounted in the cup-shaped member of the propeller device.
When the cap 15 is in place, it is impossible to inhale air through the device and the capsule 5 is held firmly in place. When the cap 15 is removed from the device, the spring 13 returns the locking member 11 to the open position, in which air can be inhaled through the device to rotate the blades 4 of the device. helix and tubular bearing 3 and disperse the finely divided drug contained in capsule 5.
A disc 19 is placed around the locking member 11; it serves as a check valve for the device. If air is blown into the device, the disc 19 is pressed against the bottom wall of the housing member 6 and closes the air intake ports 9 to prevent air from escaping into the device. that Sens. If air is sucked through the device, the disc 19 moves away from the bottom wall of the housing member 6 and thus unmasks the intake ports 9 so that air can pass through the device.
In an alternative embodiment of the device, the tubular bearing 3 has a diameter of 2.06 mm at the inner end, a diameter of 2.36 mm at the outer end and an inner length of 12.7 mm, and the diameter of the axis 2 is 2.03 mm.
Devices in which a fixed rigid cyclindrical axis is mounted so as to swirl in a rotating tubular bearing whose internal diameter 2p is, at the internal end, 1.5 to 6% greater than the diameter of the axis and of which the internal diameter, at the external end, is equal to the diameter of the axis plus 1.3 to 2,
5% of the length of the bearing is not part of the present invention. That is, p has a value of less than
EMI0003.0023
when 2R has a value between
EMI0003.0024
The dimensions of the device described can vary over wide ranges so that the formula (I) mentioned above is satisfied. However, various dimensions may be limited due to certain factors, reducing the number of possible dimension permutations.
Thus, the intended use of the device may impose limits as regards its total dimension. For example, a device to be actuated by human inhalation may be significantly smaller than a device to be actuated with a rubber bulb; likewise, when the device must be able to be placed in a patient's pocket, it obviously cannot have a total length exceeding 7.5 cm. On the other hand, the powder container to be used in the device may have a specified standard shape and size, which determines the R-value, of the above formula (I).
It is desirable that the effect of the non-dominant movement either be minimized or else be complementary to the dominant movement. Although the latter condition may be met if the nodal number of the non-dominant movement is an integer multiple (e.g. double, triple or quadruple) of the nodal number of the dominant movement, it may be difficult, in practice, to obtain such an exact relationship. That's why it's best to minimize the effect of non-dominant movement. Usually, the non-dominant movement is generated by the narrow end, i.e. the inner end, of the tubular bearing and the effect of movement of this end of the bearing can be minimized by reducing the total clearance between the axis and the bearing at this point of contact.
This determines an increase in the nodal number of the movement generated and it has been found that in general, if the nodal number of the non-dominant movement exceeds 15 and, preferably, 30, the effect of this movement is reduced to a satisfactory value.
As mentioned in the main patent, the axis which carries the tubular bearing and the propeller device must be rigid, it has in fact been observed that bending of this axis can cause non-uniform operation of the device. It has also been found that it is desirable to use a thin axle as long as it is rigid. The material from which the axis is made and the way in which the device is used may result in a limitation as regards the fineness of the axis to be used.
For example, if the shaft is cold drawn stainless steel, in a device operated by human inhalation it may be only 2mm in diameter, whereas such a shaft would be flexible if the device was operated by a human inhalation. high speed gas stream.
The length of the tubular bearing and the radii of the axis and of each end of this bearing influence the magnitude of the angle of the precession cone or truncated cone. If the included angle is large and exceeds, for example, 300, the rate of displacement of the particulate matter along the axis of the container is extremely rapid. Although the movement of the particles along the axis of the container occurs at very low values of included angles, for example values less than 0.50, the rate of this movement will be slow. It has been found that included angles of 1 to 50, preferably about 20, usually give suitable travel speeds.
It has also been found that, in general, satisfactory fluidization of the powder contained in the capsule will occur at gas flow rates in the device which can be achieved by a mentally impaired person if the nodal number of dominant movement is achieved. is in the range of 2 to 25 and, preferably, 3 to 10, in particular 5 to 7.
It should be noted that such nodal numbers will only be satisfactory if the amplitude of the cusps which cause the cycloidal path to the wall of the capsule is sufficiently large. The amplitude depends on the dimension of the included angle of the precession cone or truncated cone, the radius of the powder container and the distance from the container to the top of the cone or to the fictitious apex of the precessional truncated cone which effectively determines the diameter of the cone or the truncated cone at the level of the receptacle.
A decrease in the radius of the container or an increase in the diameter of the precession cone or truncated cone at the level of the container causes fluidization inside the latter and satisfactory fluidization can be obtained by a certain number of steps. permutations of these variables.
Apart from the conditions summarized above, it is not possible to present methods making it possible to choose the dimensions of the device described for a given case then that the dimensions are in relation to one another and are a function of the use for which the device is intended. However, application of the above data will reduce the number of possible per mutations with respect to the dimensions to meet the formula (I). As said above, this formula disregards the effect of non-dominant motion and the effects of forces between particles. In practice, it will be necessary to take these two variables into account in order to determine suitable dimensions.
To this end, we can use a trial and error base according to which, having calculated the dimensions necessary to satisfy formula (I) under ideal conditions, we will modify one of these variables, by example the radius of the container. to promote fludization to obtain a rough estimate as to the extent to which the dimensions must be altered to ensure satisfactory operation of the device. To ensure fluidization, one or more of the dimensions of the device can be changed and these need not necessarily be those which have been changed during the test.
As already described, a restricting device or a venturi can be provided in the housing, at the location where the powder container is to be placed, in order to increase the gas flow rate along the container. One of the ends of the casing advantageously forms a mouthpiece to be placed in the mouth and, as mentioned above, the other end of the casing may be provided with a bulb serving to cause the passage of gas. in the device. It is preferable that the propeller device is <I> </I> between the powder container and the mouthpiece, if this is provided.
The device may also be provided with a check valve intended to allow the flow of the gas stream in the device only in one direction; it can also be provided with integral members, for example spikes or spring-loaded piercing members mounted on a resilient U or C element, which can be actuated to pierce the powder container mounted in the device.
The device can be made of a wide variety of materials, for example metals such as stainless steels or aluminum, or else thermosetting or thermoplastic synthetic resins, for example polystyrene, nylon, polyethylene, plastic. urea formaldehyde resins, etc.
As the contact between the shaft and the bearing must be friction, the shaft and the bearing cannot be self-lubricating. Although in some cases it may be advantageous to have metal-to-metal contact, it is preferable that the shaft be unfinished metal, for example cold drawn stainless steel wire, and that the shaft is tubular support is molded in rigid nylon.
The device described is particularly suitable for the administration of a powdered medicament by oral inhalation. In this case, the patient can draw air into the device and the entrained drug particles penetrate deep into the lungs upon inhalation. Alternatively, one of the ends of the device may be provided with a rubber bulb intended to produce the gas flow necessary to actuate it and to entrain the powder leaving the container.