Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Dispergieren und Zerlegen
von Pulver in einem Luftstrom, die zur Verwendung mit einem eine pulverförmige
Arzneimittelzubereitung enthaltenden Pulverinhalator geeignet und bestimmt ist.
Sogenannte Pulverinhalatoren zum Einführen von Arzneimitteln in die Bronchien
sind bekannt und haben gegenüber Vorrichtungen mit Treibgasen, die ein Aerosol
bilden, den Vorteil, daß der Benutzer keinen Zeitfehler zwischen Inhalation und
dem Versprühen des Aerosols machen kann. Beim Einatmen durch einen
Pulverinhalator wird ein Luftstrom erzeugt und durch den Inhalator gesaugt,
indem das als Pulver vorliegende Arzneimittel in feinteiliger Form dispergiert
werden muß. Dabei kann die pulverförmige Arzneimittelzubereitung im
Pulverinhalator aus einem Vorrat heraus mittels geeigneter Dosiervorrichtungen,
die vor dem eigentlichen Inhalieren zu betätigen sind, entnommen und dosiert
werden. Es kann aber auch bereits in Form von Einzeldosen im Pulverinhalator
bevorratet sein, aus denen es in den Luftstrom überführt wird.
Zum Erzeugen einer gleichmäßigen Verteilung des Pulvers wird im Gerät beim
Ansaugen von Luft durch ein Mundstück ein turbulenter Luftstrom erzeugt, der
das in einem Kanal eindosierte Pulver mitreißt und es im Luftstrom dispergiert.
Aus der DE 42 11 475 A1 ist ein Pulverinhalator mit einer Vorrichtung zum
Dispergieren eines Pulvers in einem Luftstrom bekannt, wobei ein mit Pulver
beladener Luftstrom mit einem Falschluftstrom vermischt wird und durch eine
Zentralbohrung geführt wird, wobei am oberen Ende der Zentralbohrung
Luftführungsschlitze vorgesehen sind, die die Zentralbohrung mit einer
Zyklonkammer verbinden, sodaß der mit Pulver beladenen Mischluftstrom radial
nach außen in die Zyklonkammer treten kann.
Dort sollen noch bestehende Pulver-Agglomerate durch Stöße gegeneinander und
durch Stöße an die Wandungen der Zyklonkammer in lungengängige Partikel zerlegt
und über eine Öffnung zum zentralen Kanal eines Mundstückes geleitet werden.
Zu- und Abfuhr des Luftstromes in und aus der Zyklonkammer erfolgen jeweils
zentral.
Insbesondere aus Fig. 2 kann dort entnommen werden, daß um den zentralen Kanal
koaxial ein Ringraum angeordnet ist, aus dem über eine weitere Austrittsöffnung
ein den mit Pulver befrachteten Luftstrom umgebender Mantelluftstrom aus
partikelfreier Luft mitgesaugt werden kann. Der Ringraum steht in keiner
Strömungsverbindung mit der Zyklonkammer.
Aus der DE 42 39 402 A1 ist ein Pulverinhalator bekannt, bei dem ein mit Pulver
befrachteter Luftstrom zunächst durch einen Beschleunigungskanal und von diesem
tangential in eine Verweilzeitkammer geleitet wird, aus der der Luftstrom axial
aus und in eine Austragskammer geführt und aus dieser tangential in eine
Dispergierkammer geleitet wird.
Aus der DE 43 40 768 A1 ist eine Vorrichtung zum Inhalieren bekannt, bei der
ein mit Wirkstoff befrachteter Luftstrom über einen Verbindungskanal tangential
stirnseitig in eine Verweilzeitkammer und von dort axial in eine Auslaßkammer
geleitet. Am stirnseitigen Ende der Auslaßkammer befindet sich wiederum ein
tangentialer Auslaß in Form des Mundstückkanals. Die beschriebene Anordnung
soll eine besonders geeignete Speichelscheide darstellen.
Aus DE 30 43 377 C2 ist ein Zerstäuber für Medikamente bekannt. Allerdings ist
dort ein Zerstäuber für den Betrieb an einer Druckluftquelle beschrieben und
die dort vorgeschlagenen Lösungen betreffen bestimmte Sicherheits- und
Handhabungsaspekte, die durch den Betrieb mit Druckluft entstehen.
Problemlösungen im Hinblick auf das Dispergieren von Pulver durch
Atem(saug)luft sind dort für den Fachmann erwartungsgemäß nicht beschrieben.
Die bekannten Pulverinhalatoren haben den Nachteil, daß die Dispergierung des
Pulvers im Luftstrom und Zerlegung in feine lungengängige Teilchen innerhalb
des Inhalators nicht ausreichend gleichmäßig ist und die Vorrichtungen von Zeit
zu Zeit meistens eine aufwendige Reinigung erfordern.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine konstruktive Gestaltung einer Vorrichtung
zum Dispergieren von pulverförmigen Arzneimittelzubereitungen zu schaffen, die
die Zerlegung des Pulvers in feine Teilchen unterstützt und grobe Teilchen aus
dem Inhalationsstrom zurückhält.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Dispergieren von Pulver in
einem Luftstrom mit einem von Wänden umschlossenem Kammerinnenraum, einem in
den Kammerinnenraum mündenden Pulverzuführkanal zum Eintritt eines mit Pulver
beladenen Luftstromes und einer annähernd zentrisch angeordneten
Austrittsöffnung zum Austritt eines Luftstromes aus dem Kammerinnenraum, die
dadurch gekennzeichnet ist, daß die den Kammerinnenraum radial umgebende
Außenwand eine Anzahl tangentialer Schlitze aufweist und die tangentialen
Schlitze mit einem den Kammerinnenraum koaxial umgebenden Ringraum in
Strömungsverbindung stehen, wobei der Ringraum über Strömungswege mit der
Umgebung in Verbindung steht, um ein Zuströmen von pulverfreier Luft in den
Kammerinnenraum zu ermöglichen.
Gegenüber den bekannten Vorrichtungen wird durch die erfindungsgemäße Ausbil
dung eine wesentlich effektivere Dispergierung sowohl von Arzneimittelformu
lierungen, die Weichagglomerate bilden, als auch von solchen unter Verwendung
von Trägerteilchen mit angelagertem Wirkstoff, ermöglicht. Dadurch wird ein
geringerer Saugluftstrom durch einen Patienten zur vollständigen Inhalation
einer Wirkstoffdosis ermöglicht, was insbesondere bei schwer Asthmakranken von
Vorteil ist. Durch die durch die tangentialen Schlitze zuströmende Luft werden
die an den Kammerwandungen durch Zerlegung größerer Teilchen entstehenden,
wegen ihrer Lungengängigkeit erwünschten, kleinen und leichten Partikel von der
Wandoberfläche regelrecht abgespült und gelangen so in größerer Vollständigkeit
in den Inhalierluftstrom.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum
ferner mit weiteren Strömungswegen verbunden ist, um einen zu einem aus der
Austrittsöffnung austretenden mit Pulver beladenen Luftstrom koaxialen
Mantelstrom pulverfreier Luft bereitzustellen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die
Vorrichtung mit einem hohlzylindrischen oder hohlkegelstumpfförmigen als
Mundstück dienendem Gehäuse, das eine zentrische Öffnung auf der Stirnseite
aufweist und einer im Mundstück angeordneten Kammer, die aus einer Prallplatte
als Vorderwand, einer Platte als Rückwand und dazwischen angeordneter
ringförmiger Außenwand gebildet wird, versehen, wobei der Außendurchmesser der
Außenwand der Kammer kleiner ist als der Innendurchmesser des Mundstückes, so
daß der die Kammer umschließende Ringraum ausgebildet ist, von dem Luft durch
mehrere tangential durch die Außenwand der Kammer zum Kammerinnenraum
verlaufende Schlitze in den Kammerinnenraum eintreten kann und ein zusätzlicher
Schlitz mit dem Ende des Pulverkanals in Verbindung steht, wobei der Ringraum
in offener Verbindung mit dem Raum hinter der Platte steht und die Prallplatte
einen derart größeren Außendurchmesser als die Kammer aufweist, daß ihr Rand in
Kontakt mit der Innenfläche des Mundstückes steht und im Randbereich der
Prallplatte mehrere symmetrisch verteilte Durchtrittsöffnungen für Luft aus dem
Ringraum vorhanden sind und die Kammer in der Mitte der Prallplatte eine
Austrittsöffnung aufweist, von der aus ein Austrittskanal durch einen sich nach
vorn in den Bereich der Austrittsöffnung des Mundstückes erstreckender Stutzen
verläuft und innerhalb des Mundstückes vor der Prallplatte ein Ringraum
zwischen der Innenwand des Mundstückes und der Außenfläche des Stutzens
vorhanden ist, in den die Durchtrittsöffnungen münden und der in durchgehender
Verbindung mit der zentrischen Öffnung des Mundstückes steht.
Zweckmäßig ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren
tangential durch die Außenwand der Kammer in den Kammerinnenraum verlaufenden
Schlitze die Außenwand in mehrere Stege aufteilen, insbesondere, wenn die Stege
in einem Stück entweder mit der Prallplatte oder der Platte ausgebildet sind.
Dabei kann die dem Kammerinnenraum zugewandte Fläche jedes der Stege als
durchgehende Verlängerung der Schlitzwand ausgebildet sein, so daß die Kammer
einen vieleckigen Querschnitt aufweist.
Zweckmäßig ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Ende des
Gehäuses oder Mundstückes zum Eingriff mit dem Gehäuse eines Pulverinhalators
ausgebildet ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch
gekennzeichnet, daß die Platte einen solchen Durchmesser aufweist, daß der
Außenrand in Eingriff in eine Nut auf der Innenfläche des Mundstückes bringbar
ist und im Randbereich der Platte mehrere Ausnehmungen vorhanden sind, die
Durchgangsöffnungen vom Ringraum zum Raum hinter der Platte herstellen.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist,
daß im vorderen Bereich des Mundstückes ein die zentrische Öffnung verengender,
sich von der Innenwand des Mundstückes radial erstreckender ringförmiger Steg
vorhanden ist, der den offenen Durchgang vom Ringraum vor der Prallplatte zur
Öffnung des Mundstückes verengt.
Zweckmäßig ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand des
Pulverkanals einen U-förmigen Querschnitt aufweist und sich von der Rückseite
der Prallplatte aus über die Platte hinaus in das Innere des Pulverinhalators
erstreckt, und/oder daß sie bzw. ihre Einzelteile aus thermoplastischem,
medizinisch verträglichem Kunststoff hergestellt sind.
Wirtschaftlich besonders günstig ist die Verwendung der Vorrichtung in einem
eine pulverförmige Arzneimittelzubereitung enthaltenden Pulverinhalator.
Diese. Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Vorrichtung zum Dispergie
ren von Pulver in einem Luftstrom mit einem hohlzylindrischen
oder hohlkegelstumpfförmigen Gehäuse mit einer zentralen Öff
nung auf seiner Stirnseite, mit einer im Gehäuse angeordneten
Kammer, deren Kammerwände den Kammerinnenraum umgeben, in den
das zu dispergierende Pulver aus einem Pulverkanal mit einem
Teilluftstrom durch einen Schlitz in einer Kammerwand tangen
tial zugeführt wird, weitere, die Dispergierung des Pulvers im
Kammerinnenraum unterstützende Luft durch mehrere tangentiale
Schlitze in der Kammeraußenwand aus einem die Kammer umgebenden
Ringraum innerhalb des Gehäuses eintreten kann und die Vorder
wand der Kammer eine zentrale Austrittsöffnung aufweist, durch
die ein Luftstrom mit darin dispergierten Pulver in und durch
einen Austrittskanal zur zentralen Öffnung des Gehäuses geführt
wird, und Mittel vorhanden sind, um vom Dispergierluftstrom,
ehe er der Kammer zugeführt wird, einen Teilluftstrom abzuzwei
gen. Dieser Teilluftstrom soll den mit Pulver beladenen den
Austrittskanal verlassenden Luftstrom coaxial als Mantelluft
strom beim Austreten aus der zentralen Öffnung umschließen.
Die konstruktive Gestaltung der Mittel zum Dispergieren von
Pulver in einer Kammer und zum Aufteilen des Luftstromes ist
aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Vorrich
tung ersichtlich. Es handelt sich um eine Vorrichtung zum Di
spergieren von Pulver in einem Luftstrom mit einem hohlzylin
drischen oder hohlkegelstumpfförmigen, als Mundstück dienenden
Gehäuse, das eine zentrische Öffnung auf der Stirnseite auf
weist, und einer im Mundstück angeordneten Kammer, die aus
einer Prallplatte als Vorderwand, einer Platte als Rückwand und
dazwischen angeordneter ringförmiger Außenwand gebildet wird,
wobei der Außendurchmesser der ringförmigen Außenwand kleiner
ist als der Innendurchmesser des Mundstückes, so daß ein die
Kammer umschließender Ringraum ausgebildet ist, von dem Luft
durch mehrere tangential durch die ringförmige Außenwand der
Kammer zum Kammerinnenraum verlaufende Schlitze in den Kammer
raum eintreten kann und einer der Schlitze mit dem Ende eines
Pulverkanals in Verbindung steht, wobei der Ringraum in offener
Verbindung mit dem Raum hinter der Platte steht und die Prall
platte einen derart größeren Außendurchmesser als die Kammer
aufweist, daß ihr Rand in Kontakt mit der Innenfläche des Mund
stückes steht und im Randbereich der Prallplatte mehrere symme
trisch verteilte Durchtrittsöffnungen für Luft aus dem Ringraum
vorhanden sind und die Kammer in der Mitte der Prallplatte eine
Austrittsöffnung aufweist, von der aus ein Austrittskanal durch
einen sich nach vorn in den Bereich der Austrittsöffnung des
Mundstückes erstreckenden Ansatzstutzen verläuft und innerhalb
des Mundstückes vor der Prallplatte ein Ringraum zwischen der
Innenwand des Mundstückes und der Außenfläche des Ansatzstut
zens vorhanden ist, in den die Durchtrittsöffnungen im Randbe
reich der Prallplatte münden, der in durchgehender Verbindung
mit der zentrischen Öffnung des Mundstückes steht.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin,
daß sie für Pulverinhalatoren mit Einzeldosisvorrat und mit
solchen, bei denen eine Dosierung aus einem Vorrat mit einer
Vielzahl von Arzneimitteldosen erfolgt, verwendet werden kann.
Die Vorrichtung kann unterschiedlich aufgebaute Pulver zerle
gen, nämlich solche, bei denen feine Primärteilchen eines Wirk
stoffes agglomeriert sind (sogenannte Kernagglomerate) und Pul
ver, bei denen die feinen Primärteilchen eines Wirkstoffes an
Trägerteilchen haften (adhäsive Mischungen). Kernagglomerate
werden in der Kammer weitgehend in lungengängige Teilchen zer
legt, im Luftstrom dispergiert und mit diesem ausgetragen. Ad
häsive Mischungen werden in der Kammer zerlegt, wobei sich die
feinen Wirkstoffteilchen von den Trägerteilchen ablösen, im
Luftstrom dispergiert und aus der Kammer ausgetragen werden,
während die Trägerteilchen zunächst länger in der Kammer ver
bleiben und entweder von Zeit zu Zeit daraus entfernt werden
müssen oder mit Verzögerung gegenüber den feinen dispergierten
Teilchen auch beim Inhalieren ausgetragen werden. Für die Funk
tion der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es lediglich erfor
derlich, daß das Pulver in einen Pulverkanal eingebracht und
von einem Teil des beim Inhalieren erzeugten Luftstroms durch
den Kanal in die Vorrichtung befördert wird und ein anderer
Teil der durch den Inhalator angesaugten Luft einen Raum inner
halb des Inhalatorgehäuses hinter der erfindungsgemäßen Vor
richtung erreicht, der in offener Verbindung mit dem die Kammer
umgebenden Ringraum steht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird in den vorderen Teil ei
nes Pulverinhalators integriert und wird vom Ansaugmundstück
umschlossen, dessen Gestaltung es zu einem Teil der erfindungs
gemäßen Vorrichtung macht.
Die Integration der Zerleg- und Trennvorrichtung in das Mund
stück hat den Vorteil, daß der Bereich in dem Anhaften von fei
nen primären Teilchen in dem Inhalator verkleinert ist. Der
kurze Austrittskanal und seine Anordnung verringern die Re
agglomeration von feinen Teilchen innerhalb des Mundstückes.
Ein wesentliches Teil der Vorrichtung ist eine auf ihrer Außen
seite hohlzylindrische Kammer mit speziell ausgebildeter Innen
wand des Zylinders, in die ein mit Pulver beladener Teilluft
strom und zusätzliche Luft durch sich tangential durch die
Kammeraußenwand des Zylinders erstreckende Schlitze in den Kam
merinnenraum eintritt und ein Gesamtstrom mit gleichmäßig ver
teiltem, zerlegten feinteiligen Pulver die Kammer durch eine
Austrittsöffnung im Zentrum der die Kammer auf der Vorderseite
begrenzenden Prallplatte verläßt und durch einen Austrittskanal
in den Zentrumsbereich der Mundstücköffnung gelangt. Die mehre
ren Schlitze teilen die hohlzylindrische Außenwand der Kammer
in mehrere Stege auf, deren dem Kammerinnenraum zugewandte Flä
che als eine durchgehende Verlängerung der Schlitzwand ausge
bildet ist, so daß der Querschnitt der Kammer senkrecht zur
Längsachse die Form eines Vieleckes aufweist. Bei acht verteil
ten Schlitzen ein Achteck, bei sechs Schlitzen ein Sechseck. Es
sind grundsätzlich auch mehr als acht Schlitze möglich. Die
Zahl kann auch geringer sein, sollte jedoch nicht zu gering
sein, um die Ausbildung einer zyklonartigen Strömung innerhalb
der Kammer zu ermöglichen.
Der Gesamtquerschnitt der Schlitze bestimmt das Verhältnis des
Teilluftstromes, der das Pulver in die Kammer fördert und des
Luftstromes, der tangential in die Kammer eintritt. Die Abzwei
gung eines weiteren Teilluftstromes als Mantelluftstrom führt
zu einer Verringerung des Gesamtluftwiderstandes der Vorrich
tung und damit auch des Inhalators. Nach dieser Teilluftmenge
läßt sich der Gesamtluftwiderstand des Inhalators beeinflussen.
Dadurch, daß der Durchmesser der Austrittsöffnung in der Prall
platte geringer ist als der Innendurchmesser der Kammer, ist
das Risiko des Austretens von Grobteilchen aus der Kammer er
heblich verringert.
Die konstruktive Gestaltung der Innenfläche vermindert die
Gefahr der Verschmutzung der Innenwände durch Haften von stär
ker adhäsiven Primärteilchen, wie sie bei einer zylindrischen
Kammerwand besteht.
Die Kammer kann infolge des Pulverkanals, dessen Ende in Ver
bindung mit einem der Schlitze steht, nicht symmetrisch ausge
bildet sein. Die Wandfläche der vieleckigen Innenkammer, in der
der Pulverkanal mündet, ist zwangsläufig etwas größer als die
der anderen Flächen, und der Schlitz, der den Pulverkanal mit
dem Kammerinnenraum verbindet, ist etwa doppelt so breit, wie
die Schlitze, durch die zusätzliche Dispergierluft in die Kam
mer eintritt. Die relativ große Zahl der Lufteintrittsschlitze
bewirkt die Ausbildung eines Luftmantels zwischen Kammerinnen
wand und dem eingebrachten Pulver und verringert den Kontakt
zwischen zerlegten Feinteilchenpulverpartikeln und noch nicht
zerlegten Teilchen und der Innenwand der Kammer.
Die Kammer hat eine Doppelfunktion, die konstruktive Gestaltung
regt die Pulverzerlegung an und kann Grobteilchen fast voll
ständig aus dem im Zentrum austretenden Inhalationsstrom ab
trennen.
Die Kammer ermöglicht es, daß nur die Zerlegung von weichen
Agglomeraten feiner Primärteilchen erfolgt und diese nach aus
reichender Zerlegung in lungengängige Teilchengröße in disper
gierter Form mit dem Luftstrom aus der Kammer ausgetragen wer
den.
Es ist aber auch möglich, Zubereitungen zu zerlegen und zu
trennen, bei denen relativ harte gröbere Trägerteilchen von
daran haftenden feinen Wirkstoffteilchen abgelöst und voneinan
der getrennt werden. Die Trägerteilchen können die Kammer zu
einem etwas anderen, späteren Zeitpunkt des Inhalierens als die
feinen lungengängigen Teilchen verlassen und scheiden sich des
halb zum größten Teil bereits im Mund/Rachenraum des Inhalie
renden aus dem Luftstrom ab. Sie können jedoch auch während der
gesamten Inhalationszeit in der Kammer verbleiben, so daß die
Kammer nach einigen Inhalationsvorgängen gereinigt und entleert
werden muß.
Beide Konzepte der Arzneimittelformulierungen erfordern ggf.
unterschiedliche Verweilzeiten der Materialien in der Kammer.
Die Aufenthaltszeit von weichen Agglomeraten mit gegebener
Teilchengröße und spezieller Dichte hängt hauptsächlich von
ihrer Tangentialgeschwindigkeit und damit von der Tangentialge
schwindigkeit der tangential eintretenden Luft ab.
Die Verweilzeit eines Pulvers in der Kammer läßt sich nicht nur
durch das Verhältnis der Teilluftströme zueinander sondern auch
durch Verändern des Abstandes zwischen der Prallplatte und der
die Rückwand bildenden Platte der Kammer variieren, ebenso in
gewissen Grenzen durch den Durchmesser der Kammer. Die Änderung
der Länge der Kammer schafft die Möglichkeit, die Vorrichtung
bei der Herstellung an die Erfordernisse unterschiedlicher Pul
verformulierungen anzupassen. Die die ringförmige Kammeraußen
wand bildenden Stege können in einem Stück entweder mit der
Prallplatte (Vorderwand der Kammer) oder der Platte (Rückwand
der Kammer) ausgebildet werden. Bei Spritzgußherstellung derar
tiger Teile aus thermoplastischen Kunststoffen bereiten bei
dieser konstruktiven Gestaltung die dafür erforderlichen Ände
rungen der Werkzeuge keine Probleme und hohe Kosten.
Der Querschnitt des Pulverkanals kann wegen der erforderlichen
Förderwirkung und den räumlichen Gegebenheiten innerhalb des
Pulverinhalators nicht beliebig verändert werden, um zu gewähr
leisten, daß die gesamte Dosis in die Kammer gelangt. Die Zahl
der Lufteintrittsschlitze und deren jeweilige Querschnitte ist
so gewählt, daß eine ausreichende Teilluftmenge für den Trans
port des Pulvers im Pulverkanal zur Verfügung steht.
Strömungstechnische Untersuchungen haben gezeigt, daß der durch
die Austrittsöffnung aus dem Innenkammerraum durch den Aus
trittskanal strömende, mit dispergiertem Pulver beladene Luft
strom unmittelbar nach Verlassen des Austrittskanals eine star
ke Tendenz zum Auffächern hat. Dies ist ein Düseneffekt. Eine
solche konische Vergrößerung des Querschnittes des Luftstromes
und Einmischen von Umgebungsluft erzeugt auch einen Rückstrom
aus dem mit Pulver beladenen Inhalationsstrom. Dieser Rückstrom
ist jedoch für den Inhalationsvorgang unerwünscht, weil das
Risiko von Pulverablagerung im Inneren des Mundstückes und im
Mund- und Rachenraum des Inhalierenden erheblich vergrößert
wird. Es wurde gefunden, daß es vorteilhat ist, aus dem die
Kammer innerhalb des Mundstückes umgebenden Ringraum einen
Teilluftstrom abzuzweigen und daraus einen Mantelluftstrom aus
zubilden, der den mit Pulver beladenen Luftstrom konzentrisch
umhüllt. Dieser Mantelluftstrom ohne Pulverteilchen verringert
das Risiko vorzeitiger Ablagerung von dispergierten Pulverteil
chen erheblich. Die die Vorderwand der Kammer bildende Prall
platte weist einen größeren Außendurchmesser als die Kammer auf
und liegt dicht an der Innenwand des Mundstückes an, so daß der
die Kammer umgebende Ringraum zur Mundstücksöffnung hin
geschlossen ist. Die Prallplatte weist im Außenrandbereich meh
rere symmetrisch verteilte Durchtrittsöffnungen für Luft auf,
durch die Luft in den Raum innerhalb des Mundstückes zwischen
der Außenfläche des Austrittskanals und der Innenwand des Mund
stückes eintreten kann. Um ein unmittelbares Austreten dieser
Luft durch die Mundstücksöffnung zu verhindern, erstreckt sich
vorzugsweise von der Innenwand des Mundstückes aus radial ein
ringförmiger Steg, der den Luftstrom aus den Durchtrittsöffnun
gen der Prallplatte zur Außenwand des Stutzens, der den Aus
trittskanal bildet, umlenkt und einen einheitlichen gleichmäßi
gen pulverfreien Luftstrom erzeugt. Besonders vorteilhaft ist
es, die Außenfläche des Stutzens kegelstumpfförmig auszubilden
und die Basis des Kegelstumpfes an der Prallplatte abgerundet
aus der Stirnfläche der Prallplatte hervortreten zu lassen. Der
Innendurchmesser des ringförmigen Steges im Mundstück ist so
bemessen, daß zentrisch um das Ende des Stutzens ein Ringspalt
ausgebildet ist, so daß die dadurch austretende Luft einen mit
dem Pulver beladenen Luftstrom einhüllenden koaxialen Mantel
strom ausbildet.
Das Mundstück ist relativ kurz ausgebildet und der Abstand sei
ner Austrittsöffnung vom ringförmigen Steg ist gering. Dadurch
sind Ablagerungen von Pulver im Mundstücksinneren und im Mund
stückbereich stark verringert und der durch die Düsenwirkung
des Austrittsstutzens erzeugte Rückstrom ist im Mundstücksbe
reich und teilweise auch im Mund- und Rachenbereich weitgehend
partikelfrei.
Diese konstruktive Gestaltung der Vorrichtung mit Abzweigung
eines Teilluftstromes ermöglicht es weiterhin, den Gesamtwider
stand, den ein Inhalator der Luft entgegenstellt, zu steuern,
ohne dabei Einfluß auf die Zerleg- und Dispergierungsvorgänge
in der Kammer zu nehmen.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist
das hintere Ende des Mundstückes zum Eingriff in das Gehäuse
des Pulverinhalators ausgebildet. Der Eingriff ist vorzugsweise
als Klemmsitz von Vorsprüngen am Mundstück oder einem umlaufen
den Wulst in der Innenfläche in korrespondierender Ausnehmung
in der Stirnfläche des Inhalatorgehäuses ausgebildet. An der
Vorderseite des Pulverinhalators kann ein Stutzen ausgebildet
sein für den Eingriff des Mundstückes. Der Außendurchmesser des
Stutzens am Inhalatorgehäuse und des Mundstückendes stimmen
vorzugsweise weitgehend überein, so daß ein glatter Übergang
zwischen dem Stutzen und dem Mundstück auf der Außenseite vor
handen ist.
Bei einer anderen Ausführungsform weist die Rückwand der Kammer
einen solch größeren Durchmesser als die Kammer auf, daß der
Außenrand in Eingriff mit einer Nut auf der Innenfläche des
Mundstückes bringbar ist, um das Mundstück durch Klemmsitz an
der Rückwand zu befestigen. Das Gehäuse des Pulverinhalators
ist auch bei einer solchen Verbindung des Mundstückes mit ande
ren Teilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf der Vordersei
te so gestaltet, daß ein glatter Übergang vom Gehäuse auf das
Mundstück vorhanden ist.
Der Pulverkanal erstreckt sich bei dieser Ausführungsform durch
die Rückwand hindurch und endet an der Rückseite der Prall
platte.
Bei Ausführungsformen, bei denen das Mundstück am Gehäuse des
Pulverinhalators befestigt ist, ist es bevorzugt, den Durchmes
ser der Rückwand im wesentlichen korrespondierend mit dem
Durchmesser der Kammer auszubilden.
Der Querschnitt des Pulverkanals kann kreisförmig, oval oder
viereckig mit innen abgerundeten oder nicht abgerundeten Ecken
sein. Besonders bevorzugt ist es, die Außenwand U-förmig auszu
bilden und die Innenwand, die das U-Profil zum Kanal abdeckt,
durch andere Innenteile des Pulverinhalators auszubilden. Die
Außenwand des Pulverkanals erstreckt sich bei einer solchen
Gestaltung vorzugsweise von der Rückseite der Prallplatte über
die Kammer hinaus in das Innere des Pulverinhalators. In einem
solchen Falle kann die Prallplatte über die Außenwand des Pul
verkanals durch Eingriff in dessen hinteres Ende in Innenteile
des Pulverinhalators gehalten werden. Wenn das hintere Ende des
Pulverkanals einen Finger zum Eingriff in entsprechende Ausneh
mungen von Innenteilen des Pulverinhalators aufweist, ist ein
Klemmsitz oder Schnappsitz möglich, der nach Abnehmen des Mund
stückes ein Abnehmen der Prallplatte mit dem Pulverkanal ermög
licht, so daß eine einfache Reinigung des Pulverkanals und der
Kammer möglich ist.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch
näher beschrieben und dadurch besser verständlich.
Abb. 1 zeigt einen Schnitt in einer Ebene senkrecht längs der
Achse durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbin
dung mit der Vorderseite eines unvollständig wiedergege
benen Pulverinhalators.
Abb. 2 zeigt einen Schnitt quer zur Längsachse durch die Kammer.
Abb. 3 zeigt eine Aufsicht auf die Rückseite der Prallplatte
mit Anordnung der Stege und Schlitze, die die Außenwand der
Kammer bilden.
Abb. 4 ist ein Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Abb. 5 ist eine Explosionszeichnung mit perspektivischer Dar
stellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich
tung.
Abb. 1 zeigt schematisch die Anordnung und Ausbildung der
Dispergiervorrichtung 2 an einem Pulverinhalator 1. Die Disper
giervorrichtung ist in ein Mundstück 3 integriert, wobei dieses
eine Kammer umschließt. Das Mundstück 3 greift in das Gehäuse 4
des Pulverinhalators 1 ein und ist an diesem mit Klemmsitz be
festigt. Die Dispergiervorrichtung 2 weist zum Zerlegen des
Pulvers eine Kammer auf, deren vordere Seite oder Stirnseite
eine Prallplatte 5 bildet, mit einem sich nach vorn erstrecken
den kegelstumpfförmigen Stutzen 6. Im Zentrum der Prallplatte 5
ist die Austrittsöffnung 7 des Kammerinnenraumes 8 angeordnet,
von der aus sich ein Austrittskanal 9 für den mit Pulver bela
denen Luftstrom durch den kegelstumpfförmigen Ansatz (Stutzen)
6 erstreckt. Die Kegelstumpfbasis schließt sich abgerundet an
die Vorderseite der Prallplatte 5 an. Der Stutzen 6 ragt bis in
einen, sich von der Innenwand des Mundstückes 3 radial nach in
nen erstreckenden ringförmigen Steg 10. Der Innendurchmesser
des ringförmigen Steges 10 ist größer als der Außendurchmesser
des Stutzens 6, so daß ein Ringspalt als offene Verbindung des
Ringraumes 11 zur Öffnung 25 innerhalb des Mundstückes 3 für
den Austritt eines Mantelluftstromes ausgebildet wird, der den
mit Pulver beladenen, aus dem Austrittskanal 9 kommenden Luft
strom umhüllt.
Der Kammerinnenraum 8 der Dispergiervorrichtung 2 ist der Raum
zwischen der Prallplatte 5 und einer davon in Abstand angeord
neten Platte 12 als Rückwand der Kammer. Die Platte 12 hat ei
nen geringeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des
Mundstückes 3. Die ringförmige Außenwand der Kammer hat einen
geringeren Außendurchmesser als die Prallplatte 5, so daß zwi
schen der Innenwand des Mundstückes 3 und der Außenwand der
Kammer ein Ringraum 17 ausgebildet ist, für die Zufuhr von Luft
in die Kammer. Die Außenwand der Kammer weist mehrere, sich
tangential bis zum Kammerinnenraum 8 erstreckende Schlitze 13
auf, so daß die Außenwand nicht durchgehend ist, sondern aus
Stegen 14 gebildet wird, die sich zwischen Prallplatte 5 und
der Platte 12 erstrecken. Der Steg 14a im unteren Wandbereich
grenzt den Kammerinnenraum 8 gegen das Ende des Pulverkanals 15
ab und führt zu einer asymmetrischen Ausbildung der Kammer. Ein
Teilluftstrom tritt aus dem Ringraum 17 durch symmetrisch im
Randbereich der Prallplatte 5 angeordnete Durchtrittsöffnungen
(nicht gezeigt) in den Raum zwischen der Innenwand des Mund
stückes 3 und dem kegelstumpfförmigen Stutzen 6 ein und bildet
nach Passieren des Ringspaltes 11 einen Mantelluftstrom, der
den aus dem Austrittskanal 9 mit Pulver beladenen Luftstrom um
hüllt und zusammenhält. Die Luft wird dem Ringraum 17 durch den
Zuluftkanal 27 zugeführt.
Abb. 2 zeigt im Schnitt eine Ausbildungsform der Kammer mit der
Prallplatte 5, bei der diese nicht als getrennte Platte ausge
bildet ist, sondern bei der die Stege 14, 14a die Außenwand der
Kammer bilden und den Kammerinnenraum umschließen, in einem
Stück mit der Prallplatte ausgebildet sind und sich von deren
Rückseite aus bis zur nicht gezeigten Rückwand erstrecken. Der
Pulverkanal endet an der Prallfläche 28 der Prallplatte 5. Bei
dieser Ausführungsform ist der Stutzen 6 ebenfalls einteilig
mit der Prallplatte 5 ausgebildet und ebenso das Ende des Pul
verkanals 15, der sich bei dieser Ausführungsform auch, wie in
Abb. 1 gezeigt, bis hinter die in Abb. 2 nicht gezeigte Rück
wand erstrecken kann. Mit 9 ist der Austrittskanal bezeichnet,
der an der Austrittsöffnung 7 auf der Rückseite der Prallplatte
5 beginnt. Auf der linken Seite von Abb. 2 ist das Ende des
Pulverkanals 15 mit der Kanalaußenwand 16 wiedergegeben, die
sich direkt an die Prallplatte 5 anschließt und wie bereits
ausgeführt, mit angeformt ist.
Um die asymmetrische Ausbildung der Kammer deutlich werden zu
lassen, zeigt Abb. 3 eine Aufsicht auf die Prallplatte 5 von
der Rückseite, d. h. vom Kammerinnenraum 8 aus. Im Zentrum be
findet sich die Austrittsöffnung 7 des Kammerinnenraumes 8, mit
der der in Abb. 2 wiedergegebene Austrittskanal beginnt. In
dieser Aufsicht ist die Ausbildung der Stege 14, 14a, die die
Kammeraußenwand bilden, ersichtlich, mit den sich dazwischen
erstreckenden tangentialen Schlitzen 13, 13a. Das Ende des Pul
verkanals 15 steht mit dem Kammerinnenraum 8 über den Schlitz
13a in Verbindung, durch den das zu dispergierende und zu zer
legende Pulver in den Kammerinnenraum 8 gelangt. Weitere Luft
zufuhr zur Verwirbelung und Zerlegung und Dispergierung des
Pulvers erfolgt durch die tangentialen Schlitze 13. Der Quer
schnitt des Schlitzes 13a für den Eintritt des Pulvers aus dem
Pulverkanal 15 in den Kammerinnenraum 8 ist etwa doppelt so
groß wie der Querschnitt der Schlitze 13 für den Lufteintritt.
Um eine besonders gute Zerlegwirkung zu erreichen, ist die dem
Kammerinnenraum 8 zugewandte Fläche 26 der Stege als direkte
Verlängerung der Schlitzwand ausgebildet und führt zu einem
vieleckigen Querschnitt der Kammer. Die Zahl der Ecken hängt
von der Zahl der Schlitze ab. In der Abbildung beträgt die Zahl
der Schlitze 13 für den Lufteintritt sieben, und ein achter
Schlitz ist für den Eintritt des Teilluftstromes mit Pulver
vorhanden.
Die Außenwand 16 des Pulverkanals 15 ist im weiteren Verlauf
des Pulverkanals etwas dicker ausgebildet. Die dünnere Wand
stärke im Bereich, der sich unmittelbar an die Prallplatte 5
anschließt, dient zur Ausbildung des die Außenwand der Kammer
umgebenden Ringkammer 17 zwischen Kammeraußenwand und -innen
wand des Mundstückes, durch den die Luftzufuhr zu Schlitzen 13
erfolgt. Um von diesem Luftstrom zur Eintritt in den Kammerin
nenraum 8 einen Mantelluftstrom abzuzweigen, weist die Prall
platte 5 am Außenrand 6 unter einem Winkel von 60° versetzte,
insgesamt sechs Ausnehmungen 18 auf, die Durchtrittsöffnungen
aus dem Ringraum 17 für Luft durch die Prallplatte 5 an deren
Vorderseite in den Raum zwischen der Innenwand des Mundstückes
und des kegelstumpfförmigen Stutzens 6 eintreten lassen.
Die Zahl der Öffnungen und ihre Anordnung ist so zu wählen, daß
insgesamt ein Querschnitt vorhanden ist, der aus dem Disper
gierluftstrom lediglich einen Teilluftstrom abtrennt, dessen
Menge jedoch den Gesamtluftwiderstand des Inhalators beeinflußt
und gegenüber bekannten Konstruktionen erniedrigt.
Die gesamte, beim Inhalieren in den Pulverinhalator eingesaugte
Luft wird zunächst innerhalb des Inhalators in zwei Teilströme
zerlegt, von denen einer das Pulver durch den Pulverkanal 15 in
den Kammerinnenraum 8 fördert. Der zweite Teilstrom gelangt aus
dem Pulverinhalator in den Ringraum 17, der die Kammer umgibt
und wird aufgeteilt in einen Teilluftstrom, der den Mantelstrom
ausbildet und den die Dispergierung in der Kammer unterstützen
den Dispergierteilstrom. Dieser zur Dispergierung dienende
Teilluftstrom wird mit dem das Pulver fördernden Teilluftstrom
in der Kammer wieder vereinigt, wobei das zugeführte Pulver
durch eine Art von Zyklonwirkung in der Kammer zerlegt und
feinteilig in der Luft dispergiert wird.
Abb. 4 und 5 zeigen eine alternative Ausführungsform der
Dispergiervorrichtung 2, bei der die Außenwand der Kammer mit
Kammerinnenraum 8 mit den Stegen 14, 14a an der die Rückwand
der Kammer bildenden Platte 12 angebracht ist und sich von die
ser aus bis zu der als getrenntes Teil ausgebildeten Prallplat
te 5 erstreckt. In der Schnittdarstellung von Abb. 4 werden die
gleichen Bezugsziffern wie in Abb. 1 verwendet.
Abb. 5 ist eine auseinandergezogene Wiedergabe der erfindungs
gemäßen Dispergiervorrichtung in perspektivischer Sicht und
macht die Schnittdarstellung von Abb. 4 besser verständlich.
Das Mundstück 3 ist bei dieser konstruktiven Gestaltung zwei
teilig ausgebildet, wobei das vordere Ende als ein Ring 19 für
das Mundstück 3 ausgebildet ist, der vom ringförmigen, sich ra
dial erstreckenden Steg 10 durch Klemmsitz gehalten wird. Die
Prallplatte 5 weist auf der Vorderseite den Stutzen 6 mit ke
gelstumpfförmigen Außenverlauf auf, wobei die Basis des Kegel
stumpfes sich an die Oberseite der Prallplatte 5 anschließt.
Der Stutzen 6 mit dem Austrittskanal 9 im Zentrum ist einstüc
kig mit der Prallplatte 5 ausgebildet. Der Außendurchmesser des
Stutzens 6 am vorderen Ende ist kleiner als der Innendurchmes
ser des Ringes 19, um einen Ringspalt für den Austritt des Man
telluftstromes auszubilden. Auf der Vorderseite der Prallplatte
ist um den Stutzen 6 herum ein Ringraum 11 ausgebildet, der
über symmetrisch verteilte Ausnehmungen 18 im Randbereich der
Prallplatte 5 als Durchtrittsöffnungen für den Teilluftstrom
mit dem Ringraum 17 zwischen der Innenwand des Mundstückes 3
und der Außenwand des Kammerinnenraumes 8 in Verbindung steht.
Im Zentrum der Prallplatte 5 ist die Austrittsöffnung 7 ausge
bildet, die der Anfang des Austrittskanal 9 ist. Zwischen der
Prallplatte 5 und der Platte 12 ist der Kammerinnenraum 8 der
Kammer ausgebildet, dessen durch tangentiale Schlitze 13, 13a
unterbrochene Außenwand aus den Stegen 14, 14a gebildet wird.
Der Außendurchmesser der Kammer ist kleiner als der Innendurch
messer des Mundstückes 3, um einen Ringraum 17 für die Disper
sionsluftzufuhr zu schaffen. Der in Abb. 5 wiedergegebene tan
gentiale Schlitz 13a steht mit dem Ende des Pulverkanals 15 in
Verbindung. In gleicher Weise wie bei der in Abb. 3 gezeigten
Ausführungsform zeigt Abb. 5 die konstruktive Gestaltung der
Innenflächen 26 der Stege 14, 14a, die dem Kammerinnenraum 8
zugewandt sind als gerade Flächen, die direkt die Schlitzwand
zum Kammerinnenraum 8 hin verlängern. Die unsymmetrische Aus
bildung des vieleckigen Innenraumes infolge des auf der einen
Seite angeordneten Pulverkanals 15 wird in perspektivischer
Sicht in der Abb. 5 besonders deutlich. Auch bei dieser Ausfüh
rungsform sind sieben Schlitze 13 für die tangentiale Luftzu
führung zum Kammerinnenraum 8 vorhanden. Der achte Schlitz 13a
steht in Verbindung mit dem Ende des Pulverkanals 15, der sich
bei dieser Ausführungsform durch die Platte 12 hindurch er
streckt.
Bei dieser Ausführungsform weist die Platte 12 Randbereiche
auf, in denen mehrere Ausnehmungen 20 vorhanden sind, um eine
Luftverbindung zwischen dem Ringraum 17, der die Kammer umgibt,
und dem rückwärtig gelegenen Innenraum des Pulverinhalators
herzustellen. Die Außenkante der Platte 12 in den Bereichen au
ßerhalb der Ausnehmungen 20 weist einen Wulst 21 auf zum Ein
griff in eine Nut 22 in der Innenfläche des Mundstückes 3 in
Abstand von dessen hinterem Ende. Dadurch wird bei dieser Aus
führungsform das Mundstück 3 von der Platte 12 gehalten.
Durch die leichte Zugänglichkeit der Kammer durch Abnehmen des
Mundstückes und Herausnehmen der Prallplatte bereitet die aus
hygienischen Gründen sinnvolle Reinigung der Dispergiervorrich
tung bei Bedarf keine Probleme.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorzugsweise im Spritzguß
aus thermoplastischen Kunststoffen einer Qualitätsstufe herge
stellt, die für medizinische Geräte geeignet ist.
Geeignete thermoplastische Kunststoffe sind Polycarbonat, Poly
urethane, Polystyrol, Polyolefine, Polyvinylchlorid.
BEZUGSZIFFERNLISTE
1
Pulverinhalator
2
Dispergiervorrichtung
3
Mundstück
4
Gehäuse des Pulverinhalators
5
Prallplatte, Vorderwand der Kammer
6
kegelstumpfförmiger Stutzen
7
Austrittsöffnung
8
Kammerinnenraum
9
Austrittskanal
10
ringförmiger Steg im Mundstück
11
Ringraum vor der Prallplatte
12
Platte, Rückwand der Kammer
13
tangential verlaufende Schlitze durch die
Kammeraußenwand
14
Stege der Kammeraußenwand
15
Pulverkanal
16
Außenwand des Pulverkanals
17
Kammer umgebender Ringraum
18
Durchtrittsöffnungen in der Prallplatte
19
Ring für Mundstück
20
Ausnehmungen
21
Wulst
22
Nut
25
Zentralöffnung im Mundstück
26
Innenfläche der Stege der Kammeraußenwand
27
Zuluftkanal
28
Prallfläche des Pulverkanals