DE4214449A1 - Duese - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aerosoldüse mit einem mit einer Anschlagfläche für den hohlen Stößel eines Aerosolbehälters versehenen Sockel und darunter einer Expansionskammer mit einer Düsenblende in deren Wand.

Inhalationsaerosole werden im allgemeinen zum Eingeben von Medikamentpartikeln in die Lunge eingesetzt, z. B. bei der Behandlung von Lungenasthma. Für eine erfolg­ reiche Medikation ist es notwendig, daß die Partikel in genügend kleiner Größe in der Inhalationsluft ent­ halten sind. Es ist jedoch allgemein bekannt, daß nur etwa 10% einer Medikamentdose in der Lage ist, ihren Anwendungspunkt in der Lunge zu erreichen, während das meiste davon (etwa 80%) in den oberen Atemwegen fest­ gehalten wird. Die Gründe für den schlechten Eintritt in die Lunge sind bekannt.

Das Inhalationsaerosol besteht aus drei Hauptkomponen­ ten: einem Medikamentbehälter, einem an dessen Ende angebrachten Dosierventil und einem Kunststoffzer­ stäuber, der eine Sprühdüse enthält. Während des Ablaufs der Dosierung nimmt ein Patient das Zerstäubermund­ stück in seinen Mund, beginnt mit der oralen Inhala­ tion und drückt auf den Medikamentbehälter. Das Dosier­ ventil dosiert ein bestimmtes Volumen eines Gemischs aus einem Treibmittel und dem Medikament, welches als feingepulvertes Sprühmittel in den Mund des Patienten zerstäubt, wobei ein Teil des Medikaments den Weg in die Lunge findet.

Die einzigen Partikel, die in wesentlicher Menge in die Lunge eindringen können, sind diejenigen, die einen Durchmesser von 1 bis 5 Tausendstel Millimeter (Mikro­ meter) haben. Ein Inhalationsaerosolsprühmittel enthält nur eine kleine Menge derartiger Partikel, da der größte Teil des Medikaments an beträchtlich größere Tröpfchen gebunden ist, die von einem nichtflüchtigen Treibmittel gebunden werden; bei einem Inhalationsaerosol sind die Durchmesser dieser Tröpfchen zum Zeitpunkt der Freigabe mit 43 Mikrometer gemessen worden. Die Größe dieser Tröpfchen nimmt ab, wenn ein Treibmittel mehr und mehr flüchtig wird, aber dieser Vorgang dauert nach durchge­ führten Untersuchungen bis zu einigen Sekunden. Die nichtflüchtigen Bestandteile bilden einen endgültigen Partikel, dessen Größe somit von der Größe des von der Düse abgegebenen Tröpfchens ebenso wie von der Konzen­ tration der nichtflüchtigen Bestandteile in diesen ab­ hängt.

Wenn ein Inhalationsaerosol zur Dosierung einer Dosis benutzt wird, treffen die bei der Inhalation eines Patienten mit hoher Geschwindigkeit ankommenden Tröpfchen meist auf die Schleimhaut des Rachenraums, und ein darin enthaltenes Medikament erreicht die Lunge nicht. Dieser Teil des Medikaments ist fast inaktiv, führt im Gegenteil oft zu Nebeneffekten. Auch könnten kalte Tröpfchen zu unangenehmen Empfindungen führen. Diese negativen Effekte können durch sogenannte Inhalationskammern gemildert werden, in die das Medikament vor der Inhalation einge­ sprüht wird.

Untersuchungen haben gezeigt, daß beinahe alle Inhala­ tionsaerosole Partikel erzeugen, die zu groß für eine optimale Lungeneindringung sind. Das Problem ist be­ sonders deutlich bei Medikamenten mit einer relativ großen Einzeldose, wobei der Anteil der nichtflüchtigen Bestandteile ebenfalls groß ist. Es ist somit offensicht­ lich, daß durch Reduzierung der Tröpfchengröße eines Sprühmittels es auch möglich ist, die Partikelgröße zu reduzieren und somit die Lungeneindringung eines Medikaments zu verbessern. Die Verflüchtigungs- oder Zerstäubungsrate von kleinen Tröpfchen ist höher, und ihre Geschwindigkeit wird als Ergebnis des Luftwiderstands schneller reduziert. Ein derartiges Sprühmittel ist für den Patienten angenehm, da die Kältewirkung des Treibmittels vermindert ist. Bekannte Faktoren, die einen Einfluß auf die Tröpfchen­ größe haben, sind der Druck des Treibmittels und der Durchmesser einer Düsenblende (Polli, C.P., Grim, V.M., Bacher F.A. und Yunker M.H. (1969) "J. Pharm. Sci. 58" 484-486) ebenso wie der Aufbau eines Dosierven­ tils (Morch, F. (1978) "Int. J. Pharm. 1", 213-218) und einer Düse (Pengilly, R.W., Keiner, J.A., "J. Soc. Cosmet. Chem." (1977) 20:641-50). Es existieren keine veröffentlichten Informationen, die sich speziell mit den Einflüssen des internen Aufbaus einer Düse auf die Tröpfchen- und Partikelgröße eines Sprühmittels be­ schäftigen.

Eine Düse gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Unterkante der Düsenblende und der Anschlagfläche eines Sockels in der Längsrichtung des besagten Sockels den Außenradius eines hohlen Stößels nicht überschreitet und daß die Düsenblende in einem Wandbereich angeordnet ist, der durch die Endkante des hohlen Stößels und die Schnitt­ linie zwischen einem solchen Konus und der Wand der Expansionskammer definiert wird, wobei der besagte Konus die Innenkante des hohlen Stößels berührt, seinen Scheitelpunkt innerhalb des hohlen Stößels auf seiner Mittellinie hat und einen Konuswinkel von 40° aufweist.

Wenn eine konventionelle Inhalationsaerosoldüse für einen anderen Zweck eingesetzt wurde, war es notwendig, die Düsenblende direkt im Oberteil einer Expansions­ kammer anzuordnen. Es wurde unerwarteterweise festge­ stellt, daß eine derartige Düse ein bevorzugtes, sehr feines Sprühpulver erzeugte. Der Entwicklungsprozeß beinhaltete die Herstellung von 12 derartigen Düsen, wobei die Ausdehnungskammer eine variierende Tiefe, Form und Anordnung einer Düsenblende aufwies. Die Labor­ tests beinhalteten nicht nur den Test der Tröpfchen und Partikelgröße der von den Düsen erzeugten Sprühnebel, sondern auch die Wirkung des Durchmessers einer Düsen­ blende hierauf. Es konnte bestätigt werden, daß bei der Bemühung, einen möglichst feingepulverten Sprüh­ nebel zu erzeugen, der ausschlaggebende Punkt die Posi­ tion einer Düsenblende war. Dennoch trugen die obener­ wähnten Faktoren Tiefe, Form und Düsenblendendurchmesser einer Expansionskammer ebenfalls dazu bei, hingen aber mehr vom Raumvolumen eines verwendeten Dosierventils ab.

Die Tests bestätigen, daß ein Sprühmittel um so feiner gepulvert wurde, je näher die Düsenblende in der Expan­ sionskammer sich an der Mündung eines hohlen Stößels befand. Es wurde auch festgestellt, daß die Innenkante einer Düsenblende sich in einem genügenden Abstand aus dem Weg einer vom hohlen Stößel abgegebenen Masseströmung befinden mußte, um ein möglichst feingepulvertes Sprüh­ mittel zu ergeben. Dies resultierte in den obenerwähnten baulichen Begrenzungen, wodurch der Aufbau oder die Konstruktion erheblich unterschiedlich von bekannten Konstruktionen ist, und ein Kunststoffzerstäuber mit der Düse kann leicht in einem Stück hergestellt werden, z. B. durch Spritzgießen.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in den beige­ fügten Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1a eine vorbekannte Düse, wobei die Düsenblende sich im Bodenteil einer Expansionskammer be­ findet,

Fig. 1b eine vorbekannte Düse, wobei die Düsenblende sich im Oberteil einer Expansionskammer be­ findet,

Fig. 2 das Grundprinzip der Erfindung, und

Fig. 3 und 4 Ausführungsvarianten der Erfindung.

Eine konventionelle, bei Inhalationsaerosolen ver­ wendete Düsenkonstruktion ist in Fig. 1a und 1b dar­ gestellt. Ein eng in einen Düsensockel 1 passender hohler Stößel 2 besteht aus einem kreisförmigen Rohr mit einem Querschnitt und einem Außendurchmesser von etwa 3 mm, durch den eine aus einem Dosierventil kommende Dosis ihren Weg in eine Expansionskammer 3 findet. Die Wand der besagten Expansionskammer ist mit einer Düsenblende 4 versehen, die im wesentlichen im Mittel- oder Boden­ bereich in einem Abstand zwischen dem Ende des hohlen Stößels und der Expansionskammer angeordnet ist (siehe Fig. 1a), seltener im oberen Bereich (Fig. 1b). Die Düsenblende öffnet sich im wesentlichen in eine konische oder halbkugelförmige Öffnung 5 mit bevorzugter Sprüh­ zerstäubungswirkung. Eine derartige Düsenanordnung kann z. B. einstückig aus Kunststoff durch Spritzgießen als Teil eines Kunststoffzerstäubers hergestellt werden. Bekannt ist auch eine Konstruktion, bei der die Düsen­ blende von außen mit einem separaten Sprühzerstäubungs­ element zur Reduzierung der Tröpfchengröße versehen ist. Solch eine Konstruktion ist teurer in der Her­ stellung, verstopft leicht und wird nicht oft einge­ setzt.

Fig. 2 zeigt eine detaillierte Ansicht einer Düsenan­ ordnung gemäß der Erfindung mit ihren baulichen Dimen­ sionen. Die Ausdehnungskammer 3 muß in einer derartigen Weise konstruiert sein, daß eine Düsenblende 4 sich im schattierten Bereich befindet. Fig. 3 und 4 zeigen Ausführungsformen der Erfindung mit verschiedenen Konstruktionen für hohle Stößel 2.

Es sollte auch festgehalten werden, daß bei einer Düse gemäß der Erfindung die Position der Düsenblende 4 auch von der Dimensionierung des verwendeten hohlen Stößels 2 abhängt. Bei beiden Ausführungsformen öffnet sich die besagte Düse 4 als konische Öffnung 5.

Der Wirkungsgrad der Düse gemäß der Erfindung wurde mit zwei verschiedenen Methoden gemessen: durch kalo­ rimetrische Messung des Anteils eines nichtflüchtigen Treibmittels in einem Sprühnebel im Abstand von 6 cm von der Düsenblende 4 und durch Messung der Partikel­ verteilung eines Sprühnebels durch eine Kaskadenauf­ prallvorrichtung. Gemäß den kalorimetrischen Tests re­ duzierte eine Düse gemäß der Erfindung die relative Menge eines nichtflüchtigen Treibmittels auf weniger als die Hälfte der bei einer konventionellen Vorrich­ tung gefundenen Menge. Dies bedeutet, daß die Düse kleinere Tröpfchen abgab, von denen das Treibmittel bei den Testbedingungen in etwa doppelter Rate ab­ dampfte.

Die mit der Kaskadenaufprallvorrichtung durchgeführten Tests beinhalteten sowohl mit ursprünglichen Düsen als auch mit Düsen gemäß der Erfindung durchgeführten Ver­ gleiche zwischen Aerosolen von verschiedenen Herstellern. In jedem Fall wurde gefunden, daß die letzteren kleinere Partikel erzeugten. Bei den Beispielen wurde die mitt­ lere Partikelgröße (Durchmesser) von 5,6 Mikrometer auf 4,7 Mikrometer ("Lomudal" 1 mg/Dosis) und von 2,4 Mikrometer auf 2,1 Mikrometer ("Ventoline" 0,1 mg/Dosis) reduziert. Im ersteren Fall wurde das Volumen der Partikel somit um etwa 40% reduziert, und im letzteren Fall um etwa 35%.

Claims (2)

1. Aerosoldüse mit einem mit einer Anschlagfläche für einen hohlen Stößel (2) eines Aerosolbehälters ver­ sehenen Sockel (1) und darunter einer Expansions­ kammer (3) mit einer Düsenblende (4) in deren Wand, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Unterkante der Düsenblende (4) und der Anschlag­ fläche des Sockels (1) in der Längsrichtung des be­ sagten Sockels das Maß des Außenradius des besagten hohlen Stößels nicht überschreitet und daß die Düsen­ blende (4) in einem Wandbereich angeordnet ist, der durch die Endkante des hohlen Stößels und die Schnitt­ linie zwischen einem solchen Konus und der Wand der Expansionskammer (3) definiert wird, wobei der besagte Konus die Innenkante des hohlen Stößels berührt, seinen Scheitelpunkt innerhalb des hohlen Stößels auf seiner Mittellinie hat einen einen Konuswinkel von 40° aufweist.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einstückig hergestellt ist.