DE4239402A1 - Pulverinhalator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Inhalieren eines pulverförmigen, mikronisierten, in eine fließfähi­ ge Formulierung gebrachten, pharmakologisch wirksamen Arzneistoffes mit einem Vorratsbehälter für die Arznei­ stofformulierung, der an seinem unteren Ende mit einer drehbaren oder verschiebbaren, handbetätigten Dosier­ platte zur wiederholten Aufnahme und Abgabe einer vorge­ gebenen, reproduzierbaren Arzneistoffmenge aus dem Be­ hälter 3 ganz oder teilweise abgeschlossen ist. Die Arz­ neiformulierung kann aus reinem mikronisiertem Wirkstoff (z. B. weiche Pellets) oder aus einer Mischung mit einem pharmazeutisch akzeptablen Carrier (z. B. Laktose Mono­ hydrat) bestehen. Außerdem weist die Vorrichtung ein Mundstück zum Inhalieren auf, dem eine Dispergierkammer vorgeschaltet ist.

Bei der Inhalation wird das dosierte Medikament inner­ halb des Inhalators in weitgehend respirable Wirkstoff­ partikel dispergiert. Es hat sich gezeigt, daß zahl­ reiche Medikamente vorteilhaft als Aerosol in die Lunge appliziert werden können. Hierdurch ist in vielen Fällen eine besonders schnelle Arzneimittelwirkung bei gleich­ zeitig sehr geringer und den Patienten wenig belastender Wirkstoffdosis möglich.

Zahlreiche Geräte zur Applikation eines Aerosols wurden bislang entwickelt. So können beispielsweise gelöste Arzneistoffe mittels Druckluft- oder Ultraschallver­ nebler so fein zerstäubt werden, daß das resultierende Aerosol lungengängig ist. Nachteilig ist der für diese Geräte erhebliche Energiebedarf für die Zerstäubung der Lösungen in respirable Tröpfchen, der große Geräte zur Folge hat und eine Abhängigkeit von externen Energie­ quellen (z. B. Netzstrom, Akku′s) bedeutet. Auch lassen sich viele Arzneistoffe nicht als stabile wäßrige Lösung formulieren.

Ein anderer Weg zur Applikation von Wirkstoffen in die Lunge besteht darin, den Wirkstoff in einem druckver­ flüssigten Treibmittel zu lösen oder zu dispergieren. Wird diese Lösung oder Dispersion mittels Dosiersystem freigesetzt, so wird der Wirkstoff durch die plötzliche Verdampfung des Treibmittels in feinster Form bereit­ gestellt und kann inhaliert werden.

Diesen Systemen haften mehrere Nachteile an z. B.:

• - Die erforderliche koordinierte Auslösung des Sprüh­ stoßes mit der Inhalation gelingt sehr vielen Patienten nicht
• - Beitrag zur Umweltbelastung durch Treibgase
• - Kältereiz durch verdunstendes Treibmittel irritiert die Patienten
• - hohe Geschwindigkeit des Aerosols führt zur Abschei­ dung nennenswerter Mengen im Rachenraum und kann dort Nebenwirkungen begünstigen
• - insgesamt können nur kleine Wirkstoffdosen (um 1 bis 2 mg) verabreicht werden.

Um die Nachteile der Druckgasaerosole zu überwinden, wurden mehrere Pulverinhalatoren entwickelt, bei denen die Inhalationsluft des Patienten zur Dispergierung der Arzneistofformulierung verwendet wird. Hierdurch wird die für den Patienten schwierig zu bewerkstelligende Koordination von Atmung und Auslösung der Dosis ent­ behrlich.

Ein Beispiel für einen auf dem Markt befindlichen Pul­ verinhalator ist in den Britischen Patentschriften GB 1 122 284 bzw. 1 331 216 aufgeführt. Dieses Gerät wird mit Hartgelatinekapseln geladen, in denen sich der Wirkstoff in mikronisierter Form befindet. Nach Öffnung der Kapsel durch 2 Nadeln wird durch den Inhalations­ atemstrom die Kapsel in Rotation versetzt, wodurch der mikronisierte Wirkstoff in den Luftstrom dispergiert wird und über die Inhalationsluft in die Lungen des Patienten gelangt.

Die bisher bekannten Pulverinhalatoren zeigen noch Nachteile:

• - Sie müssen umständlich geladen und gereinigt werden
• - in der Regel sind mehrere Inhalationen erforderlich, um die Kapsel vollständig zu entleeren
• - Patienten können unbeabsichtigt in das Gerät hinein­ atmen, wodurch sich hierin Feuchtigkeit niederschlägt, die einen sehr nachteiligen Effekt auf die Dosierungs­ genauigkeit und Dispergierung folgender Wirkstoffdosen hat.
• - Einige Geräte zeigen einen hohen Atemwiderstand, was von Patienten als zusätzliche Belastung empfunden wird. Andere Geräte erfordern sehr hohe inspiratori­ sche Flußraten, um eine befriedigende Dispergierung zu erzielen, was besonders von kleinen Kindern und älteren Patienten nur ungenügend erreicht wird.

Ein Beispiel für einen Pulverinhalator mit Mehrfach­ dosierung ist in EP 0 237 507 bzw. in EP 69 715 be­ schrieben. Dort wird der Wirkstoff aus einem Silo über eine perforierte Membran in einen Strömungskanal ge­ bracht und mit der Inhalationsluft des Patienten dis­ pergiert. Jedoch auch dieses Gerät hat noch Nachteile:

• - Abhängigkeit der Dosierungsgenauigkeit vom Inhalati­ onsfluß. Bei geringen Inhalationsströmen wurden Fehl­ dosierungen und Aussetzer beobachtet, was problema­ tisch ist, da der Patient wegen der geringen appli­ zierten Wirkstoffmengen keine Kontrolle über die Wirk­ stoffabgabe hat.
• - Abhängigkeit der Dispergierung vom Inhalationsfluß.
• - Patienten können hier, wie auch bei den obengenannten Einfach-Dosiergeräten unbeabsichtigt in das Gerät hin­ einatmen, wodurch sich hierin Feuchtigkeit nieder­ schlägt, die einen sehr nachteiligen Effekt auf die Dosierung und Dispergierung folgender Wirkstoffdosen hat.

Die Aufgabe der Erfindung liegt nun darin, einen Pulver­ inhalator mit Mehrfachdosierung zu entwickeln, der bei geringen Inhalationsströmen bereits zu einer guten Dis­ pergierung der Formulierung führt und bei Erhöhung des Inhalationsstromes ein weitgehend gleichbleibend hohes Dispergierungsniveau beibehält. Unter Formulierung wird hier und im folgenden eine Mischung aus Wirkstoff und Hilfsstoff oder auch ein reiner, z. B. agglomerierter Wirkstoff verstanden. Eine weitere Aufgabe besteht darin, daß bei einem versehentlichen Exhalieren von ungeübten Patienten (Ausatmen in den Inhalator) negative Einflüsse auf die Dosierungsgenauigkeit und die Gerätehygiene vermieden werden.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem eingangs beschrie­ benen Pulverinhalator, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dosierplatte Vertiefungen zur Aufnahme des Arzneistoffes aufweist und in Strömungsrichtung gesehen vor der Dispergierkammer ein mit einem Teil seiner Längsfläche die Dosierplatte partiell überdeckenden Beschleunigungskanal angeordnet ist, der tangential in eine zylindrische Verweilzeitkammer mündet und daß die Verweilzeitkammer über einen zentralen Auslaß mit kleinerem Durchmesser als die zylindrische Verweilzeit­ kammer mit einer kreisförmigen Austragkammer verbunden ist, an die sich die Dispergierkammer tangential an­ schließt.

Vorzugsweise ist dem Mundstück ein Diffusor zur Verzöge­ rung des aus der Dispergierkammer austretenden Aerosols vorgeschaltet.

Gemäß einer Weiterentwicklung ist der Beschleunigungs­ kanal durch eine Exhalationssperre in Form einer elasti­ schen Ventilklappe verschließbar, die sich beim Inhalieren öffnet und den Aerosolstrom freigibt.

Vorzugsweise ist diese Ventilklappe als Bandfeder aus­ gebildet, die gleichzeitig den Beschleunigungskanal und die Vertiefungen in der Dosierplatte abdeckt und ver­ schließt.

Vorteilhaft weist der Vorratsbehälter für den Arznei­ stoff einen nierenförmigen Querschnitt auf, wobei die Seitenwände senkrecht sind, oder mit einer Neigung von maximal 30° zur Senkrechten ausgebildet sind.

Die Dosierplatte ist zweckmäßig so angebracht, daß sie mit einem Teil ihrer Oberfläche den unteren Bereich des Beschleunigungskanals 8 teilweise abschließt, so daß die Vertiefungen in diesem Teilfeld unmittelbar unter dem Beschleunigungskanal liegen, während sich die anderen Vertiefungen unterhalb des Vorratsbehälters befinden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die Ver­ tiefungen in der Aufsicht in der Dosierplatte eine rechteckige, ovale oder kreisförmige Kontur haben, wobei die größte Breite der Vertiefungen kleiner oder gleich der Breite des Vorratsbehälters ist.

Eine weitere Verbesserung besteht darin, daß sich im Be­ hälter oberhalb der Arzneistoffschüttung ein Trocken­ mittel in einem separaten Behältnis befindet.

Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:

Das Gerät weist für fließfähige Formulierungen (z. B. ad­ häsive Pulvermischungen) eine sehr hohe Dosiergenauig­ keit auf. Überdosierungen durch wiederholtes Drehen des Dosierrades sind hierbei nicht möglich. Schon bei ge­ ringen Flußraten wird der Wirkstoff zu einem sehr hohen Anteil in respirable Partikel dispergiert. Bei geeigne­ ten Formulierungen bleibt dieser hohe Anteil auch bei höheren Flußraten nahezu konstant, d. h. die abgegebene Dosis ist in einem relativ weiten Bereich nur wenig vom inspiratorischen Fluß beeinflußt. Durch eine Exhala­ tionssperre wird vermieden, daß Patienten irrtümlich in das Gerät hineinatmen und es hierdurch verunreinigen und gegebenenfalls das Produkt befeuchten. Weiterhin bleibt nach jeder Inhalation nur äußerst wenig Formulierung im Gerät zurück, die leicht durch eine dem Patienten mögli­ che Reinigung entfernt werden kann. Das Gerät weist bei der Inhalation nur einen mittleren Atemwiderstand auf, der von Patienten nicht als unangenehm empfunden wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht (mit Teilschnitt),

Fig. 2 eine Draufsicht (mit Teilschnitt) und

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt zur Darstellung des Beschleunigungskanals mit der daran an­ schließenden Verweilzeitkammer (Schnitt A-A′ in Fig. 2).

Der Pulverinhalator gemäß Fig. 1 besteht grundsätzlich aus einem in Gebrauchsstellung vertikal stehenden Do­ sierteil 1 und einem daran anschließenden horizontalen Dispergierteil 2. Im Dosierteil 1 ist ein halbkreisför­ miger bzw. nierenförmiger Vorratsbehälter 3 für die fließfähige Arzneistofformulierung untergebracht. Am unteren Ende des Dosierteils 1 ist ein um die Längsachse drehbares Dosierrad 4 mit Vertiefungen 5 angeordnet. Die Vertiefungen 5 sind in die horizontale Oberfläche des Dosierrades 4 eingearbeitet. Das Dosierrad 4 kann sich um einen zylindrischen, am unteren Ende des Siloteils angebrachten Lagerblock 6 drehen. Zur Fixierung des Dosierrades 4 in bestimmten vorgegebenen Winkelposi­ tionen ist innerhalb des Lagerblocks 6 eine Rastsperre 7 vorgesehen. Die äußere Mantel fläche des Dosierrades 4 ist mit einer Riffelung versehen, um die manuelle Betätigung zu erleichtern.

Oberhalb des Dosierrades 4 (siehe auch Fig. 2 und 3) erstreckt sich längs durch das Dispergierteil 2 ein seitlich zur Mittelachse versetzter Beschleunigungskanal 8. Aus Fig. 2 ist in Verbindung mit Fig. 1 ersichtlich, daß sich der Beschleunigungskanal 8 über einen Teil der Dosierradoberfläche hinweg erstreckt. Gemäß Fig. 2 weist das Dosierrad 4 vier Vertiefungen 5 auf, wobei eine der Vertiefungen 5a gerade unterhalb des Beschleunigungs­ kanals 8 liegt, während sich die anderen drei Ver­ tiefungen unterhalb des Vorratsbehälters 3 befinden. Der Beschleunigungskanal 8 mündet tangential in eine zylin­ drische Verweilzeitkammer 9, die über einen zentralen Auslaß 10 mit kleinerem Durchmesser als die zylindrische Verweilkammer 9 mit einer kreisförmigen Austragskammer 11 verbunden ist. An die Austragskammer 11 schließt sich ebenfalls tangential eine Dispergierkammer 12 an, die in einen im Mundstücksbereich liegenden, konisch erwei­ terten Diffusor 13 übergeht. Durch den Diffusor 13 im Mundstück 14 wird das aus der Dispergierkammer 12 ein­ strömende Aerosol in Richtung zur Austrittsöffnung 15 verzögert. Die Seitenwände des Dispergierteils 2 sind in Form einer abnehmbaren Klammer 16 ausgebildet, so daß (nach dem Abziehen der Klammer 15) die Kammern 9, 11, 12, 13 für Reinigungszwecke zugänglich sind.

Fig. 3 zeigt noch einmal das Dosierrad 4 mit dem Lager­ block 6 und dem oberhalb des Dosierrades angeordneten, seitlich versetzten Beschleunigungskanal 8. Im Beschleu­ nigungskanal 8 ist eine Exhalationssperre oder Ventil­ klappe in Form einer den gesamten Querschnitt des Be­ schleunigungskanals 8 ausfüllenden Bandfeder 17 ange­ bracht, die im Ruhezustand diagonal im Kanal 8 liegt. Die Bandfeder 17 kann auch durch ein federbelastetes starres Blech mit einer fest vorgegebenen Form ersetzt werden. Sie ist so im Beschleunigungskanal angeordnet, daß sie im Ruhezustand nicht nur den Kanal zur Ansaug­ öffnung 18 hin abschließt, sondern mit ihrem Ende auch die im Bereich des Beschleunigungskanals 8 liegende Vertiefung 5a des Dosierrads 4 abdeckt. Dadurch wird erreicht, daß in den Vertiefungen 5 befindliches Medi­ kament auch bei einer Drehung des Inhalators nicht her­ ausfallen kann. Gleichzeitig verhindert die diagonal stehende Bandfeder 17, daß durch das Gerät exhaliert werden kann, da der Beschleunigungskanal 8 durch die Bandfeder 17 dicht versperrt wird. Auf diese Weise kann auch bei zufälligen und unbeabsichtigten Exhalationen (Ausatmen) keine Feuchtigkeit in das dosierbereite Medi­ kament in die Vertiefungen 5 gelangen. Beim Inhalieren wird dagegen die Bandfeder 17 durch den beim Inhala­ tionsvorgang entstehenden Unterdruck angehoben, so daß der Beschleunigungskanal 8, abhängig vom inhalierten Volumenstrom und gleichzeitig auch die Vertiefung 5a freigegeben werden, so daß die Vertiefung 5a mit hoher Geschwindigkeit überströmt wird. Aufgrund der Turbulenz der Strömung wird das pulverförmige Medikament aus der Vertiefung 5a in den Beschleunigungskanal 8 ausgetra­ gen.

Nachfolgend wird der Inhalationsvorgang und die Wir­ kungsweise des Pulverinhalators beschrieben. Gemäß Fig. 1 befindet sich der zu inhalierende pulverförmige, mi­ kronisierte formulierte Arzneistoff im Vorratsbehälter 3. Ein Teil der Vertiefungen 5 im Dosierrad 4 (gemäß Fig. 2 alle bis auf die Vertiefung 5a) steht mit dem Behälter 3 in Verbindung und wird dadurch aufgefüllt, wenn sich der Dosierteil 1 in Vertikallage befindet. Vor einer Inhalation dreht der Patient das Dosierrad 4 mit der Hand des zur nächsten Einrastung weiter. Dabei wan­ dert eine mit dem pulverförmigen Arzneistoff gefüllte Vertiefung 5 aus dem Bereich unterhalb des Vorratsbehäl­ ters 3 in den Bereich des Beschleunigungskanals, wobei sich das Dosierrad 4 mit dieser Vertiefung 5a in Fort­ setzung der unteren Längsfläche des Beschleunigungs­ kanals 8 erstreckt. Bei der Inhalation wird, wie oben beschrieben, die Bandfeder 17 angehoben und das Medika­ ment aus der Vertiefung 5a des Dosierrades 4 in den Be­ schleunigungskanal 8 transportiert. Von dort gelangt das pulverförmige Medikament tangential in die Verweilzeit­ kammer 9. Durch die verzögerte Freisetzung aus der Ver­ weilzeitkammer 9 unterliegt die Wirkstofformulierung längere Zeit den dispergierenden Kräften, so daß eine insgesamt bessere Dispergierung in respirable Wirkstoff­ partikel erreicht wird. Die bereits dispergierten Parti­ kel gelangen über den zentralen Auslaß 10 in die Aus­ tragskammer 11.

Durch die Verweilzeitkammer 9 wird die Wirkstoffabgabe also über einen gewissen Zeitraum verzögert. Hierdurch wird im Unterschied zu Pulverinhalatoren nach dem Stand der Technik nicht bereits ein Großteil des Medikaments zu Beginn der Inhalation bei relativ geringen Inhala­ tionsgeschwindigkeiten und damit in einem schlechten Dispergierzustand abgegeben.

Aus der Austragskammer 11 wird das Medikament durch die tangential angesetzte Dispergierkammer 12 beschleunigt und damit zusätzlich dispergiert. Im anschließenden sich konisch erweiternden Diffusor 13 im Mundstück 14 wird die Partikelgeschwindigkeit bis zum Austritt (Austritts­ öffnung 15) verzögert, was die Wahrscheinlichkeit einer Prallabscheidung relativ kleiner Partikel im Rachenraum verringert.

Der Vorratsbehälter 3 im Dispergierteil 1 wird mit einem Silodeckel 19 verschlossen. Im Deckel 19 kann ein klei­ nes Behältnis mit einem Trockenmittel untergebracht wer­ den, um die Arzneistofformulierung im Vorratsbehälter 3 vor Feuchtigkeit zu schützen.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Inhalieren eines pulverförmigen, mikronisierten und formulierten, pharmakologisch wirksamen Arzneistoffes in Form eines Aerosols, bestehend aus einem Vorratsbehälter (3) für den Arzneistoff, der in seinem unteren Ende mit einer drehbaren oder verschiebbaren, handbetätigten Do­ sierplatte (4) zur wiederholten Aufnahme und Abgabe einer vorgegebenen, reproduzierbaren Arzneistoff­ menge aus dem Behälter (3) ganz oder teilweise ab­ geschlossen ist, und einem Mundstück (14) zum Inha­ lieren, dem eine Dispergierkammer (12) vorgeschal­ tet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosier­ platte (4) Vertiefungen (5) zur Aufnahme des Arz­ neistoffes aufweist und in Strömungsrichtung gese­ hen vor der Dispergierkammer (12) ein mit einem Teil seiner Längsfläche die Dosierplatte (4) par­ tiell überdeckender Beschleunigungskanal (8) ange­ ordnet ist, der tangential in eine zylindrische Verweilzeitkammer (9) mündet und daß die Verweil­ zeitkammer (9) über einen zentralen Auslaß (10) mit kleinerem Durchmesser als die zylindrische Verweil­ zeitkammer (9) mit einer kreisförmigen Austragskam­ mer (11) verbunden ist, an die sich die Dispergier­ kammer (12) tangential anschließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Austrittsöffnung (15) im Mundstück (14) ein Diffusor (13) zur Verzögerung des aus der Dispergierkammer (12) austretenden Aerosols vorge­ schaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Beschleunigungskanal (8) durch eine Exhalationssperre in Form einer elastischen Ventilklappe (17) verschließbar ist, die sich beim Inhalieren öffnet und den Aerosolstrom freigibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ventilklappe als Bandfeder (17) ausge­ bildet ist, die gleichzeitig den Beschleunigungs­ kanal (8) und die Vertiefungen (5) in der Dosier­ platte (4) abdeckt und verschließt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Behälter (3) einen nierenförmigen Querschnitt aufweist, wobei die Seitenwände senk­ recht oder mit einer Neigung von maximal 30° zur Senkrechten ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Teilfeld der Dosierplatte (4) den unteren Bereich des Beschleunigungskanals (8) teil­ weise abschließt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vertiefungen (5) in der Dosier­ platte (4) eine rechteckige, ovale oder kreisförmi­ ge Kontur haben und ihre größte Breite kleiner oder gleich der Breite des Vorratsbehälters (3) ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich im Behälter (3) oberhalb der Arzneistoff-Schüttung ein Trockenmittel in einem separaten Behältnis im Silodeckel (19) befindet.