DE4438292A1 - Dosisgenaue Aerosolerzeugung für die Inhalationstherapie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dosisgenauen Erzeugung eines Aerosols für die Inhalationstherapie.

Zur Durchführung einer Inhalationstherapie in der Medizin ist es notwendig, ein Medikament in Form eines Aerosols aufzubereiten, das in der Lunge deponiert werden kann. Dies kann dadurch geschehen, daß das Medikament zunächst entweder allein oder mit Kochsalz als späterem Medikamentträger in einer Flüssigkeit gelöst oder suspendiert wird. Diese Lösung oder Suspension wird dann mit einem gasförmigen Medium, im allgemeinen Luft, durch eine Dispergierdüse zerstäubt und so ein Aerosol erzeugt. Das Aerosol wird in ein Puffer- bzw. Trocknungsgerät eingesprüht, dessen Dimensionen auf die Betriebsparameter der Dispergierdüse abgestimmt sind. Das Massenstromverhältnis zwischen der Flüssigkeit und der Dispergierluft, die Luftfeuchte sowie die Konzentration des Medikaments und des Salzes in der Flüssigkeit können so abgestimmt werden, daß die Aerosolpartikel auf eine bestimmte Größe abtrocknen können. Die Größe der Aerosolpartikel bestimmt darüber, wo sie beim Einatmen im Körper vornehmlich abgeschieden werden; in der Regel werden größere Aerosolpartikel im Rachenraum, kleinere in den Bronchien oder tief in der Lunge abgeschieden. Es ist ebenfalls wichtig, daß die Aerosolpartikel nicht zu klein sind, da sie ansonsten, ohne abgeschieden zu werden, wieder ausgeatmet werden.

Herkömmliche druckluftbetriebene Düsen, beispielsweise bekannt aus DE 32 38 149 A1, arbeiten nach dem Venturi-Prinzip, d. h. ein Druckluftstrom wird an einer Öffnung vorbeigeführt, die mit einem Flüssigkeitsreservoir verbunden ist, wobei der durch die Luftströmung entstehende Sog die Flüssigkeit ansaugt und in den Luftstrom verteilt. Die Flüssigkeit wird durch Kapillaren aus einem Medikamentenbecher angesaugt, wobei es zur Aufrechterhaltung der Saugwirkung erforderlich ist, die Kapillaren voll gefüllt zu halten, d. h. es muß immer ein Grundspiegel an Flüssigkeit vorhanden sein. Bei Unterschreitung dieses Grundspiegels wird die Vernebelung unkontrolliert und unregelmäßig und der Vernebler arbeitet nicht mehr im Betriebspunkt. Es bleibt bei einer solchen Anordnung eine nicht zu vernachlässigende Menge an Flüssigkeit im Medikamentenbecher sowie an den Gefäßwänden haften, die nicht vernebelt werden kann.

Gewöhnlich wird die Medikamentkonzentration in der zu zerstäubenden Flüssigkeit niedrig gewählt, um die erlaubte Dosis nicht zu überschreiten und um Verkrustungen und Verklebungen an den Kapillarmündungen zu verhindern. Dies schränkt jedoch die Möglichkeiten einer gezielten Dosierung ein oder führt zu langen Vernebelungsdauern.

Eine weitere Schwierigkeit bei der genauen Dosierung in herkömmlichen Verneblern ist, daß solche Vorrichtungen im allgemeinen im Inneren mit Prallplattensystem ausgestattet sind, die als Tröpfchenabscheider dienen. Diese Abscheider verhindern, daß zu große Tropfen abgeatmet werden. Damit das Medikament in dem abgeschiedenen Tröpfchen nicht verloren geht, wird die abgeschiedene Lösung dem Medikamentenbecher wieder zugeführt und gesammelt. Im Laufe dieser Rezirkulation erhöht sich die Medikamentkonzentration im Medikamentenbecher aufgrund von Verdunstungseffekten des Lösungsmittels. Solche unkontrollierten Veränderungen der Lösungseigenschaften machen einen dosisgenauen Medikamentausstoß nahezu unmöglich. Um den Einfluß dieses Effekts zu vermindern und die zurückbleibende Restmenge im Verhältnis zur abgegebenen Menge klein zu halten, setzt man Lösungen mit geringer Medikamentkonzentration ein, was aber den Nachteil hat, daß die Behandlungszeiten durch die erforderlichen großen Füllvolumina (2 bis 3 ml) lang werden.

In US-Patent Nr. 5,320,094 und in EP 0 574 038 A2 wird ein Verfahren beschrieben, in dem ein herkömmlicher Verneblertyp durch eine Aerosolkammer als Speicher ergänzt und diskontinuierlich betrieben wird.

Der entscheidende Nachteil dieses Verfahrens bleibt jedoch die mangelhafte Dosisgenauigkeit verursacht durch die Anlauf- und Ablaufvorgänge bei Ein- und Abschalten der Dispergierluft für den Vernebler, in denen die Aerosolproduktion undefiniert ist. Der weitere Nachteil ist die gerätspezifische Medikamentausbeute selbst, die nur mit 20% beziffert wird. Die Ursachen hierfür liegen einerseits in dem bereits beschriebenen Aufbau eines herkömmlichen druckluftbetriebenen Verneblers, andererseits in der ungünstigen Strömungsführung durch die Aerosolkammer, die, durch ihren einfachen Aufbau bedingt, Strömungstoträume besitzt und erhebliche Leckagen nach außen bei Befüllen mit Aerosol zuläßt.

Eine Verbesserung der Dosisgenauigkeit und eine erhebliche Erhöhung der gerätspezifischen Medikamentausbeute wird durch die nachfolgend beschriebene Erfindung erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine dosisgenaue Aerosolerzeugung und -abgabe erlaubt. Die Aufgabe besteht also darin, eine dosimetrische Aerosolerzeugung zu ermöglichen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung, mit der eine erzwungene, steuerbare und exakte Mischung von Medikamentlösung und Dispergiermedium realisiert wird, welche umfaßt:

• - eine Dispergierdüse zum Mischen einer den Wirkstoff enthaltenden Flüssigkeit und eines gasförmigen Dispergiermediums unter Ausbildung eines Aerosols,
• - ein Aerosoltrockengefäß zur Pufferung und Trocknung des von der Dispergierdüse erzeugten Aerosols, wobei das Aerosoltrockengefäß mit der Dispergierdüse verbunden ist und das Aerosol von der Dispergierdüse in das Aerosoltrockengefäß gesprüht wird,
• - eine Flüssigkeitszuführvorrichtung zur Bereitstellung und Zuführung von definierten Mengen der den Wirkstoff enthaltenden Flüssigkeit zur Dispergierdüse,
• - eine Dispergiermediumzuführvorrichtung zur Bereitstellung und Zuführung des Dispergiermediums zur Dispergierdüse mit einem bestimmten Druck, und
• - eine mit den Zuführvorrichtungen verbundene Steuereinrichtung zur Koordinierung und Steuerung der Zuführung des Dispergiermediums und der den Wirkstoff enthaltenden Flüssigkeit.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und ein spezielles Ausführungsbeispiel werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen zu einer bevorzugten Dispergierdüse gehörenden Düseneinsatz.

Fig. 3 zeigt eine zu der bevorzugten Dispergierdüse gehörende Düsenaufnahme.

Fig. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf des Zustands bestimmter Komponenten eines erfindungsgemäßen Systems bzw. den zeitlichen Verlauf von Steuersignalen.

Fig. 5 zeigt eine Perspektivansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Die Bezugsziffer 1 bezeichnet eine Flüssigkeitszuführvorrichtung zur Bereitstellung einer den Wirkstoff enthaltenden Flüssigkeit; 2 eine Druckluftzuführvorrichtung zur Bereitstellung von Druckluft als Dispergiermedium; 3 eine Dispergierdüse, durch die die Flüssigkeit und die Druckluft unter Ausbildung eines Aerosols vermischt werden und in ein Aerosoltrockengefäß 4 eingesprüht werden. Eine Steuereinrichtung 5, die mit den Zuführvorrichtungen 1 und 2 verbunden ist, steuert alle Abläufe in der Vorrichtung nach einem bestimmten Programm.

Die Zuführvorrichtung 1 umfaßt eine Spritze 11 und einen Schrittmotor 12 mit Linearvorschub 13, sowie einen Endschalter 14. Bei der Spritze handelt es sich bevorzugt um eine sogenannte GC-Spritze, bei der in einer Bohrung in einem zylindrischen Glaskörper ein dünner drahtförmiger Stempel bewegt wird. Die Spritze ist fest eingespannt und der Linearvorschub 13 ist mit dem Spritzenstempel 110 verbunden, so daß eine Betätigung des Schrittmotors eine entsprechende Bewegung des Spritzenstempels zur Folge hat. Erreicht der Spritzenstempel eine Endstellung, z. B. dann, wenn die Spritze leer ist, löst der Linearvorschub den Endschalter 14 aus, woraufhin der Schrittmotor 12 abgeschaltet wird. Der Spritzenkörper wird von einer Halterung (nicht abgebildet) fixiert und die Kanüle in eine dafür vorgesehene Öffnung der Dispergierdüse 3 dichtend eingeführt.

Die Druckluftzuführvorrichtung 2 umfaßt einen Kompressor 21 mit vorgeschaltetem Filter 22 und ein steuerbares Ventil 23, z. B. ein Magnetventil, wobei dieses Ventil 23 den Kompressorausgang entweder mit der Dispergierdüse 3 verbindet oder mit einer Bypass-Drossel 24. Darüberhinaus ist noch eine Trockenstrecke 25 vorgesehen, die der vom Kompressor angesaugten Umgebungsluft Feuchtigkeit entzieht.

Die Dispergierdüse 3 verfügt über zwei Anschlüsse, über die zum einen die von der Spritze kommende Flüssigkeit und zum anderen die von dem Kompressor kommende Druckluft zugeführt werden. In der Düse werden Druckluft und Flüssigkeit zu einem Aerosol vermischt und in das Aerosoltrocken- bzw. Aerosolpuffergefäß eingesprüht.

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, besteht die Dispergierdüse vorzugsweise im wesentlichen aus zwei Teilen, einem Düseneinsatz 31 sowie einer Düsenaufnahme 32. Die mit A bezeichneten Teilbilder zeigen jeweils eine Perspektivansicht, die mit B bezeichneten einen Schnitt durch die jeweiligen Komponenten. Die Grundform des Düseneinsatzes 31 setzt sich zusammen aus zwei flachen Kreiszylindern mit unterschiedlichem Durchmesser und einem Kreiskegel 310, dessen maximaler Durchmesser dem des kleineren Kreiszylinders entspricht und der sich an diesen anschließt. In dem Düseneinsatz 31 ist zentral ein Kanal 311 für die zu zerstäubende Flüssigkeit vorgesehen, der die gesamte Länge des Düseneinsatzes 31 durchläuft. Die zu dispergierende Flüssigkeit wird in den Kanal 311 an dem dem Kreiskegel 310 gegenüberliegenden Ende 312 zugeführt.

Die Grundform der Düsenaufnahme 32 wird gebildet durch zwei flache Kreiszylinder die coaxial zueinander angeordnet sind. Die freie Stirnfläche des größeren Kreiszylinders besitzt eine zentrische kreiskegelige Vertiefung 320, die eine Aufnahmefläche festlegt, die an die Form der Auflagefläche 310 des Düseneinsatzes 31 angepaßt ist. In der Aufnahmefläche 320 der Düsenaufnahme 32 sind drei Kanäle 321 für die Zuführung des Druckgases ausgebildet, die radial zur Mitte verlaufen. Die Kanäle für das Druckgas enden in einer zylindrischen Mischkammer 322, in die nach Zusammenbau der Dispergierdüse 3 der die Flüssigkeit führende Kanal 311 des Düseneinsatzes 31 ebenfalls mündet. Der Zusammenbau der Dispergierdüse 3 erfolgt durch Verbinden der Düsenaufnahme 32 und des Düseneinsatzes 31 an der Auflagefläche 310 und der Aufnahmefläche 320 in einer geeigneten Halterung, die überdies die gas- und flüssigkeitsdichte Zuführung von Wirkstofflösungen und Dispergiermedium zu den Kanälen 311 und 321 erlaubt. Auf der dem Düseneinsatz 31 gegenüberliegenden Seite der Düsenaufnahme 32 tritt das in der Mischkammer 322 entstandene Aerosol durch einen kreiskegligen Austrittsrichter 323 aus und wird in das Aerosoltrockengefäß eingesprüht.

Das Aerosoltrockengefäß 4 ist vorzugsweise ein Hohlzylinder, dessen eines Ende 41 konisch zuläuft. In dieses konisch zulaufende Ende wird die Dispergierdüse 3 eingeführt. In dem dem konischen Ende 42 entgegengesetzten Ende des Hohlzylinders befindet sich ein Tauchrohr 43, über welches das im Aerosoltrockengefäß 4 abgetrocknete Aerosol mittels eines Mundstücks 44 abgeatmet werden kann. Der konische Zulauf verhindert die Ausbildung von Strömungstoträumen und eine damit verbundene Ablagerung von aus der Dispergierdüse austretenden Tröpfen an der Innenwand des Aerosoltrockengefäßes 4.

Die Länge des Aerosoltrockengefäßes 4 sollte so auf die Betriebsparameter der Dispergierdüse 3 abgestimmt sein, daß ebenfalls kein Aufprall von Tropfen an dem das Tauchrohr enthaltenden Ende des Gefäßes stattfindet.

Ferner ist das Gefäßvolumen auf Atmungsparameter, wie Atemvolumen und Atemfrequenz, eines jeweiligen Patienten abgestimmt. Das bedeutet, daß das Gefäßvolumen so gewählt ist, daß eine bestimmte Patientengruppe (Erwachsene oder Kinder beispielsweise) den Gefäßinhalt in durchschnittlich ein bis zwei Atemzügen vollständig abatmen können. Die Dispergierdüse 3 ist vorzugsweise lösbar mit dem Aerosoltrockengefäß 4 verbunden, so daß verschiedene Trockengefäße je nach Bedarf eingesetzt werden können. In dem Aerosoltrockengefäß 4 kann das von der Dispergierdüse 3 erzeugte Aerosol sich beruhigen und die Aerosolpartikel können auf eine gewünschte mittlere Größe abtrocknen, die von verschiedenen Parametern, wie z. B. Wirkstoffkonzentrationen der Lösung, chemische Eigenschaften der Lösung, aber auch Menge, Druck und Feuchtegehalt des Dispergiermediums, abhängen.

Die Steuervorrichtung 5 umfaßt eine Schrittmotorsteuerung 51, die mit dem Schrittmotor 12 und dem Endschalter 14 verbunden ist, einen Prozessor 52, der die Schrittmotorsteuerung und über einen Verstärker 53 das Ventil 23 ansteuert.

Mit Hilfe von Fig. 4 wird im folgenden die Funktionsweise der Vorrichtung erläutert. Nach Einschalten der Vorrichtung bewirkt der Prozessor 52, der ein geeignetes Programm abarbeitet durch Ansteuerung der Schrittmotorsteuerung 51, daß automatisch der Nullpunkt der Lineareinheit 13 zur absoluten Positionierung angetastet wird. Die Lineareinheit bewegt sich dann, beispielsweise auf Knopfdruck eines Bedieners, vom Endschalter weg, damit später die volle Spritze eingelegt und das Aerosolpuffergefäß angeschlossen werden kann. Dies ist in Fig. 4a und 4b als Schritt A schematisch dargestellt. Sodann wird der Patient, Arzt oder eine andere betroffene Person durch eine Anzeigeeinrichtung (nicht abgebildet) aufgefordert, über eine Eingabeeinheit (nicht abgebildet) dem Prozessor Daten wie Spritzengröße oder Art des verwendeten Aerosoltrockengefäßes einzugeben, aus denen dann ein für den Patienten optimaler Ablauf bestimmt wird.

Eine mit der den Wirkstoff enthaltenden Flüssigkeit gefüllte Spritze 11 wird mit der Düse 3 verbunden und fixiert. Dann fährt die Vorschubeinheit 13 die Startposition an, wie in Zeitintervall B in Fig. 4a und 4b dargestellt. Das Stempelende 110 der Spritze ist mit dem Linearvorschub 13 verbunden. Die Spritze bietet den Vorteil, daß sie gleichzeitig sowohl eine Dosiermöglichkeit bietet als auch ein Reservoir darstellt.

Wie in Fig. 4c gezeigt, befindet sich der Kompressor im Dauerbetrieb. Dies hat den Zweck, während der Anwendung konstante Druckbedingungen an der Düse sicherzustellen. Die Bereitstellung der Druckluft zur Dispergierung geschieht durch Schalten des Ventils 23, wie in Fig. 4d dargestellt. Um die Trockenstrecke 25 nicht unnötig mit Feuchtigkeit zu beladen, ist das Ventil 23 so geschaltet, daß, wenn keine Verbindung zwischen Kompressor und Dispergierdüse 3 besteht, die Druckluft über eine Bypass-Drossel 24, die die Druckluft wieder auf den Saugdruck entspannt, der Kompressorsaugseite zugeführt wird. In diesem letzteren Fall befindet sich die Zuführvorrichtung 2 im Kurzschlußbetrieb.

Der Widerstand der Drossel 24 ist auf den Widerstand der Düse abgestimmt, so daß der Kompressor immer im gleichen Betriebspunkt arbeitet und beim Umschalten auf die Düse sofort der volle Betriebsdruck anliegt.

Im eigentlichen Vernebelungsbetrieb wird für vorgegebene Zeiten die Lineareinheit 13 mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, so daß sich das Volumen der Spritze 11 entsprechend reduziert und somit definierte Mengen der den Wirkstoff enthaltenden Lösung der Dispergierdüse 3 zugeführt werden. Dies ist mit den aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten C, D und E in Fig. 4a und 4b angedeutet. Das Ventil 23 wird, wie in Fig. 4d dargestellt, so geschaltet, daß die Druckluftzufuhr zur Dispergierdüse 3 um einige 100 ms vor Zufuhr der flüssigen Lösung einsetzt und Druckluft auch einige 100 ms nach Beendigung der Zufuhr flüssiger Lösung weiter bereitgestellt wird. Der Vorlauf dient dazu, die Anfahrzeit des Betriebspunkts der Düse 3 zu überbrücken, die durch das Volumen der Druckluftzuleitung zur Düse 3 verursacht wird, d. h. in diesem Volumen muß nach jedem Umschalten des Ventils erst der Kompressordruck aufgebaut werden, bevor dieser Druck am Drucklufteinlaß der Dispergierdüse 3 anliegt. Die Nachlaufzeit der Druckluftzufuhr ist andererseits so gewählt, daß die sich im Mischraum der Düse 3 gegebenenfalls noch befindliche Flüssigkeit ebenfalls zerstäubt werden kann.

Ein Zerstäubungsvorgang wird vorzugsweise durch den Patienten ausgelöst, der hierzu einen Schalter (nicht abgebildet) betätigt, der mit der Steuervorrichtung 5 verbunden ist und den Beginn eines Vorganges C, D oder E in Fig. 4a auslöst. Nachdem der Zerstäubungsvorgang abgeschlossen und das Aerosol im Aerosoltrockengefäß auf die vorgegebene Partikelgröße abgetrocknet ist, wird dem Patienten durch ein Ton- oder Lichtsignal angezeigt, daß das Aerosol abgeatmet werden kann.

Es ist jedoch auch denkbar, daß der Zerstäubungsvorgang allein von der Steuereinrichtung 5 ausgelöst wird, wobei dann vorzugsweise der Beginn eines solchen Zerstäubungsvorgangs dem Patienten durch ein geeignetes Signal mitgeteilt wird.

Die Schrittmotorsteuerung 51 und der Prozessor 52 werden vorzugsweise integriert auf einer Platine realisiert, wobei der Prozessor 52 ein geeignetes Programm zur Steuerung abarbeitet. Es ist jedoch auch möglich, die Schrittmotorsteuerung mit einer externen Datenverarbeitungsvorrichtung, z. B. einem PC, zu verbinden, und den Gesamtprozeß von Software steuern zu lassen, die auf der Datenverarbeitungseinrichtung geladen ist. Schließlich ist es auch denkbar, eine in ein geschlossenes Gerät integrierte Steuerung mit Prozessor über eine Schnittstelle mit einem weiteren, externen Rechner zu verbinden.

Fig. 5 zeigt eine Perspektivansicht eines solchen integrierten Gesamtgerätes als bevorzugte Ausführungsform. Aktiviert wird das Gerät über einen Netzschalter 60. Die Spritze 11 ist in einer Halterung 61 fixiert, wobei die Kanüle in eine Dispergierdüse 3 eingeführt ist und der Spritzenstempel 110 von dem Linearvorschub 13 bewegt wird, der in einem schlitzförmigen Gehäusedurchbruch 62 läuft. Der Linearvorschub 13 ist mit dem im Gerätegehäuse 63 liegenden Schrittmotor verbunden.

Die Druckluftzufuhr zur Dispergierdüse 3 erfolgt über eine Leitung 64, die mit dem im Gehäuse 63 liegenden Kompressor bzw. Ventil verbunden ist. Die zur Druckluftzufuhrvorrichtung gehörende Trockenstrecke 25 kann durch ein Sichtfenster 65 beobachtet werden, womit der Zeitpunkt der erforderlichen Regenerierung bzw. des Austausches der Trockenstrecke beobachtet werden kann. Es ist auch denkbar, die Feuchte der Dispergierluft elektronisch zu erfassen und bei einer Grenzwertüberschreitung das Gerät automatisch abzuschalten. Ferner verfügt das Gerät über Tasten 66, die eine Auslösung eines Zerstäubungsvorganges ermöglichen bzw. für die Eingabe prozeßwichtiger Daten (z. B. Spritzengröße, Art des Aerosoltrockengefäßes usw.) vorgesehen sind.

Es sind jedoch auch noch weitere vorteilhafte Ausführungen denkbar. So kann zur noch besseren Steuerung der Dosierung ein Volumenflußmeßgerät (nicht abgebildet) vorgesehen werden, welches den Atemfluß des inhalierenden Patienten mißt. Ein solches Volumenflußmeßgerät könnte am Aerosoltrockengefäß angebracht sein und beispielsweise ein gewöhnlicher Durchflußzähler sein, der die in das Aerosoltrockengefäß eingesaugte Außenluft mißt. Vorzugsweise wird der erfaßte Atemflußwert der Steuereinheit 5 zur weiteren Verarbeitung zugeführt und angezeigt.

Eine weitere Ausführung der Dosisvorrichtung ergibt sich durch die zusätzliche Verwendung eines Gerätes zur Messung der Partikelkonzentration (nicht abgebildet). Hierdurch kann die Ausräumeffizienz des Aerosoltrockengefäßes überprüft werden. Ein solches Gerät könnte vorzugsweise die Partikelkonzentration zwischen Tauchrohr 43 und Mundstück 42 bestimmen und beispielsweise bestehen aus einer Laserdiode (nicht abgebildet) zur Streulichtintensitätsmessung. Wieder wird der gewonnene Meßwert vorzugsweise der Steuereinheit 5 zur weiteren Verarbeitung zugeführt. Ein einfaches Anzeigen dieses Wertes ist jedoch auch denkbar.

Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurde in Versuchen unter Beweis gestellt. Die Kompressoreinheit 2 bestand aus einem Kompressor vom Typ Pari-Master, der im Dauerbetrieb lief und an der Dispergierdüse eine Druckdifferenz von 1,6 bar bei einem Luftdurchsatz vom 4,3 l/min erzeugte. Eine mit Silicagel als Absorptionsmittel und Kobaltnitrat als Farbindikator gefüllte Trockenstrecke mit den Abmessungen Durchmesser × Länge = 30 × 200 mm trocknete die eingesaugte Umgebungsluft bei 20°C auf eine relative Feuchte von 10% ab. Als Spritzen wurden gasdichte GC-Spritzen der Firma Hamilton mit einem Volumen von 25-100 µl eingesetzt.

Anhand von zwei Aerosoltrockengefäßen, einmal mit einem Volumen von 570 ml (für Erwachsene) bzw. zum anderen mit einem Volumen von 350 ml (für Kinder) wurde die Vorrichtung getestet. Die Aerosoltrockengefäße wurden zu jeweils 75% ihres Volumens mit Aerosol befüllt und in zwei Zügen abgeatmet, wobei bei dem großen Aerosoltrockengefäß ein Atemzyklus von 15 l/min und ein Atemvolumen von 500 ml bzw. beim kleinen Aerosoltrockengefäß von 20 l/min und 350 ml Atemvolumen zugrunde gelegt wurde.

In einem Versuch mit einer kochsalzhaltigen Lösung, d. h. einer 9%-igen NaCl-Lösung mit 1% Dinatriumchromoglycin als Nachweissubstanz wurden Ausbeuten von 55% festgestellt. Bei einem zweiten Versuch ohne Kochsalz, d. h. einer 1%-igen wäßrigen Lösung von Dinatriumchromoglycin wurde eine Ausbeute von 65% nachgewiesen. Der mittlere aerodynamische Durchmesser der Aerosolpartikel war 2,5 bzw. 1,3 µm. Aus den gemessenen Partikelverteilungen läßt sich eine Lungendeposition von etwa 82% berechnen. Unter Berücksichtigung der Ausbeuten der Aerosoltrockengefäße können somit 45%-54% des eingesetzten Medikaments in der Lunge deponiert werden.

Durch die getrennte, definierte und koordinierte Zufuhr von Dispergiermedium und flüssiger Lösung zu einer Dispergierdüse ermöglicht die vorliegende Erfindung eine dosisgenaue Erzeugung und Zufuhr eines Medikamentenaerosols. Diese dosimetrische Aerosolerzeugung bewirkt einerseits höhere Medikamentausbeuten, was insbesondere bei teuren Medikamenten wichtig ist, und andererseits erlaubt sie eine wesentlich verbesserte Dosiergenauigkeit bei gleichzeitiger Verkürzung der Inhalationsdauer.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur dosisgenauen Erzeugung eines einen Wirkstoff enthaltenden Aerosols, umfassend:

• - eine Dispergierdüse (3) zum Mischen einer den Wirkstoff enthaltenden Flüssigkeit und eines gasförmigen Dispergiermediums unter Ausbildung eines Aerosols,
• - ein Aerosoltrockengefäß (4) zur Pufferung und Trocknung des von der Dispergierdüse (3) erzeugten Aerosols, wobei das Aerosoltrockengefäß (4) mit der Dispergierdüse (3) verbunden ist und das Aerosol aus der Dispergierdüse (3) in das Aerosoltrockengefäß (4) gesprüht wird,
• - eine Flüssigkeitszuführvorrichtung (1) zur Bereitstellung und Zuführung von definierten Mengen der den Wirkstoff enthaltenden Flüssigkeit zur Dispergierdüse (3),
• - eine Dispergiermediumzuführvorrichtung (2) zur Bereitstellung und Zuführung des Dispergiermediums zur Dispergierdüse (3) mit einem bestimmten Druck, und
• - eine mit den Zuführvorrichtungen (1, 2) verbundene Steuereinrichtung (5) zur Koordinierung und Steuerung der Zuführung des Dispergiermediums und der den Wirkstoff enthaltenden Flüssigkeit.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszuführvorrichtung (1) zur Bereitstellung von Wirkstoff enthaltender Flüssigkeit umfaßt:

• - ein zur Aufnahme von Wirkstoff enthaltender Flüssigkeit vorgesehenes Gefäß (11) mit definiert veränderlichem Volumen und
• - eine Einrichtung (13) zur definierten Veränderung dieses Volumens.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszuführvorrichtung (1) zur Bereitstellung der den Wirkstoff enthaltenden Flüssigkeit umfaßt:

• - eine Spritze (11), deren Kanüle in die Dispergierdüse (3) eingeführt ist,
• - einen Schrittmotor (12) mit Linearvorschub (13), wobei der Linearvorschub (13) mit dem Spritzenstempel (110) verbunden ist,
• - einen Endschalter (14), der betätigt wird, wenn der Spritzenstempel (110) eine definierte Endstellung erreicht, und
• - der Endschalter (14) mit dem Schrittmotor (12) verbunden ist und der Schrittmotor (12) deaktiviert wird, wenn der Endschalter (14) betätigt wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispergierdüse (3) umfaßt:

• - einen Düseneinsatz (31), durch dessen Mitte ein Kanal (311) führt zur Zuführung von Flüssigkeit;
• - eine Düsenaufnahme (32) mit Kanälen (321) zur Führung von Druckluft zu einer Mischkammer (322), wobei Düsenaufnahme (32) und Düseneinsatz (31) so miteinander verbunden werden, daß die durch den Kanal (311) im Düseneinsatz (31) geführte Flüssigkeit in die mit Druckluft versorgte Mischkammer (322) gelangt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispergiermediumzuführvorrichtung (2) zur Bereitstellung des gasförmigen Dispergiermediums umfaßt:

• - eine Gaskompressionsvorrichtung (21) und
• - eine von der Steuereinrichtung (5) gesteuerte Ventileinrichtung (23), die zwischen die Gaskompressionsvorrichtung (21) und die Dispergierdüse (3) geschaltet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispergiermediumzuführvorrichtung (2) zur Bereitstellung des gasförmigen Dispergiermediums eine Trockenstrecke (25) zur Trocknung des Dispergiermediums umfaßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenstrecke (25) mit Silicagel als Absorptionsmittel und Kobaltnitrat als Farbindikator gefüllt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (5) eine Datenverarbeitungseinrichtung (52) und eine Dateneingabeeinrichtung umfaßt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (5) über eine Schnittstelleneinrichtung zur Verbindung mit externen Datenverarbeitungseinrichtungen verfügt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Volumenflußmeßgerät am Aerosoltrockengefäß angebracht ist zum Messen und Anzeigen des Atemflusses des Patienten.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Messung der Partikelkonzentration vorgesehen ist zur Bestimmung der Ausräumeffizienz des Aerosoltrockengefäßes.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenstrecke (25) über einen elektronischen Feuchteindikator verfügt zur Messung des Feucht-Beladungszustandes der Trockenstrecke (25) und zur automatischen Geräteabschaltung bei Überschreiten eines vorbestimmten Grenzfeuchtigkeitswerts.