DE69002034T2 - Vorrichtung mit gesteuerter Wirkstoffabgabe. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die zum Teil ein Phosphatglas einschließt, das gesteuert aufgelöst werden kann, wobei dieses eine Funktion wahrnimmt, beispielsweise die gesteuerte Freigabe von Quantitäten einer aktiven Substanz in eine wäßrige Umgebung zu oder nach einem vorbestimmten Zeitintervall. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Steuerung der Auflösung eines Phosphatglases.
• Es besteht ein Bedürfnis zur Freigabe von aktiven Materialien wie Arzneimitteln/Drogen oder Pestiziden in eine wäßrige Umgebung zu oder nach einer vorbestimmten Zeit, nachdem dieses in Kontakt mit der wäßrige Umgebung gebracht wurde, oder kontinuierlich über eine vorbestimmte Geschwindigkeit. Es ist bekannt, Glas einzusetzen, daß dann als eine Barriere zwischen der wäßrigen Umgebung und dem aktiven Material wirkt und daß sich in der wäßrigen Umgebung über einen Zeitraum auflöst, wobei das aktive Material zu oder nach einer vorbestimmten Zeitdauer abgegeben wird. Es ist auch bekannt solche Glassorten einzusetzen, die das aktive Material selber enthalten. Vorhergehende Arbeiten in diesem Bereich schließen die Untersuchung ein, die in der UK-B-2057420 berichtet werden, die sich mit der Gesamtsteuerung der Auflösung von Glas beschäftigt und beispielsweise Phosphatglas mit einem P&sub2;O&sub5;-Gehalt oberhalb von 50 mol-% nennt.
• Die in der UK-B-2057420 offenbarten Glassorten unterliegen aber dem Nachteil, daß eine gesteuerte Auflösung des Glases nicht möglich ist. Da eine Glaszusammensetzung mit mehr als 50 mol-% P&sub2;O&sub5; vorliegt werden die Produkte in Lösung daran gehindert, die Glasoberfläche zu verlassen, weil es eine Neigung zur Bildung eines gelatineartigen Films nahe der Glasoberfläche gibt. Die gelatineartigen Filme wechselwirken mit der Auflösung des Glases und machen die Auflösungsgeschwindigkeit zeitabhängig, so nimmt die Auflösungsgeschwindigkeit mit der Zeit ab. Das bedeutet, daß die Auflösung des Glases nicht zuverlässig gesteuert werden kann.
• Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die zuverlässige gesteuerte Freigabe eines aktiven Materials durch gesteuerte Auflösung eines Phosphatglases zu ermöglichen.
• Dementsprechend wird nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur gesteuerten Abgabe eines Material in ein wäßriges Medium bereitgestellt, wobei die Vorrichtung einen löslichen Teil umfaßt, der geeignet ist sich bei der Anwendung in einem wäßrigen Medium zu lösen und dadurch in das wäßrige Medium ein Material abzugeben, das in der Vorrichtung enthalten ist, wobei der lösliche Teil ein lösliches Phosphatglas mit einem P&sub2;O&sub5;-Gehalt von 40 bis 50 mol-% umfaßt, sowie Rückhaltemittel, die sich in der Nähe des löslichen Teils befinden und so angeordnet sind, daß bei der Anwendung eine stationäre flüssige Schicht zwischen dem löslichen Teil und den Rückhaltemitteln eingesperrt wird.
• Nach einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur steuerbaren Auflösung eines löslichen Phosphatglases in einem wäßrigen Medium bereit, wobei das lösliche Phosphatglas einen P&sub2;O&sub5;-Gehalt von 40 bis 50 mol-% aufweist und bei dem Verfahren das lösliche Phosphatglas einem wäßrigen Medium ausgesetzt wird und Rückhaltemittel in der Nähe des Glases angeordnet werden, wobei eine stationäre flüssige Schicht dazwischen eingesperrt wird.
• Die vorliegende Erfindung basiert auf der Entdeckung, daß (a) Glas mit einem Gehalt von 40 bis 50 mol-% P&sub2;O&sub5; bei bestimmten Konzentrationsbereichen der Auflösungsprodukte in gesteuerter Weise in dem wäßrigen Medium aufgelöst werden und daß (b) es erforderlich ist, eine gleichförmige stationäre Schicht des wäßrigen Mediums an der sich auflösenden Oberfläche, von der Lösungsprodukte in gesteuerter Weise abdiffundieren können, einzuschließen. Dies bedeutet, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung irgendeine Form annehmen kann, solange die Grundbedingung erfüllt ist, daß eine stationäre flüssige Schicht vorgesehen wird und das eingesetzte Glas einen P&sub2;O&sub5;-Gehalt im Bereich von 40 bis 50 mol-% hat.
• Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden mittels der Beispiele mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert:
• Fig. 1 zeigt in vertikaler Querschnittsansicht eine Vorrichtung gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für die Abgabe eines aktiven Materials, bei dem eine Scheibe eines Phosphatglases eingesetzt wird, um den Zeitverlauf zu steuern bevor das aktive Material abgegeben wird;
• Die Fig. 2a, 2b und 2c zeigen im Aufriß eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, bei der röhrenförmige Kapseln oder Kapillaren in Halbzylindern gehalten werden;
• Fig. 3 zeigt im Grundriß eine Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine röhrenförmige Kapsel des Phosphatglas ein aktives Material einschließt und welche durch ein Paar Gummibänder umschlossen wird;
• Fig. 4 zeigt graphisch das Verhältnis zwischen Auflösungsgeschwindigkeit und mol-% P&sub2;O&sub5; für eine Reihe von Glas zusammensetzungen;
• Fig. 5 bis 8 zeigen jeweils graphisch das Verhältnis zwischen Gewichtsverlust und Auslaugzeit für eine entsprechende Reihe von Glaszusammensetzungen;
• Fig. 9 zeigt graphisch das Verhältnis zwischen Gewichtsverlust und Auslaugzeit für zwei verschieden hergestellte Proben der gleichen Glaszusammensetzung;
• Fig. 10a bis 10g sind graphische Darstellungen des Verhältnisses zwischen der Auflösungsgeschwindigkeit und dem Logarithmus der Konzentration der Auflösungsprodukte in dem wäßrigen Medium für eine Reihe von Glaszusammensetzungen und
• Fig. 11 zeigt graphisch das Verhältnis zwischen der Molmenge P&sub2;O&sup5; und dem Logarithmus der Konzentration der Auflösungsprodukte in dem wäßrigen Medium.
• Mittels der Vorrichtungen nach den drei abgebildeten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung wird ein spezifisches Mittel bereitgestellt, das eine stationäre flüssige Schicht mit kontrollierter Dicke benachbart zu wenigstens einem Teil des löslichen Phosphatglases zurückhält. In der folgenden Beschreibung der Ausgestaltungen der Fig. 1 bis 3 wird das Mittel zum Zurückhalten der stationären flüssigen Schicht zunächst beschrieben. Im Anschluß daran werden die zu Grunde liegende Theorie und die experimentellen Daten die die Vorteile der vorliegenden Erfindung beweisen näher erläutert.
• Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein Glasscheibchen 1 in einen Behälter 2 mittels einer Feder-Haltevorrichtung 4 gehalten wird, die über eine Unterlegscheibe 5 einen Druck ausübt, wodurch das Glasscheibchen 1 zwischen den zwei elastomeren O- Ringen 6 gegen die Schulter 7 in dem Behälter 2 gedrückt wird. Der Behälter hat eine Begrenzungswand 3. Das Glasscheibchen 1 besteht aus löslichem Phosphatglas mit einem P&sub2;O&sub5;-Gehalt von 40 bis 50 mol-%. Die O-Ringe 6 bilden einen wasserdichten Verschluß zwischen dem Raum 8 und dem Körper 9 des Behälters 2, der das freizusetzende Mittel 10 enthält. Das Glasscheibchen 1 wirkt anfänglich als eine Barriere zwischen dem Mittel 10 und dem Äußeren der Vorrichtung. Wie im Folgendem näher erläutert wird, wird das Glasscheibchen 1 durch das wäßrige Medium, in das die Vorrichtung zur Anwendung verbracht wird, langsam aufgelöst. Die Begrenzungswand 3 des Behälters 2 ist mit Löchern 11 ausgestattet, die die Diffusion von Flüssigkeit und gelösten Produkten aus dem Raum 8, nahe dem Glasscheibchen 11 in das Äußere um die Vorrichtung herum ermöglichen. Die Begrenzungswand 3 bewirkt, daß ein stationärer flüssiger Film zwischen der Begrenzungswand 3 und dem Glasscheibchen 1, in dem die Konzentration der Auflösungsprodukte in einem vorbestimmten Bereich gehalten wird, aufrecht gehalten wird. Die Dimensionen des oberen O-Rings 6, der Unterlegscheibe 5 und der Halterung (Haltevorrichtung) 4 sind so ausgewählt, daß sie die gewünschte Dicke der stationären Schicht oberhalb des Glasscheibchens ermöglichen. Flüssigkeit und Auflösungsprodukte können in dem Bereich der Flüssigkeit außerhalb der Vorrichtung durch die Löcher 11 diffundieren. Der Raum 8 kann mit Filterpapier ausgefüllt sein, das als durchlässige Membran wirkt, die dazu beiträgt, daß ein stationärer flüssiger Film, oberhalb des Glasscheibchens, sobald es aufgelöst wird, gewährleistet ist.
• Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind ganz besonders dazu geeignet, eine gepulste Freigabe verschiedener Materialien bei Wiederkäuern zu besorgen. Diese Materialien müßten ansonsten in das Tierfutter dispergiert werden oder durch periodisches Einwäßern oder Injektion. Solche aktiven Materialien schließen Wurmbekämpfungsmittel und Wachstumspromotoren ein. Viele dieser Materialien sind in wäßrigen Medien unlöslich, weshalb es schwierig ist, diese gleichförmig einer Nahrstoffmischung zuzudispergieren. Weiterhin müssen diese in pulsierten Dosierungen freigesetzt werden, so daß genügend Material nur für die unmittelbaren Bedürfnisse des Tieres freigesetzt werden.
• Im Einsatz enthält die Vorrichtung anfänglich ein aktives Material wie ein Anthelmintikum (beispielsweise eine Zusammensetzung zur Wurmbekämpfung im Magen (Pansen) der Wiederkäuer). Die Vorrichtung wird in den Magen der Tiere, beispielsweise durch Hinunterschlucken, eingebracht. Das wasserbasierte Medium im Magen umgibt die Vorrichtung und tritt in den Raum 8 durch die Löcher 11 ein. Das Glasscheibchen 1 löst sich langsam in dem wäßrigen Medium in der so gebildeten stationären flüssigen Schicht auf. Die stationäre flüssige Schicht ermöglicht einen gesteuerten Konzentrationsgradienten der Auflösungsprodukte von einer festzustellenden vorgeschriebenen Dicke, die in Kombination mit der bestimmten Konzentration von P&sub2;O&sub5; im Glas die 40 bis 50 mol-% beträgt, eine im wesentlichen gleichförmige Auflösungsgeschwindigkeit des Materials des Glasscheibchens in die stationäre flüssige Schicht über eine Zeitperiode ermöglicht. Nachdem eine vorgeschriebene Zeit vergangen ist, ist das Glasscheibchen infolge seiner Auflösung perforiert, wodurch das aktive Material in den Magen des Tieres abgegeben werden kann.
• Fig. 2a, 2b und 2c zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer zweiten Ausführungsform, bei der ein Paar von Halbzylindern 21 und 22 durch ein flaches Gelenk 23, das aus nachgiebigem Material gefertigt ist, verbunden sind, so daß ein Zylinderpaar in die Konfiguration der Fig. 2c zur Einführung in den Magen eines Tieres zusammengefaltet werden kann. Typischerweise bestehen die Halbzylinder 21 und 22 und das Gelenk 23 aus einem einheitlichen Körper aus geformten Kunststoff. Die Halbzylinder 21, 22 können in der in Fig. 2c gezeigt Konfiguration durch Rückhaltemittel 24 gehalten werden, die einen Teil der Halbzylinder 21, 22 umschließen und die in der Magenumgebung freigesetzt werden, beispielsweise durch Abbau, wobei die Vorrichtung in die in den Fig. 2a und 2b gezeigte offene Konfiguration zurückkehrt. Die Rückhaltemittel können umfassen oder umfassen irgendein Material, das in der Magenumgebung aufgelöst, zerstört, aufgebrochen oder zerbrochen wird. Geeignete Materialien schließen Gelatineschnur oder Gelatineband ein. Alternativ können die Rückhaltmittel wasserlösliche Klebstoffe sein.
• Jeder Halbzylinder 21, 22 ist mit einem jeweils longitudinalen Durchgang 25, 26 ausgestattet, in dem ein verschlossenes Glasröhrchen oder eine verschlossene Glaskapillare 27, die mit aktiven Material gefüllt ist, eingebracht wird. Das Glas des Röhrchens oder der Kapillare hat einen P&sub2;O&sub5;-Gehalt im Bereich von 40 bis 50 mol-%. Es ist eine longitudinale Kante, in jedem Durchgang 25, 26 der flachen longitudinalen Oberfläche 28, 29 des jeweiligen Halbzylinders 21, 22 vorgesehen, wodurch ein jeweils kontinuierlicher longitudinaler Schlitz 30, 31 in jedem Halbzylinder 21, 22 ermöglicht wird, der den Zugang der Magenflüssigkeit zum Glas des Röhrchens oder der Kapillare, die das aktive Material 31 einschließt, ermöglicht. Es wird eine stationäre flüssige Schicht 34 in der Nachbarschaft der Kontaktlinie zwischen dem Röhrchen oder der Kapillare 27 und der Kante 35, 36 der Schlitze 30, 31 gebildet, wo es einen freien Zugang der Magenflüssigkeit entlang der Schlitze 30, 31 gibt. Das hat zur Folge, daß die Auflösung des Glases der Röhrchen oder Kapillaren in einer gesteuerten Weise in dem Bereich der stationären flüssigen Schicht stattfindet. Wenn sich die Wand der Röhrchen oder Kapillaren aufgelöst hat, kann das aktive Material leicht aus dem Durchgang herausfließen. Obwohl die Magenflüssigkeit in den Durchgang 25, 26 auch über die freien offenen Enden 37, 38 eintreten können, so daß sie hinter die Röhrchen oder Kapillaren gelangt, kommt es zu gesteuerter und bevorzugter Auflösung des löslichen Phosphatglases im Bereich der stationären flüssigen Schicht.
• Die in dem Durchgang angeordneten Röhrchen können bei einem Teil ihrer Wände mit einer geringeren Dicke vorgesehen sein als an anderer Stelle. Und die Röhrchen können mit diesem Teil dann oberhalb der Öffnung der jeweiligen Schlitze angeordnet werden. Dies ermöglicht eine präzise Steuerung der Freisetzung des aktiven Materials. Um eine gepulste Freisetzung, beispielsweise eines Anthelmintikums zu erhalten, wurden Röhrchen oder Kapillaren, so ausgewählt, daß sie nach unterschiedlichen Zeitabläufen, mittels unterschiedlicher Glaszusammensetzungen oder Dicken freisetzen, in einer oder mehreren Vorrichtungen eingebracht.
• Fig. 3 zeigt eine dritte erfindungsgemäße Ausgestaltung. Die Vorrichtung besteht aus einem verschlossenen Glasröhrchen 40, aus löslichem Phosphatglas mit einem P&sub2;O&sub5;-Gehalt von 40 bis 50 mol-%, das aktives Material 41 aufnimmt. Ein Paar Gummibänder 42 (oder Scheiben, oder Gumitülle) wird um das Röhrchen 40 vorgesehen. Jedes Gummiband 42 ist etwa 5 mm breit und wird so angeordnet, daß dessen Zentrum etwa 8 mm von den jeweiligen Enden 43, 44 des Röhrchens 40 entfernt ist. Im Einsatz wird das Röhrchen 40 jeweils in einem Durchgang 25, 26 der Vorrichtung, die in den Fig. 2a, 2b und 2c wiedergegeben wird, anstelle der in diesen Fig. wiedergegebenen Röhrchen 27, aufgenommen. Die Gummibänder 42 tragen dazu bei, daß das Röhrchen 40 sicher in den Durchgängen 25, 26 gehalten wird. Wenn die Vorrichtung wäßrigem Medium ausgesetzt wird, wird eine stationäre flüssige Schicht zwischen jedem Gummiband 42 und dem Röhrchen 40 eingeschlossen. Dementsprechend löst sich das Glas des Röhrchens 40 bevorzugt unter den Gummibändern 42 in einer gesteuerten Weise. Wenn das Glas des Röhrchens 40 infolge der Auflösung perforiert ist, kann aktives Material 41 leicht aus dem Röhrchen 40 über die so gebildete Perforation herausfließen.
• Die vorliegende Erfindung basiert auf der Entdeckung des Erfinders, daß, in bestimmten Situationen, wo die Diffusion der Auflösungsprodukte aus der Nachbarschaft einer P&sub2;O&sub5; enthaltenden Glasoberfläche zurückgehalten wird, die Auflösungsgeschwindigkeit nicht nur durch die Zusammensetzung des Glases bedingt wird, sondern auch durch die Konzentration solcher Produkte an der Glas/Lösungs-Grenzfläche und der Möglichkeit, in gesteuerter Weise, die Bildung eines Films auf der Oberfläche des Glases, die die Auflösung beeinträchtigen kann, zu verhindern. Die Bildung eines solchen Films tritt dann besonders auf, wenn die wäßrige Umgebung Kationen enthält die unlösliche Phosphate bilden können, beispielsweise Ca&spplus;&spplus; und Mg&spplus;&spplus;. Solche Umgebungen schließen hartes und Körperflüssigkeiten von Tieren ein. Somit ist es nicht nur erforderlich eine bestimmte Glaszusammensetzung auszuwählen, um eine bestimmte Auflösungsgeschwindigkeit zu erhalten, sondern man muß auch die Auflösungsbedingungen des Glases im Verhältnis zu der Glaszusammensetzung auswählen. Diese Auswahl bedeutet, daß die Anwesenheit von Auflösungsprodukten in dem wäßrigen Medium in Nachbarschaft zu der Glasoberfläche nicht die Auflösungsgeschwindigkeit beeinträchtigen sollte. Solche Wechselwirkungen machen die Auswahl verläßlicher Zeitintervalle für die Auflösung unmöglich.
• Im Falle eines Glases mit einem P&sub2;O&sub5;-Gehalt unterhalb von 40 mol-% haben wir festgestellt, daß der Gesamtgehalt von Phosphationen, die freigesetzt werden, wenn das Glas sich auflöst, nur einen geringen Anteil Polyphosphationen ausmacht. Dementsprechend kann die Komplexierung von zweiwertigen Metallionen, im Folgenden als M&spplus;&spplus;-Ionen bezeichnet, im wäßrigen Medium durch Polyphosphationen, wodurch lösliche Auflösungsprodukte erhalten werden, nicht mit der erforderlichen Geschwindigkeit stattfinden, um das Auftreten von M&spplus;&spplus;-Ionenkonzentrationen benachbart zu dem Glas mit einem Wert zu behindern, bei dem die Filmbildung durch unlösliche Phosphate benachbart der Glasoberfläche auftritt. Dadurch wird die Auflösung des Glases inhibiert und die Auflösungsgeschwindigkeit verlangsamt, im allgemeinen in einem nichtvorhersehbaren Ausmaß.
• Bei Glassorten mit einem P&sub2;O&sub5;-Gehalt oberhalb von 50 mol-% führt der hohe Anteil an Polyphosphationen in der Gesamtmenge der Phosphationen, die freigesetzt werden wenn das Glas sich auflöst, im Endergebnis zur Bildung gelatineartiger komplexierter Phosphatfilme in Nachbarschaft zu der Glasoberfläche, was ebenso die Auflösungsgeschwindigkeit des Glases vermindert.
• Erfindungsgemäß wird die gesteuerte Auflösungsgeschwindigkeit der löslichen Phosphatglase dadurch erreicht, daß diese einen P&sub2;O&sub5;&submin;Gehalt von 40 bis 50 mol-%, vorzugsweise von 44 bis 48 mol-%, haben. Wir haben festgestellt, daß bei Glassorten mit einem P&sub2;O&sub5;-Gehalt von 40 bis 50 mol-% die Auflösungsgeschwindigkeit im wesentlichen konstant ist und in irgendeiner gewählten Anordnung von Ausführungsbedingungen steuerbar ist, insbesondere über einen ausgewählten Konzentrationsbereich der Auflösungsprodukte in der stationären flüssigen Schicht. Im Fall der Glassorten mit einem P&sub2;O&sub5;-Gehalt von etwa 44 bis 48 mol-% haben wir festgestellt, daß die Auflösungsgeschwindigkeit über einem weiten Bereich von etwa 30 ppm bis 30 000 ppm unabhängig von der Konzentration der Auflösungsprodukte ist. Die Auflösungsgeschwindigkeit bleibt konstant, da die Freisetzung der Polyphosphationen so ist, daß M&spplus;&spplus;-Ionen so schnell komplexiert werden wie sie durch Diffusion aus der Lösung herankommen wie die M&spplus;&spplus;-Ionen aus dem Glas selber freigesetzt werden. Wenn man sich einem Gehalt von 50 mol-% P&sub2;O&sub5; nähert, steigert sich die Neigung zur Bildung gelatineartiger Filme. Sobald man sich unterhalb 45 mol-% P&sub2;O&sub5; bewegt, steigert sich die Neigung, daß die Auflösungsprodukte sich von einer Ablagerung ablösen und mit der Auflösung wechselwirken und die Auflösungsgeschwindigkeit kann nur durch eine sorgfältigere Kontrolle der Konzentration der Auflösungsprodukte gesteuert werden. Wir gehen davon aus, daß sich dieses dadurch erklären läßt, daß die Auflösungsprodukte, bei denen es sich im Fall von Glassorten mit niederem P&sub2;O&sub5;-Gehalt um im wesentlich kurzkettige Phosphatanionen handelt, nicht mit Ionen wie Ca&spplus;&spplus; unter Bildung löslicher Komplexe komplexieren können. Daraus ergeben sich unlösliche Phosphatprodukte, die eine kontinuierliche oder semikontinuierliche Schicht auf der Glasoberfläche ausbilden und die Auflösungsgeschwindigkeit an dieser Oberfläche vermindern. Darüber hinaus kann die Auflösungsgeschwindigkeit mit der Zeit weiter absinken, wenn der Film dicker wird, so daß es nicht möglich ist, eine Zeit-unabhängige Auflösungsgeschwindigkeit zu erhalten. Soweit die Auflösungsgeschwindigkeit abhängiger von der Konzentration der Lösungsprodukte wird, wird es erforderlich die Konzentration der Auflösungsprodukte an der Glas/Flüssigkeit-Grenzfläche innerhalb sehr enger Grenzen zu kontrollieren, um eine voraussagbare Auflösungsgeschwindigkeit zu erhalten.
• Geeignete Glaszusammensetzungen im Bereich von 40 bis 49 mol-% P&sub2;O&sub5;, zum Einsatz in erfindungsgemäßen Vorrichtung, werden in der folgenden Tabelle II gezeigt. Vorzugsweise wird der Einsatz von Al&sub2;O&sub3; minimiert, da wir festgestellt haben, daß Glassorten mit einem Gehalt von mehr 1,5 mol-% Al&sub2;O&sub3; nicht eine solche gleichförmige Leistungsfähigkeit gewährleisten wenn die Auflösungsgeschwindigkeit variiert werden soll im Vergleich zu anderen Materialien wie CaO, MgO und ZnO. Die Glaszusammensetzung kann Bestandteile enthalten die das Glas färben, wobei verschiedene Einfärbungen ausgewählt werden, um unterschiedliche Auflösungsgeschwindigkeiten anzuzeigen. Irgendein gebräuchliches glasfärbendes Oxid kann eingesetzt werden. Die Konzentration liegt im allgemeinen im Bereich geringer als 0,5 mol-%. Geeignete Oxide sind beispielsweise Nickeloxid oder Manganoxid. Tabelle I Alle Glaszusammensetzungen in mol-%
• Wie oben angegeben ist die Auflösungsgeschwindigkeit abhängig von der Konzentration der Auflösungsprodukte an der Glas/Lösungs-Grenzfläche. Es ist bekannt, daß bei einer festen Oberfläche in einer bewegten Flüssigkeit immer ein dünner stationärer Film der Flüssigkeit vorhanden ist, der in der Fest/Flüssig-Grenzfläche gehalten wird. Die Dicke dieses dünnen Films ist eine umgekehrte Funktion davon wie schnell der Großteil der Flüssigkeit zirkuliert und/oder entlang der festen Oberfläche an diesem Punkt fließt. Die Auflösungsprodukte des Festkörper in der Flüssigkeit werden von der festen Oberfläche in die Lösung durch Diffusion durch diesen Film abtransportiert und jede in Lösung befindliche Spezies in der Lösung wird durch Diffusion durch den Film an die feste Oberfläche herantransportiert. Daraus ergibt sich, daß die Konzentration der Lösungsprodukte an der Fest/Flüssig-Grenzfläche umso geringer ist, umso dünner der Film ist. In einer gut gerührten Flüssigkeit ist der stationäre Flüssigfilm sehr dünn, Transport der Auflösungsprodukte durch diesen hindurch sehr schnell und folglich die Konzentration der Auflösungsprodukte an der Fest/Flüssig-Grenzfläche sehr gering und die Konzentration der ansonsten in der Lösung enthaltenen Stoffe in der Fest/Flüssig-Grenzfläche ist nahezu identisch mit derjenigen der Lösung selber. Erfindungsgemäß wird erreicht, daß die Auflösung des Phosphatglases der erfindungsgemäß Vorrichtung unter solchen Bedingung auftritt, bei denen die Dicke des stationären Flüssigfilmes unabhängig von den Fließbedingungen in der Flüssigkeit (im bulk) sind. Eine gleichförmige stationäre Flüssigfilmdichte wird über einen Bereich aufrecht erhalten, in dem Auflösung auftritt, so daß die Geschwindigkeit, mit der das Glas sich auflöst, und die Diffusionsgeschwindigkeit der Auflösungsprodukte aus dem Film heraus bei einem Wert liegt, bei dem die Konzentration der Auflösungsprodukte in dem Film in dem Bereich bleibt, wo die Auflösungsgeschwindigkeit für das bestimmte Glas im wesentlichen konstant bleibt. Im Gleichgewichtszustand (steady state) ist die Diffusionsgeschwindigkeit der Produkte über die Grenze zwischen dem Oberflächenfilm der Flüssigkeit und der Bulk-Flüssigkeit gleich der Auflösungsgeschwindigkeit des Glases. Für irgendeine bestimmte anfängliche Filmdicke, ausgewählt wie zuvor beschrieben, ist es mit Kenntnis der Glasauflösungsgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit der Entfernung der Auflösungsprodukte durch Diffusion möglich, die Konzentration der Auflösungsprodukte an der Glas/Flüssig- Grenzfläche auszurechnen und mit Kenntnis der Konzentration der Ionenspzies in der Lösung (bulk) wird es möglich, festzustellen ob die Wahl einer bestimmten Flüssigfilmdicke eine Konzentration in einem gewünschten Bereich eines bestimmten Glases ergibt.
• Bei den drei erläuterten Aus führungsformen wird die anfängliche Flüssigfilmdicke ausgewählt durch Steuerung des Abstands zwischen der Begrenzungswand und dem Glasscheibchen in der Ausgestaltung der Fig. 1; durch die Zusammenstellung des Röhrchens und des Durchgangs in der Ausgestaltung der Fig. 2 und durch die Anordnung der Gummibänder um das Röhrchen in der Ausgestaltung der Fig. 3. Die Diffusion wird gesteuert durch die Vorsehung einer Barriere, die es erlaubt, daß irgendein Austritt aus dem eingeschlossenen Film mittels Diffusion bei einer Geschwindigkeit gehalten wird, so daß die Konzentration der Lösungsprodukte in dem Film in dem gewünschten Bereich bleibt. Bei anderen Ausgestaltungen kann die anfängliche Flüssigfilmdicke durch Vorsehung einer dünnen wasserdurchlässigen Barriere wie Filterpapier, ein festes Plättchen mit Löchern, oder ein Netz, das den Flüssigkeitsfilm an der Stelle hält, ausgewählt werden. Bei der Ausführungsform der Fig. 3 kann die bevorzugte Auflösung in einem engen Band, das das Röhrchen in dem Bereich der Gummitülle umgibt, mit einer größeren Geschwindigkeit als anderswo dazu führen, daß das Röhrchen an einer oder mehreren Stellen unter Freisetzung seines Inhalts auseinanderbricht. Selbstverständlich wird die eingeschlossene Filmdicke mit Auflösung des Glases zunehmen; beispielsweise bei einem 2 mm dicken löslichen Phosphatglas wird die anfängliche Auswahl einer Filmdicke von 2,5 mm auf 4,5 mm ansteigen. Wir haben festgestellt, daß diese Änderung der Filmdicke nicht eine abträgliche Änderung der Konzentration der Lösungsprodukte hervorruft, so daß es zu einer Wechselwirkung mit der gleichförmigen Auflösung der Glasoberfläche, die der wäßrigen Lösung ausgesetzt wird, kommt.
• Die tatsächlichen Dimensionen der Vorrichtung werden durch das Volumen des aktiven Materials bestimmt. So beispielsweise bei einem Anthelmintika, das freigesetzt werden soll aus einer Vorrichtung nach Auflösung eines glaszurückhaltenden Teiles, z.B. in Gestalt eines Scheibchens oder der Wand einer Kapillare und der vergangenen Zeit bevor Freisetzung stattfindet, nachdem sie in wäßriges Medium verbracht wurde. Die tatsächliche Auflösungsgeschwindigkeit und die Konzentration der Auflösungsprodukte, die erforderlich ist um im wesentlichen diese tatsächliche Auflösungsgeschwindigkeit aufrecht zu erhalten, kann für jede Situation festgestellt werden. Als allgemeine Kriterien haben wir gefunden, daß bei einer Auflösungsgeschwindigkeit im Bereich von 0,05 mg/cm²/h bis 5,0 mg/cm²/h (hier im Bereich über zwei Größenordnungen) ein Glas mit einer Zusammensetzung im Bereich von 40 bis 50 mol-% P&sub2;O&sub5; gleichmäßig aufgelöst wird, wenn die Konzentration der Lösungsprodukte im Bereich von 0,1 bis 6 g/l gehalten wird. Es ist somit für einen Fachmann möglich, eine Vorrichtung zu gestalten, die eine bestimmte Zeit braucht bevor die Freisetzung eines aktiven Materials stattfindet, wenigstens um auf einer theoretischen Grundlage eine ungefähre Filmdicke für ein bestimmtes Glas mit einer bekannten Auflösungsgeschwindigkeit zu bestimmen. Ausgehend von dieser Grundlage kann der Fachmann experimentell die tatsächlichen Dimensionen der Vorrichtung bestimmen die erforderlich ist, um eine zufriedenstellende Schichtdicke sicherzustellen. Bei einem Auflösungsprozeß im steady state-Zustand der durch die Existenz einer stationären Flüssigschicht gefördert wird, ergibt sich die Diffusionsgeschwindigkeit der Auflösungsprodukte über die Grenze zwischen der stationären Füssigschicht und der Flüssigkeit (bulk) durch folgende Gleichung:
• RGrenze = D Cs/x wobei D für die Diffusionskonstante, Cs für die Konzentration der Lösungsprodukte an der Oberfläche des Glases, x für die Dicke der stationären Flüssigschicht steht und die Konzentration der Lösungsprodukte in der Flüssigkeit (bulk) mit 0 angesetzt wird. Im steady state Zustand ist RGrenze gleich der Geschwindigkeit R mit der das Glas sich auflöst. Mittels der Gleichung kann man den Wert für x bestimmen, wenn man R und Cs kennt, und Cs wenn man R und x kennt. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen, wenn sie beispielsweise zur Freisetzung von Anthelmintika eingesetzt werden, werden Produktionszahlen mehr als einigen Millionen haben, und somit ist der experimentelle Aufwand, um die tatsächlichen Dimensionen einer Vorrichtung zu bestimmen um eine bestimmte Freisetzungseigenschaft zu erhalten, gerechtfertigt. Gerade eine solche Vorrichtung würde wahrscheinlich durch das Stadium einiger Prototypen gehen bevor eine Produktionsversion zugelassen wird.
• Experimentelle Ergebnisse, die die vorliegende Erfindung erläutern, werden nun beschrieben.
• Eine Vielzahl von Glaszusammensetzungen, die in der Tabelle I angegeben sind, wurden untersucht, wie unten beschrieben, um die verschieden Auflösungsparameter und -mechanismen zu bestimmen.
• Um die Wirkung der Konzentration der Lösungsprodukte in der Flüssigkeit, die ein Phosphatglas umgibt, zu demonstrieren, wurde die Auflösungsgeschwindigkeit der oben genannten Glassorten unter verschiedenen Bedingungen untersucht.
• Die Auflösungsgeschwindigkeiten wurden bestimmt durch Messung des Gewichtsverlustes einer Probe. Es wurden einfach Proben nach vorbestimmten Zeitintervallen der Lösung entnommen und mit Papiertuch trockengetupft.
• Fig. 4 zeigt in graphischer Darstellung das Verhältnis zwischen der Auflösungsgeschwindigkeit R (mg cm&supmin;²h&supmin;¹) bei 38ºC und mol-% P&sub2;O&sub5; für eine Reihe Glaszusammensetzungen. Die Auflösungsgeschwindigkeit wurde dadurch bestimmt, daß Proben in eine offene Nylontasche in Flüssigkeit eingebracht wurden. Die Menge P&sub2;O&sub5; variierte zwischen 30 und 55 mol-%. Die Menge CaO der Zusammensetzung war konstant 23 mol-% und der Rest jeder Zusammensetzung umfaßte Na&sub2;O.
• Die graphische Darstellung zeigt das Ergebnis mit fließendem destilliertem Wasser und stehendem destilliertem Wasser. Der pH-Wert variierte zwischen Grenzen von pH 5 bis 8 entsprechend der Wirkung u.a. von in Wasser gelöstem CO&sub2; aus der Atmosphäre, und Ionenkonzentrationen.
• Bei fließendem destillierten Wasser zeigten alle Glas zusammensetzungen ein gesteuertes Auflösungsverhalten, d.h. der Wert für R war reproduzierbar und eine eindeutige Funktion der Glaszusammensetzung. Das ergibt sich daraus, daß genügend Polyphosphationen zur Komplexierung der geringen Mengen an Ionen vorhanden ist, also jenen die aus dem Glas austreten und es wird eine zeitunabhängige steady-state-Auflösungsgeschwindigkeit festgestellt.
• Bei stehendem (statischem) destilliertem Wasser variiert der R- Wert in einer grobähnlichen Weise wie derjenige bei fließendem destilliertem Wasser, aber er ist vermindert, da eine höhere Konzentration an M&spplus;&spplus;-Ionen an der Oberfläche des Glases vorhanden sein wird, die zur Bildung von Phosphaten führt, welche die Auflösung inhibieren.
• Somit kann das Auflösungsverhalten eines Phosphatglases durch Auswahl der Zusammensetzung, in Relation zu der Umgebung in der es zum Einsatz gelangen soll, beeinflußt werden.
• Obgleich nicht durch eine graphische Darstellung veranschaulicht, haben wir festgestellt, daß in fließendem Leitungswasser der Wert für R eine Größenordnung oder darüber hinaus geringer ist als der Wert in fließendem destilliertem Wasser bei Glassorten der gleichen Zusammensetzung. Dieser Wert kann unter bestimmten Bedingungen mit dem Ablauf der Zeit sich verändern und solche Veränderungen können abrupt sein. Das ist möglicherweise auf das Vorhandensein von freien M&spplus;&spplus;-Ionen in der flüssigen Schicht benachbart zu der Glasoberfläche zurückzuführen, die mit den ortho- und pyro-Phosphationen, die von der Glasoberfläche abgegeben werden, reagieren unter Bildung von Verbindungen mit einem geringen Löslichkeitsprodukt. Die Bildung dieser Verbindungen kann zu einem kontinuierlichen Film führen, der auf dem Glas abgeschieden wird und der geschwindigkeitsbestimmende Prozeß wird die Diffusion durch diese wenig durchlässige Schicht. Abrupte Veränderungen können dann auftreten, wenn es eine Veränderung des Zusammenhalts des Films gibt. Wir gehen davon aus, daß ein Filmbildung auftritt, wenn das Wasser genügend hart ist, so daß es zu einem kontinuierlichen Nachschub an M&spplus;&spplus; Ionen an das Glas hin kommt im Überschuß gegenüber der Möglichkeit der von dem Glas freigesetzten Polyphosphate die Ionen unter Bildung löslicher Komplexe zu komplexieren. In einem begrenzten Volumen von hartem Wasser ist das Verhalten abhängig von dem Wert der Auflösungsgeschwindigkeit R und die extremste Verhaltensart wird bei Glassorten beobachtet, bei denen die Auflösungsgeschwindigkeit geringer als 0,1 mg/cm² h ist. Der Wert R fällt mit dem Aufbau eines unlöslichen Phosphatfilmes und verbleibt bei dieser verminderten Geschwindigkeit bis genügend Polyphosphationen aus dem Glas gelöst werden, um als M&spplus;&spplus;-Ionen, die in der Lösung vorhanden sind, zu komplexieren.
• Im Falle eines Glases mit einem P&sub2;O&sub5;-Gehalt von 44 wenn das Glas hartem Wasser ausgesetzt wird, bis 45 mol-% und sehr geringem R-Wert, kann der Oberflächenfilm für sehr lange Zeiträume verbleiben, wegen der geringen Geschwindigkeit der Freisetzung von polyphosphatkomplexierenden Ionen in die Lösung. Deshalb sollte man Sorgfalt walten lassen bei der Auswahl von Glas zum Einsatz unter Hartwasserbedingungen und Wahl einer Zusammensetzung mit einem R-Wert größer als etwa 0,1 der Größenordnung nach, um solche Effekte zu vermeiden. Das kann bedeuten, daß man eine Vorrichtung mit einer größeren Glasdicke einsetzt, um eine bestimmte zurückliegende Zeit zu erhalten, bevor ein aktives Material freigesetzt wird. Alternativ können Polyphosphationen aus anderen Quellen vorgesehen werden, so eine überschießende Bereitstellung eines Glases mit einer Zusammensetzung, die so ausgewählt ist, daß sie eine passende Freisetzung von Polyphosphationen ermöglicht, um Ca&spplus;&spplus; und Mg&spplus;&spplus;-Ionen, die anfänglich in der stationären Flüssigschicht vorhanden sind zu komplexieren. Dies kann dadurch geschehen, daß man feste Stäbchen oder Glaskörnchen als integraler Bestandteil der Vorrichtung kombiniert.
• Fig. 5 zeigt in graphischer Darstellung das Verhältnis zwischen dem Gewichtsverlust (in mg) und der Auslaugzeit (in h) eine Reihe von fünf flachen Knöpfen, die aus Glas einer Zusammensetzung in mol-% P2O5 40, CaO 22, Na2O 38 bestanden. Die Glasknöpfe wurden in einer Dicke von 2 bis 4 mm von einem Stab von etwa 1 cm Durchmesser abgeschnitten und wurden aufrecht in 40 ml ungerührtem Lösungsmittel bei 38ºC gehalten. Dies wurde durch Stützung der Knöpfe zwischen zwei Pins eines Gummispunds erreicht. Das Lösungsmittel ist Wasser, in vier Fällen destilliertes Wasser, enthaltend eine ausgewählte anfängliche Konzentration der Lösungsprodukte des untersuchten Glases und in einem Fall Leitungswasser (Härte 340 ppm Ca&spplus;&spplus;).
• Die Lösung war statisch und die Konzentration der Auflösungsprodukte erhöhte sich mit der Zeit.
• Die graphischen Darstellungen zeigen, daß mit P&sub2;O&sub5; bei 40 mol-% mit relativ niedrigem anfänglichen Konzentrationen an Auflösungsprodukten (d.h. anfängliche Konzentrationen von 125, 320 und 3125 mgl&supmin;¹), die Auflösungsgeschwindigkeit R (die in Beziehung steht zu der Steigung der Linien) anfänglich hoch war, aber abfiel, sobald die Konzentration der Lösungsprodukte mit der Zeit zunahm. Auch gibt es keinen Konzentrationsbereich, bei dem R unabhängig von der Lösungskonzentration ist. Bei einer hohen anfänglichen Konzentration der Auflösungsprodukte (das ist eine anfängliche Konzentration von 10 000 mgl&supmin;¹) und Leitungswasser, ist die Auflösungsgeschwindigkeit R zu gering für einen praktischen Einsatz. Die Geschwindigkeit wird durch die Diffusion des Wassers und der Auflösungsprodukte durch den unlöslichen Phosphatfilm, der sich auf der Glasoberfläche bildet, begrenzt.
• Somit kann die Auflösungsgeschwindigkeit eines Phosphatglases mit 40 mol-% P&sub2;O&sub5; in Abhängigkeit von der Konzentration der Auflösungsprodukte in der wäßrigen Lösung stark variieren.
• Fig. 6 zeigt in graphischer Darstellung das Verhältnis zwischen dem Gewichtsverlust und der Auslaugzeit (in h) bei 38ºC für eine Reihe von fünf Knöpfen, die ähnlich zu den zuvor beschriebenen aus Glas hergestellt wurden, und die eine konstante Menge von P&sub2;O&sub5;, nämlich 45 mol-% enthielten, und eine konstante Gesamtmenge von MO (wobei MO = CaO + MgO) mit 18 mol-% und Na&sub2;O mit 37 mol-%. Das Glas wurde hinsichtlich des MO-Gehalts variiert von lediglich CaO bis CaO mit 10 mol-% und MgO mit 8 mol-%, wobei CaO durch MgO in 2 mol-%-Schritten ausgetauscht wurde. Die Knöpfe wurden nach dem Anätzen anfänglich in 40 ml Leitungswasser gesetzt, das 1 g/l an Lösungsprodukten enthielt und dies wurde im wesentlichen über 100 h konstant gehalten, dann wurde die Konzentration auf im wesentlichen konstante 2 g/l für den Rest des Experiments gesteigert. Die Lösung war statisch.
• Fig. 6 zeigt, daß bei einer steten Konzentration der Auflösungsprodukte der Wert R mit der Menge an MgO und CaO in dem Glas variiert. Die Fig. zeigt auch, daß R (welcher Bezug hat zu der Steigung jeder Linie) im wesentlichen bei jedem Glas konstant ist, bei jeder untersuchten Konzentration an Auflösungsprodukten. Die geringe Abweichung der Auflösungsgeschwindigkeiten bei den zwei verschiedenen Konzentrationen ergibt sich aus einem Wechsel des pH-Wertes der Lösung, die mit der Konzentration variieren kann und ebenfalls von der eingesetzten Glaszusammensetzung abhängt. Somit ergibt sich für eine Phosphatglaszusammensetzung mit 45 mol-% P&sub2;O&sub5;, daß die Auflösungsgeschwindigkeit R nicht substantiell infolge veränderter Konzentrationen der Auflösungsprodukte in der wäßrigen Lösung variiert.
• Fig. 7 und 8 sind graphische Darstellungen, die das Verhältnis zwischen dem Gewichtsverlust (in mg) und der Auslaugzeit (in h) für eine weitere Reihe von fünf Knöpfen unter verschiedenen jeweiligen Auflösungsbedingungen zeigt.
• In dem Experiment zu der Fig. 7 wurde eine Reihe von fünf Knöpfen hergestellt, wobei die Knöpfe eine Glassorte umfaßten, die eine konstante Menge P&sub2;O&sub5; mit 45 mol-% enthielt und eine Menge an CaO, die in 2 mol-%-Schritten von 17 bis 25 mol-% variierte, verbunden mit einem Abfall des Na&sub2;O-Gehalts von 38 mol-% bis 30 mol-%. Die Knöpfe wurde in 40 ml destilliertem Wasser gegeben, das 10 g/l einer fixierten anfänglichen Menge an Lösungsprodukten enthielt, und es wurde das Gewicht in mg gegen die Zeit gemessen. Die Konzentration an Auflösungsprodukten wurde im wesentlichen konstant gehalten. Die Flüssigkeit war statisch. Die Ergebnisse wurde aufgetragen als Gewichtsverlust gegen die Zeit bei jedem Glas und die Auflösungsgeschwindigkeit (R) wurde berechnet.
• In dem Experiment zur Fig. 8 wurde ein weiterer Satz von fünf Knöpfen, die gleichen wie in dem Experiment dessen Ergebnisse in der Figur 7 wiedergegeben sind, unter Bedingungen untersucht, bei denen die Knöpfe in 40 ml destilliertem Wasser eingetragen wurden, ohne daß Änderungen der wäßrigen Lösung während der Messungen vorgenommen wurden, so daß sich Auflösungsprodukte in der Lösung ansammelten. Die Lösung war statisch. Der Gewichtsverlust in mg wurde gegen die Zeit aufgetragen und es wurde die Auflösungsgeschwindigkeit (R) für jedes Glas berechnet.
• Die Fig. 7 und 8 zeigen, daß bei einem Phosphatglas mit einem Gehalt von 45 mol-% P&sub2;O&sub5; die Auflösungsgeschwindigkeit für irgendein vorgegebenes Glas unter irgendeiner der Bedingungen im wesentlichen konstant ist (d.h. der Gradient an jeder Linie ist im wesentlichen konstant, abgesehen von einer anfänglichen Startperiode, bevor ein steady state-Zustand erreicht wird). Diese Fig. zeigen auch, daß für irgendeine gegebene Glaszusammensetzung, enthaltend 45 mol-% P&sub2;O&sub5; der Wert für R im westentlichen der gleiche ist, gleich ob die Auflösungsprodukte mit einer konstanten Konzentration (Fig. 7) verbleiben oder man diese Konzentration mit fortschreitender Auflösung steigen läßt (Fig. 8). Somit haben Phosphatglassorten mit 45 mol-% P&sub2;O&sub5; Auflösungsgeschwindigkeiten, die relativ unabhängig von der Konzentration der Auflösungsprodukte in der wäßrigen Lösung sind.
• Die in den Fig. 7 und 8 gezeigten anfänglichen Startperioden, bei denen der Gradient nicht linear ist, ergibt sich aus dem anfänglichen Zustand der Glasknöpfe. Wenn die Glasknöpfe von einem Stab geschnitten werden, werden diese Knöpfe Unregelmäßigkeiten an der geschnittenen Oberfläche aufweisen. Der Einfluß solcher Unregelmäßigkeiten auf die Auflösungsgeschwindigkeit wurde untersucht, indem zwei Proben der gleichen Glaszusammensetzung hergestellt wurden. Eine Probe wurde geschnitten und die andere wurde angeätzt bevor sie in die Lösung eingetaucht wurde, wobei die Dicke des Knopfes um wenigstens 0,2 mm, wie gemessen durch ein Mikrometer, vermindert wurde, wobei Unregelmäßigkeiten der geschnittenen Oberfläche entfernt wurden. Jeder Probenknopf hatte die gleiche Glaszusammensetzung in mol-%; P&sub2;O&sub5; 45, MgO 2, CaO 14 und Na&sub2;O 39. Die Knöpfe wurden in 40 ml destilliertem Wasser bei 38ºC eingetaucht, wobei keine Änderung der aufgelösten Produktzusammensetzung während der Messungen vorgenommen wurde, so daß Auflösungsprodukte sich in der Lösung ansammeln konnten. Die Ergebnisse werden in der Fig. 9 gezeigt, die in graphischer Darstellung das Verhältnis zwischen Gewichtsverlust (in mg) und Auslaugzeit (in h) wiedergibt.
• Fig. 9 zeigt in einfacher Weise, daß ein Glas, wenn es geätzt wird, um eine rauhe Oberfläche zu entfernen nicht zu einer hohen anfänglichen Auflösungsgeschwindigkeit führt und daß die Gleichgewichtswerte für R für jedes Glas die gleichen sind. Dies zeigt, daß für eine gesteuerte Auflösung es wichtig ist, die anfänglich hohe Geschwindigkeit zu beachten, die beim Einsatz von Glassorten mit beschädigten Oberflächen nicht vermieden werden kann. Dies ist konsistent mit Fig. 7 und 9, in denen eine anfänglich hohe Auflösungsgeschwindigkeit, wiedergegeben durch den gekrümmten Teil der Kurven, zu erklären ist, durch das Vorhandensein geschnittener Oberflächen der Knöpfe.
• Die Fig. 10a bis 10g sind graphische Darstellungen, die das Verhältnis zwischen der Auflösungsgeschwindigkeit (in mg cm&supmin;²h&supmin;¹) bei 38º und den Logarithmus der Konzentration der Lösungsprodukte (in mg 1&supmin;¹) für eine Vielzahl von löslichen Phosphatglaszusammensetzungen zeigt. Fig. 10 a demonstriert, daß mit P&sub2;O&sub5; mit 40 mol-% bei steigender Konzentration der Auflösungsprodukte mit der Zeit ein Abfall des R-Wertes auftritt und es keinen Konzentrationsbereich gibt, bei dem R unabhängig von der Lösungskonzentration ist. Dies ist konsistent mit den drei oberen Linien in Fig. 4. Somit ist es, falls man eine konstante Auflösungsgeschwindigkeit bei einem 40 mol-% P&sub2;O&sub5;- Glas wünscht, erforderlich den Aufbau der Konzentration von Auflösungsprodukten in dem Bereich der Glasoberfläche zu vermeiden und die Konzentration bei einem Wert zu halten, bei dem die gewünschte Auflösungsgeschwindigkeit erhalten werden kann. Es ist ganz klar bevorzugt, falls möglich, das Arbeiten in diesem Glaszusammensetzungsbereich zu vermeiden, wenn nicht eine genaue Steuerung der Konzentration der Auflösungsprodukte erreicht werden kann und das Glas die gewählte Auflösungsgeschwindigkeit unter diesen Bedingungen hat. Eine Situation bei der es möglich wäre, mit einem Glas von etwa 40 mol-% P&sub2;O&sub5; zu arbeiten, ist gegeben, wenn das Wasser natürlicherweise weich oder künstlich weich gemacht wurde, so daß es im wesentlich frei von Calcium- und Magnesiumionen ist.
• Wenn die Glaszusammensetzung im Bereich von 40 bis etwa 44 mol-% P&sub2;O&sub5; variiert, ist das Erfordernis einer sorgfältig gesteuerten spezifischen Konzentration der Auflösungsprodukte vermindert und es ist möglich, eine im wesentlichen gesteuerte Auflösungsgeschwindigkeit über einen Konzentrationsbereich zu erhalten.
• Wenn die Glaszusammensetzung 44 mol-% P&sub2;O&sub5; und darüber erreicht, gibt es einen ziemlich großen Konzentrationsbereich der immer noch eine im wesentlichen konstante Auflösungsgeschwindigkeit ermöglicht.
• Die Fig. 10 b bis 10 g zeigen, daß mit Glassorten verschiedener Zusammensetzung zwischen 44,8 und 49 mol-% P&sub2;O&sub5; die Auflösungsgeschwindigkeit im wesentlichen mit variierender Konzentration der Auflösungsprodukte in der Lösung über einen bestimmten Konzentrationsbereich konstant ist. Dies wird durch den flachen Bereich der Kurve wiedergegeben. Es sollte festgehalten werden, daß der tatsächliche Wert für R stark zwischen den verschiedenen Glaszusammensetzungen variiert.
• Fig. 11 ist eine graphische Darstellung, die das Verhältnis zwischen mol-% P&sub2;O&sub5; der Glaszusammensetzung der Fig. 10a bis 10g und dem Logarithmus der Konzentration zeigt - der Graph wurde zusammengestellt aus den Daten der Fig. 10a bis 10g. Es kann gezeigt werden, daß es bei jeder Glaszusammensetzung einen Konzentrationsbereich gibt, bei dem R unabhängig (± 5 %) von der Konzentration ist, wobei jeder Bereich jeweils durch eine horizontal gerade Linie wiedergegeben wird. Die horizontalen geraden Linien zusammen definieren eine ungefähre Fläche, die schraffiert gezeigt ist, die eine Region definiert, in der für irgendeine vorgegebene P&sub2;O&sub5; Molmenge der R-Wert im wesentlichen nicht über dem relevanten Konzentrationsbereich variiert. Somit ist es bei der Gestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur gesteuerten Freigabe bei Auswahl eines bestimmten Molprozentsatzes P&sub2;O&sub5; der Glaszusammensetzung möglich, einen Bereich zu bestimmen, in dem die Vorrichtung eingesetzt wird, um eine im wesentlichen konstante Auflösungsgeschwindigkeit zu erhalten. Wie Fig. 11 zu entnehmen ist, wird der Bereich in dem R konstant ist, in seiner Größe begrenzt, wenn sich der Wert für P&sub2;O&sub5; 50 mol-% nähert, und wenn P&sub2;O&sub5; 40 mol-% erreicht, wird der Bereich verschwindend klein.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Abgabe eines Materials an ein wäßriges Medium, wobei die Vorrichtung einen löslichen Teil aufweist, der geeignet ist, sich bei der Anwendung in einem wäßrigen Medium zu lösen und dadurch in das wäßrige Medium ein Material abzugeben, das in der Vorrichtung enthalten ist, wobei der lösliche Teil ein lösliches Phosphatglas mit einem P&sub2;O&sub5;-Gehalt von 40 bis 50 mol-% umfaßt, sowie ein Rückhaltemittel, das sich in der Nähe des löslichen Teils befindet und so angeordnet ist, daß es bei der Anwendung eine stationäre flüssige Schicht zwischen dem löslichen Teil und den Rückhaltemitteln einsperrt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das lösliche Phosphatglas einen P&sub2;O&sub5;-Gehalt von 44 bis 48 mol-% aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, deren löslicher Teil geeignet ist, eine Barriere zwischen dem erwähnten Material und der wäßrigen Lösung zu bilden, wobei die Barriere als Ergebnis ihrer Auflösung über einen bestimmten Zeitraum aufgebrochen wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Barriere eine Schicht aus löslichem Phosphatglas (1) umfaßt, die eine Wand einer das erwähnte Material (10) enthaltenden Kammer definiert, und das Rückhaltemittel eine im Abstand von der Trennschicht angeordnete perforierte Platte (3) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, deren löslicher Teil mindestens einen Teil aus einem abgeschmolzenen Kapillarröhrchen aus löslichem Phosphatglas (27) aufweist, das dieses

Material (33) enthält, und wobei die Vorrichtung eine Kapillar- Halterung (21, 22) aufweist mit einem Durchlaß (25, 26), der die Kapillare aufnimmt, und das Rückhaltemittel mindestens einen Teil der Halterung ausmacht, die den Durchlaß definiert, wobei der mindestens eine Teil der Halterung an den mindestens einen Teil der Kapillare angrenzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der das Rtickhaltemittel ein Paar gegenüberliegender Kanten (35, 36) eines länglichen Schlitzes (30, 31) des Durchlasses umfaßt, und der lösliche Teil ein Paar längliche Bereiche der Kapillare umfaßt, die an die Kanten angrenzen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, bei der die Kapillar-Halterung zwei Durchlässe (25, 26) aufweist, von denen jeder eine Kapillare aufnimmt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der je ein Durchlaß (25, 26) in einem jeweiligen Arm der Kapillar-Halterung (21, 22) vorgesehen ist und die ferner ein Gelenk (28) aufweist, das die beiden Arme verbindet und so ausgebildet ist, daß es eine Bewegung der Arme zwischen benachbarten und voneinander entfernten Stellungen ermöglicht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der der lösliche Teil mindestens einen umlaufenden Teil einer abgeschmolzenen Kapillare aus löslichem Phosphatglas (40) umfaßt, in der dieses Material (41) eingeschlossen ist, und das Festhaltemittel mindestens einen Ring (42) aufweist, der einen jeweiligen löslichen Teil umgibt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, deren Ring aus Kautschuk besteht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, die ferner eine Kapillar-Halterung mit einem Durchlaß aufweist, der die Kapillare aufnimmt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, deren Kapillar-Halterung zwei Durchgänge aufweist, von denen jeder eine Kapillare aufnimmt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der ein Durchlaß in einem jeweiligen Arm der Kapillar-Halterung vorgesehen ist und die ferner ein Gelenk aufweist, das zwischen den beiden Armen angebracht ist und eine Bewegung der Arme zwischen benachbarten und voneinander entfernten Stellungen ermöglicht.

14. Verfahren zum steuerbaren Lösen eines löslichen Phosphatglases in einem wäßrigen Medium, bei dem das lösliche Phosphatglas einen P&sub2;O&sub5;-Gehalt von 40 bis 50 mol-% aufweist und bei dem Verfahren das lösliche Phosphatglas einem wäßrigen Medium ausgesetzt wird und ein Rückhaltemittel in der Nähe des Glases angeordnet wird, das eine stationäre flüssige Schicht einsperrt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das lösliche Phosphatglas einen P&sub2;O&sub5;-Gehalt von 44 bis 48 mol-% aufweist.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, bei dem das Glas eine Barriere zwischen einem an das wäßrige Medium abzugebenden Material und dem wäßrigen Medium bildet, wobei die Barriere aufgrund ihrer Lösung in einem speziellen Zeitraum aufbricht.