DE69402204T2

DE69402204T2 - Dichtung für aerosolspender

Info

Publication number: DE69402204T2
Application number: DE69402204T
Authority: DE
Inventors: Oh-Seung Kwon
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1993-07-28
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 2014-06-18
Also published as: AU7209894A; JPH09500855A; DE69402204D1; EP0710209B1; EP0710209A1; HK1008000A1; AU681172B2; WO1995003984A1; CA2167696A1; US5474758A

Description

Technisches Feld

Diese Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Abgabe von Aerosolen. In einem anderen Aspekt betrifft diese Erfindung Dichtungselemente. In einem weiteren Aspekt betrifft diese Erfindung Dichtungselemente zur Verwendung in Vorrichtungen zur Abgabe vun Aerosolen.

Beschreibung des verwandten Fachgebiets

Die weitere Verwendung von Aerosolrezepturen, die herkömmliche Fluorchlorkohlenwasserstoff-Treibgase aufweisen, steht aufgrund des Verdachts, daß diese Treibgase beim atmosphärischen Ozonabbau eine Rolle spielen, zur Diskussion. Demzufolge werden Zusammensetzungen auf der Basis von alternativen Treibgasen wie HFC-134a (1,1,1,2-Tetrafluorethan) und HFC-227 (1,1,1,2,3,3,3-Heptafluorpropan) entwickelt, um jene herkömmlichen Treibgase zu ersetzen, von denen man glaubt, daß sie zu einem atmosphärischen Ozonabbau beitragen.
Behälter für Aerosolrezepturen weisen im allgemeinen einen mit einem Ventilring gekoppelten Phiolenkörper auf. Der Ventilring weist einen Ventilschaft auf, durch welchen die Rezeptur verteilt wird. Im allgemeinen weist der Ventilring eine Kautschukventildichtung (ein Diaphragma) auf, die eine Hin- und Herbewegung des Ventilschafts erlauben soll, während sie gleichzeitig ein Lecken des Treibgases aus dem Behälter verhindern soll. Diese Kautschukventildichtungen sind allgemein aus warmausgehärteten Kautschuken wie Butylkautschuk, Butadien-Acrylnitril-Kautschuken ("Buna"-Kautschuken) und Neopren (Polychlorisopren) hergestellt, die, bevor sie zu Ventildichtungen geformt werden, mit Vulkanisierungsmitteln gemischt werden.
Es ist festgestellt worden, daß einige herkömmliche Vorrichtungen zur Abgabe von Aerosolen bei einer Verwendung in Verbindung mit HFC-134a oder HFC-227 eine verminderte Leistung zeigen. Die Wahl geeigneter Materialien zur Verwendung als Diaphragmen für die Aufnahme von Aerosolrezepturen auf der Basis dieser alternativen Treibgase wird durch die Wechselwirkungen zwischen dem Dichtungsmaterial und den Rezepturkomponenten, einschließlich des Treibgases, kompliziert. Herkömmliche Vorrichtungen, die Diaphragmen aus Neopren (Polychlorpren), Butylkautschuk oder Butadienacrylnitril-"Buna"- Kautschuken haben, erlauben ein beträchtliches Lecken von HFC-134a oder HFC-227 aus einigen Rezepturen mit der Zeit. Insbesondere in kleinvolumigen Rezepturen, wie pharmazeutischen Rezepturen zur Verwendung in der Inhalationstherapie, kann dieses Lecken eine beträchtliche Zunahme der Konzentration des aktiven Inhaltstoffs in der Rezeptur verursachen, was eine Abgabe einer falschen Dosis zur Folge haben kann. Ferner neigt bei einigen Rezepturen der Ventilschaft dazu, während des Betätigungszyklus steckenzubleiben, anzuhalten oder zu schleifen.
Bestimmte thermoplastische Elastomere haben als verbesserte Dichtungsmaterialien in Aerosolbehältern Verwendung gefunden. Zum Beispiel sind Ventildichtungen, die bestimmte Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol-Block-Coploymere aufweisen, in der auf den vorliegenden Anmelder übertragenen und gieichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung 07/878,041 offenbart.
Die WO-A-9211190 offenbart eine Vorrichtung zur Abgabe eines Aerosols mit: einem Ventilschaft, einem Diaphragma mit Wänden, die eine Diaphragmaöffnung umgrenzen, und einem Gehäuseteil mit Wänden, die eine Gehäuseöffnung umgrenzen, wobei der Ventilschaft durch die Diaphragmaöffnung und die Gehäuseöffnung hindurchführt und in gleitendem dichtendem Eingriff mit der Diaphragmaöffnung ist, und wobei das Diaphragma diahtendem Eingriff mit dem Gehäuseteil ist und ein statistisches Polyolefincopolymer aufweist, das etwa 80 bis etwa 95 Molprozent Ethylen und insgesamt etwa 5 bis etwa 20 Molprozent 1-Buten aufweist.
Diese Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Abgabe eines Aerosols bereit, mit: einem Ventilschaft, einem Diaphragma mit Wänden, die eine Diaphragmaöffnung umgrenzen, und einem Gehäuseteil mit Wänden, die eine Gehäuseöffnung umgrenzen, wobei der Ventilschaft durch die Diaphragmaöffnung und die Gehäuseöffnung hindurchführt und in gleitendem dichtendem Eingriff mit der Diaphragmaöffnung ist, und wobei das Diaphragma in dichtendem Eingriff mit dem Gehäuseteil ist und ein statistisches Polyolefincoplymer aufweist, das etwa 80 bis etwa 95 Molprozent Ethylen und insgesamt etwa 5 bis etwa 20 Molprozent 1-Buten aufweist, wobei das Diaphragma ein Gemisch aufweist, mit:
(a) 100 Gewichtsteilen des statistischen Polyolefincoplymers, und
(b) mindestens 10 Gewichtsteilen eines thermoplastischen Elastomers, das ein Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol-Blockcopolymer aufweist, auf der Basis von 100 Gewichtsteilen Polyolefin,
und wobei das Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol-Blockcoplymer gleichmäßig innerhalb des Polyolefins verteilt ist. Das Gemisch hat vorzugsweise eine Shore-A-Härte von 65 bis 85.
Diese Erfindung stellt auch eine Dosierungsvorrichtung zur Abgabe eines Aerosols bereit, die zusätzlich zu dem oben diskutierten Ventilschaft, Diaphragma und Gehäuseteil eine Reservoirdichtung mit Wänden, die eine Reservoirdichtungsöffnung umgrenzen, und ein Dosierreservoir aufweist, das ein vorgegebenes Volumen und ein Einlaßende, eine Einlaßöffnung, und ein Auslaßende hat, wobei das Auslaßende in einem dichtendem Eingriff mit dem Diaphragma ist, der Ventilschaft durch die Einlaßöffnung und die Reservoirdichtungsöffnung hindurchführt und in gleitendem Eingriff mit der Reservoirdichtungsöffnung ist, und die Reservoirdichtung in gleitendem Eingriff mit dem Einlaßende des Dosierungsreservoirs ist, und wobei der Ventilschaft zwischen einer ausgedehnten geschlossenen Position, in welcher das Einlaßende des Dosierungsreservoirs offen und das Auslaßende geschlossen ist, und einer zusammengedrückten offenen Position bewegbar ist, in welcher das Einlaßende des Dosierungsreservoirs im wesentlichen dicht verschlossen und das Auslaßende offen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umgrenzt das Gehäuseteil eine Rezepturkammer, und in einer weiter bevorzugten Ausführungsform enthält die Rezepturkammer eine Aerosolrezeptur, die ein Treibgas aufweist, wobei das Treibgas 1,1,1,2-Tetrafluorethan oder 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluorpropan aufweist.
Diese Erfindung stellt auch eine Vorrichtung zur Abgabe eines Aerosols bereit, mit: einem Ventilschaft, einem Diaphragma wie oben definiert und mit Wänden, die eine Diaphragmaöffnung umgrenzen, und einem Gehäuseteil mit Wänden, die eine Rezepturkammer und eine Gehäuseöffnung umgrenzen, wobei der Ventilschaft durch die Diaphragmaöffnung und die Gehäuseöffnung hindurchführt und in gleitendem dichtendem Eingriff mit der Diaphragmöffnung ist, und wobei das Diaphragma in dichtendem Eingriff mit dem Gehäuseteil ist, wobei die Vorrichtung in ihrer Rezepturkammer eine medizinische Aerosolrezeptur enthält, und wobei das Diaphragma gegenüber Dimensionsänderungen stabil ist, wenn es der Aerosolrezeptur ausgesetzt ist.
Vorrichtungen dieser Erfindung finden insbesondere in Verbindung mit Aerosolrezepturen Verwendung, die HFC-134a oder HFC-227 als Treibgas enthalten. Insbesondere vermeiden oder minimieren die Vorrichtungen der Erfindung das Auftreten einer "Seitenströmung", wobei beim Sprühen das Treibgas durch die Grenzschicht zwischen dem Diphragma und dem Ventilschaft leckt. Ebenso sind in Vorrichtungen der Erfindung für einige Rezepturen Lecken und reibungslose Betätigung verbessert, verglichen mit Vorrichtungen, die herkömmliche Diaphragmen aus warmausgehärteterem Kautschuk enthalten.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Zeichnung ist durch FIG. 1 und 2 vertreten.
FIG. 1 ist eine teilweise im Querschnitt gezeigte Ansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung der Erfindung, wobei der Ventilschaft in der nicht gedrückten bzw. ausgedehnten geschlossenen Position ist.
FIG. 2 ist eine teilweise im Querschnitt gezeigte Ansicht der in FIG. 1 dargestellten Ausführungsform, worin der Ventuschaft in der gedrückten bzw. zusammengedrückten offenen Position ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Wie hierin verwendet, bedeutet der Ausdruck "stabil gegenüber Dimensionsänderungen, wenn 1,1,1,2-Tetrafluorethan ausgesetzt", daß ein Diaphragma mit einer Dicke von ungefähr 1,0 mm (0,040 Inch), einem Innendurchmesser von ungefähr 2,5 mm (0,010 Inch) und einem Außendurchmesser von ungefähr 8,6 mm (0,34 Inch) seinen ursprünglichen Innen- und Außendurchmesser innerhalb 8 Prozent (oder weniger, wenn ein geringerer Prozentsatz angegeben ist) beibehalten wird, wenn es für 21 Tage bei 20ºC in 1,1,1,2-Tetrafluorethan getränkt (d.h. eingetaucht) wird und gemäß dem nachstehend ausgeführten Quellungstestverfahren analysiert wird. Ebenso wird in der gleichen Weise ein Material als stabil gegenüber Dimensionsänderungen, wenn anderen Substanzen (z.B. HFC-227 oder einer Aerosolrezeptur) ausgesetzt, definiert, jedoch unter Verwendung der speziellen Substanz als durchtränkende Flüssigkeit.
Um ein Lecken von Treibgasen oder anderen Rezepturkomponenten, insbesondere von Treibgasen wie 1,1,1,2-Tetrafluorethan und 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluorpropan aus einer dicht verschlossenen Kammer zu minimieren und/oder zu verhindern, stellt diese Erfindung eine Vorrichtung mit einem Dichtungselement bereit. Das Dichtungselement ist in der Form eines Diaphragmas zur Verwendung in Verbindung mit einer Aerosolrezeptur, vorzugsweise einer pharmazeutischen Aerosolrezeptur, und zeigt bei einem Test gemäß dem nachstehend ausgeführten Leckratetestverfahren vorzugsweise eine Leckrate von weniger als ungefähr 500 mg/Jahr, stärker bevorzugt von weniger als ungefähr 300 mg/Jahr.
Ein Dichtungselement zur Verwendung in einer Vorrichtung der Erfindung weist ein Gemisch mit einer Polyolefinkomponente auf. Diese Komponente weist ein Copolymer von ungefähr 80 bis ungefähr 95 Molprozent Ethylen und insgesamt ungefähr 5 bis ungefähr 20 Molprozent 1-Buten auf. Diese statistischen Copolymere haben vorzugsweise eine Dichte zwischen ungefähr 0,87 g/cm³ und ungefähr 0,92 g/cm³. Die Shore-A-Härte liegt vorzugsweise zwischen ungefähr 40 und ungefähr 95, stärker bevorzugt zwischen ungefähr 50 und ungefähr 75. Der bevorzugte Schmelzindexbereich ist ungefähr 0,8 g/10 min bis ungefähr 2, g/10 min (ASTMD 1238).
Ein bevorzugtes Material ist "FLEXOMER " DFDB 1085 Polyolefin (Union Carbide), das ein Copolyiner von ungefähr 80 Molprozent Ethylen und ungefähr 20 Molprozent 1-Buten aufweist, eine Dichte von 0,884 g/cm³ (ASTM D-1505) und einen Schmelzindex von ungefähr 0,8 g/10 min (ASTM D 1238) hat.
Andere für einen Einschluß in dem Polyolefin geeignete Materialien umfassen: FLEXOMER DFDA 1138 NT Polyolefin (kommerziell erhältlich von Union Carbide), ein Polyolefin, das ein Copolymer von ungefähr 91 Molprozent Ethylen und ungefähr 9 Molprozent 1-Buten aufweist und eine Dichte von 0,900 g/cm³ (ASTM D-1505) und einen Schmelzindex von 0,4 g/10 min (ASTM D-1238) hat;
FLEXOMER DFDA 1137 NT7 Polyolefin (kommerziell erhältlich von Union Carbide), ein thermoplastisches Elastomer, das ein Copolymer aus ungefähr 91 Molprozent Ethylen und ungefähr 9 Molprozent 1-Buten aufweist. Dieses Copolymer soll eine Dichte von 0,905 g/cm³ (ASTM D-1505) und einen Schmelzindex von 1,0 g/10 min (ASTM D-1238) haben.
FLEXOMER 1491 NT7 Polyolefin (Union Carbide), das ein Copolymer aus ungefähr 90 Molprozent Ethylen und ungefähr 10 Molprozent 1-Buten aufweist, eine Dichte von 0,900 g/cm³ (ASTM D 1505) und einen Schmelzindex von ungefähr 1,0 g/10 min (ASTM D 1238) hat;
FLEXOMER 9020 NT7 Polyolefin (Union Carbide), das ein Copolymer aus ungefähr 92 Molprozent Ethylen und ungefähr 8 Molprozent 1-Buten aufweist, eine Dichte von 0,905 g/cm³ (ASTM D 1505) und einen Schmelzindex von ungefähr 0,85 g/10 min (ASTM D1238) hat; und
FLEXOMER 9042 NT7 Polyolefin (Union Carbide), das ein Copolymer aus ungefähr 80 Molprozent Ethylen und ungefähr 20 Molprozent 1-Buten aufweist, eine Dichte von 0,900 g/cm³ (ASTM D 1505) und einen Schmelzindex von ungefähr 5,0 g/10 min (ASTM D 1238) hat.
Gemische von zwei oder mehreren der oben beschriebenen Polyolefine können auch verwendet werden.
Geeignete derartige Polyolefine können unter Verwendung von Verfahren, die Fachleuten bekannt sind, erzeugt werden.
Ein Dichtungselement zur Verwendung in einer Vorrichtung der Erfindung weist ebenfalls mindestens 10 Gewichtsteile (auf der Basis von 100 Gewichtsteilen der Polyolefinkomponente) eines Kautschuks auf der ein Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol- Blockcopolymer (SEBS-Copolymer) aufweist. Der Katuschuk weist ferner optional ein Polyolefin, z.B. Polypropylen, auf und weist ferner optional ein Siloxan, beispielsweise Polydimethylsiloxan oder Polymethyloctylsiloxan, auf. Diese Blockcopolymere haben vorzugsweise eine Dichte zwischen ungefähr 0,87 g/cm³ und ungefähr 0,97 g/cm³, stärker bevorzugt zwischen ungefähr 0,89 g/cm³ und 0,91 g/cm³. Die Shore-A-Härte liegt vorzugsweise zwischen ungefähr 40 und ungefähr 95, stärker bevorzugt zwischen ungefähr 50 und ungefähr 75.
Bestimmte geeignete Kautschuke dieser Art sind kommerziell erhältlich. Andere können unter Verwendung von Verfahren erzeugt werden, die Fachleuten bekannt sind und z.B. in den U.S. Patenten No. 4,386,179, 4,481,323 und 4,511, 354, die alle hierin durch Referenz aufgenommen sind, und in Thermoplastic Elastomers, A Comprehensive Review", N.R. Legge et al., Ed., Hanser Publishers, New York, 1987, Seite 47-66 offenbart sind. Bevorzugte Kautschuke sind:
KRATON G Kautschuke (Shell Chemical Co., Houston TX), wie beispielsweise:
KRATON G 1657 Kautschuk, ein Material, das ein SEBS- Copolymer aufweist, das ein Verhältnis Styrol zu Ethylen/ Butylen von 13/87 hat und ungefähr 35% Styrol/Ethylen/Butylen- Diblockcopolymer enthält, wobei das Material eine Shore-A- Härte von 65 hat;
KRATON G-1651 Kautschuk, ein Material, das ein SEBS- Copolymer mit einem Verhältnis Styrol zu Ethylen/Butylen von 32/68 aufweist;
KRATON G-1650 Kautschuk, ein SEBS-Copolymer mit einem Verhältnis Styrol-Ethylen/Butylen von 29/71, mit einer Shore- A-Härte von 75 und einer Brookfield-Viskosität von 8000 cps bei 25ºC (gemessen bei 25 Gew.% reiner Polymerkonzentration);
KRATON G-1652 Kautschuk, ein SEBS-Copolymer mit einem Verhältnis Styrol-Ethylen/Butylen von 29/71, mit einer Shore- A-Härte von 75 und einer Brookfield-Viskosität von 1350 cps bei 25ºC (gemessen bei 25 Gew.% reiner Polymerkonzentration).
C-FLEX R70-001 (Concept Polymer Technologies), ein Material, das ein mit Polypropylen, Dimethylsiloxan und Mineralöl modifiziertes Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol-Blockcoplymer (SEBS-Blockcopolymer) aufweist und eine Dichte von 0,90 g/cm³ und einen Schmelzindex von 0,25 g/ 10 min hat.
C-FLEX R70-051, ein Material, das ein SEBS-Blockcopolymer aufweist, das mit Polypropylen, Mineralöl und Polymethyloctylsilan wie im U.S. Patent No 4,613,640 beschrieben (Deisler et al., die gesamte Offenbarung ist hierin durch Referenz aufgenommen) modifiziert ist, und eine Dichte von 0,90 g/cm³ und einen Schmelzindex von 2,7 g/ 10 min hat.
C-FLEX R70-041, ein Material, das ein mit Polypropylen und Polydimethylsiloxan modifiziertes SEBS-Blockcopolymer mit einer Dichte von 0,90 g/cm³ aufweist.
C-FLEX R70-085, ein Material, das ein mit Polypropylen, Mineralöl und Siloxanen einschließlich Polymethyloctylsiloxan modifiziertes SEBS-Blockcopolymer aufweist und eine Dichte von 0,90 g/cm³ hat.
C-FLEX R70-003, ein Material, das ein mit Polydimethylsiloxan, Polypropylen und Mineralöl modifiziertes SEBS- Blockcopolymer aufweist, mit einer Dichte von 0,90 g/cm³.
C-FLEX R70-026, ein Material, das ein mit Polypropylen, Polydimethylsiloxan und Mineralöl modifiziertes SEBS-Copolymer aufweist, mit einer Dichte von 0,90 g/cm³.
Wenn ein Diaphragma in ein Ventil eingebaut wird und das Ventil auf einen Aerosolbehälter gepreßt wird, wird das Diaphragma zusammengedrückt. Der Kautschuk, der ein SEBS- Colpolymer aufweist, ist in dem Gemisch in einer wirksamen Menge vorhanden, um ein Elastomer mit einer solchen Härte und Elastizität zu ergeben, daß ein Diaphragma mindestens ungefähr 80 Prozent seiner ursprünglichen Dicke beibehalten wird, wenn das Ventil in seine Lage gepreßt wird. Die Menge, die eine wirksame Menge bildet, kann ohne weiteres von Fachleuten gewählt werden und variiert abhängig von dem speziellen Polyolefin und dem speziellen Kautschuk in dem Gemisch. Im allgemeinen jedoch weist das Gemisch mindestens 10 Gewichtsteile des SEBS-Copolymers auf, stärker bevorzugt mindestens 20 Gewichtsteile, und am stärksten bevorzugt mindestens 40 Gewichtsteile.
Die Polyolefinkomponente des Gemisches sorgt für eine semikristalline Kunststoffmatrix, in welcher der Kautschuk im wesentlichen gleichmäßig verteilt ist. In einer im wesentlichen gleichmäßigen Verteilung haben die Kautschukpartikel vorzugsweise eine durchschnittliche Größe von weniger als ungefähr 10 µm, stärker bevorzugt von weniger als 5 µm. Vorzugsweise ist der Kautschuk innerhalb der Polyolefin-Matrix im wesentlichen nicht agglomeriert.
Es ist herausgefunden worden, daß eine übermäßige Ausdehnung oder Kontraktion des Diaphragmas in einem Aerosolventil eine wirkungslose dynamische Dichtung zwischen dem Ventilschaft und dem Diaphragma zur Folge haben kann. Die oben definierten Gemische sind jedoch für formstabil befunden worden, wenn sie 1,1,1,2-Tetrafluorethan oder 1,1,1,2,3,3,3- Heptafluorpropan ausgesetzt sind. Es wird bevorzugt, daß das Gemisch gegenüber einer Dimensionsänderung (wie der Ausdruck oben definiert ist) so stabil ist, daß die Abmessungen des Diaphragmas sich nicht mehr als ungefähr 8%, bevorzugt nicht mehr als ungefähr 5%, und am stärksten bevorzugt nicht mehr als ungefähr 3% ändern.
Die Shore-A-Härte eines Gemisches zur Verwendung in der Erfindung liegt vorzugsweise zwischen ungefähr 65 und ungefähr 85, stärker bevorzugt zwischen ungefähr 75 und 83. Ebenfalls ist bevorzugt, daß das Gemisch eine geeignete bleibende Verformung hat, damit die statische Dichtung zwischen dem Diaphragma und den anderen Komponenten der Vorrichtung (z.B. dem Ventilring und dem Dosierreservoir der in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Vorrichtung) während der Lebensdauer der Vorrichtung ausreichend bleibt. Die bleibende Verformung kann durch ASTM D 395 (aufgenommen durch Referenz) gemessen werden. Werte von weniger als ungefähr 40, stärker bevorzugt weniger als ungefähr 35 und am stärksten bevorzugt weniger als ungefähr 20 sind erwünscht (gemessen bei 70 Stunden, 20 ºC gemäß dem Verfahren B von ASTM D 395).
Polymergemische, aus denen Dichtungselemente hergestellt werden können, können durch herkömmliche, Fachleuten gut bekannte Polymermischtechniken, wie Schneckenextrusion (Einschnecken- oder Doppelschneckenextrusion) oder in einem Mischer erzeugt werden. Es ist jedoch wichtig, daß das zum Mischen der Komponenten verwendete Verfahren eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung des Kautschuks in dem Polyolefin liefert. Im allgemeinen wird das Mischen bei einer Temperatur (z.B. 150ºC bis 250ºC) ausgeführt, die hoch genug ist, um die Polymerkomponenten zum Mischen weich zu machen, aber nicht so hoch, um die Polymerkomponenten abzubauen. Mischen wird für eine Zeit ausgeführt, die ausreichend lang ist, um eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung zu liefern. Spezielle Bedingungen werden je nach den speziellen Komponenten der Mischung variieren und können von Fachleuten gewählt werden.
Diaphragmen können durch herkömmliche, Fachleuten bekannte Verfahren erzeugt werden, wie Formenpressen, Extrusion und Spritzgießen
Die Vorrichtung der Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. FIG. 1 zeigt die Vorrichtung 10, die einen Ventilschaft 12, ein Gehäuseteil 14 und ein Diaphragma 16 aufweist. Das Gehäuseteil hat Wände, die eine Gehäuseöffnung 18 umgrenzen, und das Diaphragma hat Wände, die eine Diaphragmaöffnung 17 umgrenzen. Der Ventilschaft führt durch die Diaphragmaöffnung hindurch und ist mit dieser in gleitendem Eingriff. Das Diaphragma ist ebenfalls in dicht verschließendem bzw. dichtendem Eingriff mit dem Gehäuseteil 14. Das Diaphragma 16 stellt ein Elastomerdichtungselement dar. Ein solches Dichtungselement kann einstückig sein oder kann in der Form mehrerer dünner Schichten sein, die in einem Stapel angeordnet sind.
Die dargestellte Ausführungsform ist eine Vorrichtung zur Verwendung mit pharmazeutischen Rezepturen. Das Diaphragma in der dargestellten Ausführungsform ist einstückig mit einer Dicke, die ausreicht, um eine wirkungsvolle Dichtung mit dem Gehäuseteil zu bilden, vorzugsweise ungefähr 0,125 mm (0,005 Inch) bis ungefähr 1,25 mm (0,050 Inch). Es hat einen Außendurchmesser von ungefähr 8,6 mm (0,340 Inch) und einen Innendurchmesser, der ausreicht, um eine wirkungsvolle Dichtung mit dem Ventilschaft zu bilden. Da Ventilschäfte mit einem Außendurchmesser von ungefähr 2,79 mm (0,110 Inch) üblicherweise verwendet werden, kann ein geeigneter Innendurchmesser des Diaphragmas in dem Bereich von ungefähr 2,03 mm (0,080 Inch) bis ungefähr 2,67 mm (0,105 Inch) liegen. Abmessungen des Diaphragmas, passend für eine Verwendung mit anderen allgemeinen Vorrichtungstypen, können ohne weiteres von Fachleuten gewählt werden.
Der Ventilschaft 12 ist in gleitendem Eingriff mit der Diaphragmaöffnung 17. Eine Schraubenfeder 20 hält den Ventilschaft in einer nicht gedrückten bzw. ausgedehnten geschlossenen Position, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Der Ventilschaft 12 hat Wände, die eine Öffnung 22 umgrenzen, die mit der Auslaßkammer 24 in dem Ventilschaft in Verbindung steht. Der Ventilschaft hat ebenfalls Wände, die einen Kanal 26 umgrenzen.
In der dargestellten Ausführungsform weist das Gehäuseteil 14 eine schalenförmige Fassung 28 und einen Behälterkörper 30 auf und umgrenzt eine Rezepturkammer 32. Die dargestellte Ausführungsform weist ferner eine Reservoirdichtung 34 mit Wänden, die eine Reservoirdichtungsöffnung 35 umgrenzen, und ein Dosierreservoir 36 mit einem Einlaßende 38, einer Einlaßöffnung 40 und einem Auslaßende 42 auf. Das Dosierreservoir hat ebenfalls Wände, die eine Dosierkammer 44 eines vorgegebenen Volumens (z.B. 50 µL) umgrenzen. Das Auslaßende 42 des Dosierreservoirs 36 ist in dichtendem Eingriff mit dem Diaphragma 16, und der Ventilschaft 12 führt durch die Einlaßöffnung 40 hindurch und ist in gleitendem Eingriff mit der Reservoirdichtung 34.
Wenn beabsichtigt ist, die Vorrichtung 10 mit einer Suspensionsaerosolrezeptur zu verwenden, weist sie ferner eine Halteschale 46 auf, die an der schalenförmigen Fassung 28 befestigt ist und Wände hat, die eine Haltekammer 48 und eine Öffnung 50 umgrenzen. Wenn beabsichtigt ist, sie für eine Lösungsaerosolrezeptur zu verwenden, ist die Halteschale 46 optional. Ebenfalls in der Vorrichtung 10 dargestellt ist ein Dichtungselement 52 in der Form eines O-Rings, der im wesentlichen die Rezepturkammer 32 dicht verschließt, die durch die schalenförmige Fassung 28 und den Behälterkörper 30 umgrenzt ist. Das Dichtungselement 52 weist vorzugsweise das oben beschriebene Elastomer auf.
Die Funktionsweise der Vorrichtung 10 ist in FIG. 1 und 2 dargestellt. In FIG. 1 ist die Vorrichtung in der ausgedehnten geschlossenen Position. Die Öffnung 50 erlaubt eine offene Verbindung zwischen der Haltekammer 48 und der Rezepturkammer 32, was erlaubt, daß die Aerosolrezeptur in die Haltekammer eintritt. Der Kanal 26 erlaubt eine offene Verbindung zwischen der Haltekammer und der Dosierkammer 44, was erlaubt) daß eine vorgegebene Menge an Aerosolrezeptur durch die Einlaßöffnung 40 in die Dosierkammer eintritt. Das Diaphragma 16 verschließt das Auslaßende 42 des Dosierreservoirs dicht.
FIG. 2 zeigt die Vorrichtung 10 in der zusammengedrückten offenen Position. Wenn der Ventilschaft 12 gedrückt wird, wird der Kanal 26 relativ zur Reservoirdichtung 34 bewegt, so daß die Einlaßöffnung 40 und die Reservoirdichtungsöffnung 35 im wesentlichen dicht verschlossen sind, was eine abgemessene Dosis der Rezeptur innerhalb der Dosierkammer 44 abtrennt. Ein weiteres Drücken des Ventilschafts führt dazu, daß die Öffnung 22 durch die Öffnung 18 hindurch- und in die Dosierkammer eintritt, woraufhin die abgemessene Dosis dem Umgebungsdruck ausgesetzt wird. Eine schnelle Verdampfung des Treibgases führt dazu, daß die abgemessene Dosis durch die Öffnung und in die Austrittskammer 24 hinein und durch diese hindurch gezwungen wird. Die Vorrichtung 10 wird üblicherweise in Kombination mit einer Betätigungsvorrichtung verwendet, die einem Patienten das Inhalieren des entstandenen Aerosols erleichtert.
Eine besonders bevorzugte Vorrichtung der Erfindung ist eine Dosierungsanordnung, wie sie im wesentlichen oben beschrieben und in der Zeichnung dargestellt ist. Andere besondere Anordnungen, Dosierungsanordnungen oder andere, sind Fachleuten gut bekannt und geeignet. Zum Beispiel enthalten die Vorrichtungen, die in den U.S.-Patenten No. 4,819,834 (Thiel), 4,407,481 (Bolton), 3,052,382 (Gawthrop), 3,049,269 (Gawthrop), 2,980,301 (DeGorter), 2,968,427 (Meshberg), 2,892,576 (Ward), 2,886,217 (Thiel) und 2,721,010 (Meshberg) (alle durch Referenz hierin aufgenommen) beschrieben sind, einen Ventilschaft, ein Diaphragma und ein Gehäuseteil in der hierin beschriebenen allgemeinen Beziehung. Im allgemeinen kann jedes und können alle Dichtungselemente (wie Diaphragmen, Dichtungen und Dichtungsringe), die dazu dienen, ein Austreten von Komponenten, insbesondere von Treibgas, aus solchen Vorrichtungen zu minimieren und/oder zu verhindern, das oben beschriebene Elastomer aufweisen.
Die Vorrichtungen der Erfindung finden besondere Verwendung mit Aerosolrezepturen, die ein Treibgas mit HFC-134a oder HFC-227 enthalten. Jede solche Rezeptur kann verwendet werden. Pharmazeutische Rezepturen sind bevorzugt.
Bevorzugte pharmazeutische Rezepturen weisen allgemein HFC-134a oder HFC-227 in einer wirksamen Menge, um als Aerosoltreibgas zu fungieren, ein Arzneimittel mit einer lokalen oder systemischen Wirkung und geeignet, mittels Inhalierung verwendet zu werden, und jeden optionalen Rezepturarzneistoffträger auf. Beispielhafte Arzneimittel mit einer lokalen Wirkung in der Lunge umfassen Bronchospasmolytika wie Albuterol, Formoterol, Pirbuterol und Salmeterol, und deren pharmazeutisch anerkannte Salze und Derivate, und Steroide wie Bedomethason, Fluticason und Flunisolid und deren pharmazeutisch anerkannte Salze, Derivate, Solvate und Clathrate. Beispielhafte Arzneimittel mit einer systemischen Wirkung umfassen Peptide wie Insulin, Calcitonin, Interferone, keimstimulierende Faktoren und Wachstumsfaktoren. Das Arzneimittel ist in der Rezeptur in einer ausreichenden Menge vorhanden, um eine vorgegebene Anzahl von therapeutisch wirksamen Inhalations-Dosen zu ergeben, die unter Berücksichtigung des speziellen Arzneimittels in der Rezeptur von Fachleuten leicht bestimmt werden kann. Optionale Arzneistoffträger umfassen diejenigen, die z.B. in der EP-A-372 777 (Purewal et al., durch Referenz hierin aufgenommen) offenbart sind, und andere Fachleuten bekannte.
Abhängig von der speziellen Anordnung einer Vorrichtung der Erfindung kann eine pharmazeutische Aerosolrezeptur z.B. durch herkömmliche Druckfüll- oder Kaltfüllverfahren in einen Aerosolbehälter der Erfindung gefüllt werden. Die Rezeptur kann dann durch Inhalierung verabreicht werden, indem der Aerosolbehälter an eine Aerosolbetätigungsvorrichtung angekoppelt wird und die Rezeptur über die Betätigungsvorrichtung abgegeben wird.

Testverfahren

Diaphragmen wurden wie folgt getestet:

Leckrate

Aerosolbehälterkörper (10 mL) werden mit einer Aerosolrezeptur gefüllt und mit einem Dosierungsventil versehen, das im wesentlichen so ist) wie oben beschrieben und oben dargestellt, und ein Diaphragma ausgewählter Größe und ausgewählten Materials aufweist. Das Ventil wird mehrere Male betätigt, um sein Funktionieren sicherzustellen. Die Masse der gefüllten Vorrichtung wird gemessen. Die gefüllte Vorrichtung wird unter den angegebenen Bedingungen eine Zeit lang stehen gelassen, wonach die Masse wieder gemessen wird. Der Verlust der Masse über der Zeit wird auf ein Jahr extrapoliert und in mg/Jahr angegeben.
Wie in den nachstehenden Patentansprüchen verwendet, umfaßt das "Leckratetestverfahren" fünfundzwanzig unabhängige Bestimmungen wie oben beschrieben, unter Verwendung von HFC-134a als Aerosolrezeptur und unter Verwendung eines Ventils, das einen Ventilschaft aus rostfreiem Stahl mit einem Außendurchmesser von 2,79 mm (0,110 Inch) hat und mit einem Diaphragma aus dem spezifizierten Diaphragmamaterial versehen ist. Das Diaphragma ist 0,89 mm (0,035 Inch) dick, hat einen Innendurchmesser von 2,41 mm (0,095 Inch) und einen Außendurchmesser von 8,64 mm (0,34 Inch).

Quellung

Diaphragmen mit einer Dicke von ungefähr 1,0 mm (0.040 Inch), einem Innendurchmesser von ungefähr 2,5 mm (0,010 Inch) und einem Außendurchmesser von ungefähr 8,6 mm (0,34 Inch) werden in eine transparente geschlossene Meßkammer (Comes Maschinenbau AG, Möhlin) Schweiz) gelegt. Die Zelle wird mit einer tränkenden Flüssigkeit gefüllt und für die angegebene Zeitdauer bei der angegebenen Temperatur gelagert. Die Abmessungen der Diaphragmen werden gemessen, indem die Diaphragmen mit einem Mikroskop durch das Fenster der Zelle betrachtet werden. Änderungen des Innendurchmessers und des Außendurchmessers werden als Mittelwert dreier unabhängiger Bestimmungen erfaßt.

Seitenströmung

Ein Aerosolbehälter wird in einer umgekehrten Stellung (Ventil nach unten) in einem Becher gehalten, der Wasser enthält. Der Wasserspiegel ist so, daß die Gehäuseöffnung untergetaucht ist, aber die Endkante der schalenförmigen Fassung nicht. Das Ventil wird durch Drücken des Ventilschafts gegen den Boden des Bechers betätigt. Die Quelle von Blasen wird visuell mit bloßem Auge beobachtet. Seitenströmung wird angezeigt, wenn Blasen beobachtet werden, die aus der Gehäuseöffnung ausströmen. Das Nichtvorhandensein von Seitenströmung wird angezeigt, wenn Blasen nur aus dem Ventilschaft ausströmen.

BEISPIELE

Außer es ist anders angegeben, wurden Gemische, die eine Polyolefinkomponente und eine SEBS-Blockcopolymerkomponente oder eine Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymerkomponente enthielten, als trockenes Gemisch der Komponentenpolymere erzeugt und mittels Doppelschneckenextrusion in einem gleichläufigen ineinandergreifenden Berstdorff-Doppelschneckenextruder (Durchmesser: 40 mm; Verhältnis Länge zu Durchmesser: 35; Einspeisungsrate: 6,8 kg/h; Schneckengeschwindigkeit: 160 rpm; Tromtrieltemperatur: 185ºC; Speisertemperatur: 50ºC) gemischt. Die entstandene Schmelze wurde durch eine Flachfolienform (282ºC), die mit einer Einlage versehen war, um die gewünschte Öffnung zu bekommen, und über eine gekühlte Walze extrudiert. Die Dicke der entstandenen Platte wurde durch geeignete Wahl der Schneckengeschwindigkeit und der Walzengeschwindigkeit gesteuert. Andere Gemische wurden mittels Doppelschneckenextrusion unter Verwendung von Parametern erzeugt, die gemäß den Eigenschaften der Komponenten der Gemische gewählt wurden.
Diaphragmen wurden gestanzt und in ein im wesentlichen wie in der Zeichnung dargestelltes Aerosoldosierungsventil mit einem Ventilschaft aus rostfreiem Stahl eingebaut. Die Ventile wurden auf Aerosolbehälter gepreßt und die Behälter wurden mit einer Placeborezeptur gefüllt, die 90 Gew.% 1,1,1,2-Tetrafluorethan und 10 Gew.% Ethanol enthielt.
Bestimmte Eigenschaften der Gemische wurden gemessen, und die Aerosolbehälter wurden auf ihre Leckrate hin getestet.
Seitenströmung wurde ebenfalls geschätzt. Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 2 gezeigt, worin ein fehlender Eintrag anzeigt? daß keine Messung gemacht wurde. TABELLE 1 (Fortsetzung) TABELLE 1 (Fortsetzung)
1. DB-218, kommerziell erhältlich von American Gasket and Rubber, Schiller Park, Illinois.
2. Ein Stylol-Butadien-Styrol-Blockpolymer, Schell Chemical.
3. Ein Stylol-Butadien-Styrol-Blockpolymer, Schell Chemical.
4. Gemessen unter Verwendung eines Aerosolbehälters, der in der Zeichnung dargestellt ist und eine zusätliche O-Ringdichtung aufweist, die zwischen dem Ventilring und dem Aerosolbehälters gepreßt ist.
5. Material, hergestellt in einem Einschneckenextruder. TABELLE 2 TABELLE 2 (Fortsetzung)
1. Gemessen unter Verwendung eines Aerosolbehälters, der in der Zeichnung dargestellt ist und eine zusätliche O-Ringdichtung aufweist, die zwischen dem Ventilring und dem Aerosolbehälters gepreßt ist.
2. Extrudiert mit einem Einschneckenextruder.
Die Ergebnisse in den Tabellen zeigen, daß bei Verwendung mit der angegebenen Rezeptur Aerosolbehälter, die mit einem Diaphragma ausgestattet sind, das mehr als 10 Teile eines SEBS-Blockcopolymers auf der Basis von 100 Gewichtsteilen Polyolefin hat, eine geringere Leckrate als Behälter haben, die mit Buna-Kautschuk-Diaphragmen ausgestattet sind. Solche Gemische zeigen eine geringere anfängliche Seitenströmung als die angegebenen Polyolefine, Polyolefingemische und die Gemische, die ein Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymer enthalten. Die Ergebnisse zeigen auch, daß jene Materialien, die in einem Einschneckenextruder erzeugt wurden, nicht so gut funktionierten wie diejenigen, die unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders erzeugt wurden, und zwar aufgrund der weniger wirksamen Verteilung der Kautschukkomponente durch den Einschneckenextruder.
Die vorstehend erzeugten Diaphragmen 16-20 und 25-30 aus Polyolefin/SEBS-Gemisch wurden allgemein nach dem vorstehend ausgeführten Quellungstestverfahren über einen Zeitraum von 11 Tagen in HFC-134a und in einer 90/10 (w/w/ bzw. Cewichtsprozent) Mischung aus HFC-134a und Ethanol getestet. Die Diaphragmen behielten ihre Abmessungen innerhalb eines Prozents.
Die vorstehend erzeugten Diaphragmen 25-30 aus Polyolefin/SEBS-Gemisch wurden in ein im wesentlichen wie in der Zeichnung dargestelltes Aerosoldosierungsventil mit einem Ventilschaft aus rostfreiem Stahl eingebaut. Die Ventile wurden auf Aerosolbehälter gepreßt und die Behälter wurden mit einer Rezeptur gefüllt, die HFC-134a (84,585 Gew.%), Ethanol (15,0 Gew.%), Ölsäure (0,03 Gew.%) und Albuterolsulfat (0,385 Gew.%) enthielt. Die Leckrate war weniger als 100 mg/ Jahr.

Claims

1. Vorrichtung (10) zur Abgabe eines Aerosols, mit:

einem Ventilschaft (12), einem Diaphragma (16) mit Wänden, die eine Diaphragmaöffnung (17) umgrenzen, und einem Gehäuseteil (14) mit Wänden, die eine Gehäuseöffnung (18) umgrenzen, wobei der Ventilschaft (12) durch die Diaphragmaöffnung (17) und die Gehäuseöffnung (18) hindurchführt und in gleitendem, dichtendern Eingriff mit der Diaphragmaöffnung (17) ist, und wobei das Diaphragma (16) in dichtendern Eingriff mit dem Gehäuseteil (14) ist und ein statistisches Polyolefincopolymer mit etwa 80 bis etwa 95 Molprozent Ethylen und insgesamt etwa 5 bis etwa 20 Molprozent 1-Buten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Diaphragma (16) ein Gemisch aufweist, mit:

(a) 100 Gewichtsteilen des statistischen Polyolefincopolymers, und

(b) mindestens 10 Gewichtsteilen eines thermoplastischen Elastomers, das ein Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol-Blockcopolymer aufweist, auf der Basis von 100 Gewichtsteilen Polyolefin,

und wobei das Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol-Blockcopolymer innerhalb des Polyolefins gleichmäßig verteilt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Diaphragma eine Leckrate von weniger als etwa 300 mg/Jahr aufweist, wenn es nach dem Leckratetestverfahren getestet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner folgendes aufweist: eine Reservoirdichtung (34) mit Wänden, die eine Reservoirdichtungsöffnung (35) umgrenzen und ein Dosierungsreservoir (36) eines vorgegebenen Volumens und mit einem Einlaßende (38), einer Einlaßöffnung (40) und einem Auslaßende (42), wobei das Auslaßende (42) in dichendem Eingriff mit dem Diaphragma (16) ist, der Ventilschaft (12) durch die Einlaßöffnung (40) und die Reservoirdichtungsöffnung (35) hindurchführt und in gleitendem Eingriff mit der Reservoirdichtungsöffnung (34) ist und die Reservoirdichtung (34) in dichtendern Eingriff mit dem Einlaßende (38) des Dosierungsreservoirs (36) ist, und wobei der Ventilschaft (12) zwischen einer ausgedehnten geschlossenen Position, in welcher das Einlaßende (38) des Dosierungsreservoirs (36) offen ist und das Auslaßende (42) geschlossen ist, und einer zusammengedrückten offenen Position bewegbar ist, in welcher das Einlaßende (38) des Dosierungsreservoirs (36) im wesentlichen dicht verschlossen und das Auslaßende (42) offen ist.

4. Vorrichtung nach Ansp?uch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (14) eine Rezepturkammer umgrenzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rezepturkammer eine medizinische Aerosolrezeptur enthält und das Diaphragma gegenüber einer Dimensionsänderung stabil ist, wenn es der medizinischen Aerosolrezeptur ausgesetzt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rezepturkammer eine Aerosolrezeptur mit 1,1,1,2-Tetrafluorethan oder 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluorpropan enthält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rezeptur eine pharmazeutische Rezeptur ist, die 1,1,1,2-Tetrafluorethan oder 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluorpropan in einer wirksamen Menge, um als Aerosoltreibgas zu fungieren, und ein Arzneimittel in einer ausreichenden Menge aufweist, um eine vorgegebene Anzahl von therapeutisch wirksamen Dosen für eine Inhalation zur Verfügung zu stellen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Arzneimittel Albuterolsulfat ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Arzneimittel Beclomethasondipropionat ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Arzneimittel Pirbuterolacetat ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rezeptur ferner ein polares Cosolvens aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das polare Cosolvens Ethanol ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer eine Shore-A-Härte von 65 bis 85 hat.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer eine Shore-A-Härte von 75 bis 83 hat.

15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer eine bleibende Verformung von weniger als 40 hat.