DE69413528T2

DE69413528T2 - Vorrichtung zum deagglomerieren für trockenpulverinhalatoren

Info

Publication number: DE69413528T2
Application number: DE69413528T
Authority: DE
Inventors: David J. 47 Outwoods Drive Leicestershire Le11 3Ls Greenleaf; Peter D. 5 Kingsmead Avenue Trowell Nottinghamshire Ng9 3Qx Hodson
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1993-04-06
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2014-04-01
Also published as: WO1994023772A3; DE69413528D1; EP0692990A1; WO1994023772A2; EP0692990B1; US5437271A

Description

Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Deagglomeratoren für Trockenpulverinhalatoren und insbesondere Deagglomeratoren zum Vorsehen einer effektiven Deagglomeration über viele verschiedene Inhalationsdurchflußraten.

Beschreibung des Standes der Technik

Asthma und andere Atmungserkrankungen werden seit langem durch Inhalieren von Medikamenten behandelt. Seit vielen Jahren sind die am weitesten verbreiteten und geeignetsten Behandlungsmethoden die Inhalation von Medikamenten aus einer Medikamentenlösung oder -suspension in einem Aerosoltreibmittel aus einem unter Druck stehenden Inhalator oder die Inhalation von im allgemeinen mit einem pulverisierten Bindemittel vermischten pulverisiertem Medikament aus einem Trockenpulverinhalator. Da einer wachsenden Besorgnis über die starke Verbindung zwischen Chlorfluorkohlenstoff-Emissionen und der Abnahme der Ozonschicht der Erde Ausdruck gegeben wird, wird die Verwendung von Chlorfluorkohlenstoffen als Aerosoltreibmittel in unter Druck stehenden Inhalatoren in Frage gestellt, und das Interesse an Trockenpulversystemen stieg an.
Die meisten Einzel- und Mehrfachdosis-Trockenpulverinhalatoren verwenden entweder einzelne vorbemessene Medikamentendosen, die vor der Verwendung in eine Abgabekammer eingeführt werden, oder sie weisen einen Pulverlagerbehälter auf, aus dem aufein anderfolgende Medikamentenmengen in die Abgabekammer überführt werden. Derartige Inhalatoren weisen im allgemeinen einen Luftdurchgang auf, der von der Abgabekammer wegführt und in einer Patientenöffnung endet, die zum Einführen in den Mund oder den Nasendurchgang des Patienten geeignet ist. Die Lnhalation an der Patientenöffnung erzeugt einen Luftstrom durch die Abgabekammer, die Medikamentenpartikel in die Lungen des Patienten trägt.
Beispiele derartiger Trockenpulverinhalatoren sind in den U.S.-Patenten Nr. 2,587,215, 3,669,113, 3,948,264, 3,971,377, 4,046,146, 4,098,273, 4,137,914, 4,147,166, 4,192,309, 4,240,418, 4,674,491, 4,846,168,; den britischen Patenten Nr. 1118341, 1268051, 1526303, 2041763, 2061735, 2165159 und 2191718; dem europäischen Patent Nr. 237507 und dem internationalen Patent Nr. WO90/07351 beschrieben.
Ein vielen Trockenpulversystemen gemeinsames Problem ist die Tendenz des pulverisierten Medikaments, sich zu agglomerieren. Agglomeration wird dadurch verursacht, daß einzelne Medikamentenpartikel in einer halbstarren Masse aneinander anhaften, und erfordert eine verstärkte Atmungswirkung des Patienten, um Medikamentenpartikel abzutrennen und in den Luftstrom mitzuführen. Wenn der Patient nicht in der Lage ist, eine ausreichende Atmungswirkung aufzubringen, wird die Stärke des Eindringens des Medikaments in die unteren Luftwege der Lunge reduziert. Größere agglomerierte Medikamentenpartikel (> 10 um), die durch eine ineffiziente Aerosolisierung entstehen, werden nicht stabil in den Luftstrom des Patienten mitgeführt und sammeln sich vorher im Mund-/Rachenraum. Insbesondere bei der Verwendung starker Medikamente können unerwünschte Nebenwirkungen auftreten.
Es ist wünschenswert, die Wirkung der Atmung des Patienten sowohl zum Deagglomerieren als auch zum Aerosolisieren des pulverisierten Medikaments zu verwenden, wodurch die Koordinationsprobleme überwunden werden, die zum Synchronisieren der Inhalation mit der Einrichtung zum Aerosolisieren des Medikaments erforderlich sind. Hierdurch wird die Effizienz der Aerosolisierung des Pulvers jedoch nur durch die Atmungswirkung des Patienten bestimmt. Folglich kann die Atmungswirkung eines Patienten, der z.B. während eines Asthma-Anfalls Atmungsschwierigkeiten hat, möglicherweise nicht ausreichen, um die erforderliche. Medikamentendosis zu deagglomerieren/aerosolieren und zu inhalieren, und das zu einem Zeitpunkt, an dem der Patient das Medikament am dringendsten braucht.
Viele Inhalationsvorrichtungen versuchen, das auf eine Pulveragglomeration zurückzuführende Problem zu lösen, indem sie eine Deagglomerations- und Aerosolierungseinrichtung in der Vorrichtung vorsehen, z.B. einen batteriebetriebenen Magnetunterbrecher, der die Deagglomeration und/oder die Aerosolierung des pulverisierten Medikaments bewirkt oder unterstützt, indem er den Grad des Aufbrechens der Partikelagglomerate vollkommen unabhängig von der Atmungswirkung des Patienten macht. Beispiele derartiger Vorrichtungen sind z.B. in U.S.-Patent Nr. 3,948,264, 3,971,377 und 4,147,166 beschrieben. Die Vorrichtung kann von dem Patienten vollkommen unabhängig gemacht werden, indem ein Atmungsaktivierungsmechanismus vorgesehen ist, der auf einen Atmungsstrom reagiert und daher geeignet ist, die Abgabe des Medikaments mit der Inhalation des Patienten zu synchronisieren. Ein Beispiel einer derartigen Vorrichtung ist in unserer am 30. April 1990 eingereichten parallelen internationalen. Patentanmeldung Nr. 90/00670 beschrieben.
Es sind auch Trockenpulverinhalatoren bekannt, die Merkmale aufweisen, um das Aufbrechen von Partikelagglomeraten in einem pulverbeladenen Luftstrom zu unterstützen. Zum Beispiel beschreiben das britische Patent Nr. 1268051 und das U.S.-Patent Nr. 3,669,113 Trockenpulverinhalatoren, bei denen eine vorher bemessene Dosis eines pulverisierten Medikaments in einer Kapsel enthalten ist und die Geschwindigkeit des Luftstroms an der Kapsel vorbei durch eine Verengung in dem Luftdurchgang zunimmt. Das britische Patent Nr. 2165159 beschreibt einen Trockenpulverinhalator mit einer Speicherkammer für ein pulverisiertes Medikament mit einem verengten Bereich in dem Luftdurchgang in dem Mundstückbereich.
Die britischen Patente Nr. 1478138, 1526303 und 2061735 und die U.S.-Patente Nr. 3,948,264, 4,046,146, 4,137,914, 4,240,418 und 4,846,168 beschreiben Trockenpulverinhalatoren mit einem abgewinkelten Mundstück, das den pulverbeladenen Luftstrom zu einem Durchgang um eine Biegung zwingt.
Die U.S.-Patente Nr. 2,587,215 und 4,674,491 und das internationale Patent Nr. WO90/07351 beschreiben Trockenpulverinhalatoren, bei denen ein pulverbeladener Luftstrom gezwungen wird, vor dem Austritt aus dem Mundstück einen ziemlich gekrümmten Weg zu nehmen. Die britischen Patente Nr. 1118341 und 2191718 und das europäische Patent Nr. 237507 beschreiben Trockenpulverinhalatoren, bei denen der partikelbeladene Luftstrom gezwungen wird, abwechselnd, angeordnete Ablenkplatten oder ähnliches in dem Mundstückbereich zu passieren.
Unsere PCT-Parallelanmeldung, die die Priorität der britischen Patentanmeldung Nr. 9123953.3 beansprucht, beschreibt einen Trockenpulverinhalator mit einem Gehäuse, das eine Kammer zur Aufnahme einer Dosis pulverisierten Medikaments, einen oder mehrere Lufteinlässe und eine zum Einführen in den Mund oder den Nasendurchgang des Patienten geeignete Patientenöffnung definiert, die derart aufgebaut und angeordnet sind, daß sie einen Luftdurchgang bieten, der von dem Lufteinlaß oder den Lufteinlässen durch die Kammer zu der Patientenöffnung verläuft, so daß eine Patienteninhalation an der Patientenöffnung einen Luftstrom durch den Inhalator erzeugt, der Medikamentenpartikel von der Kammer zur Inhalation durch den Patienten mitführt, und bei dem der Luftdurchgang einen oder mehrere Deagglomerationskanäle zwischen der Kammer und dem Patienten aufweist, durch die der Luftstrom mit mitgeführten Medikamenten durchgehen muß, wobei jeder Kanal ein im wesentlichen konstantes Querschnittsprofil mit einem Querschnittsbereich, der 40 mm² nicht übersteigt, eine mit der Abgabekammer verbundene erste Öffnung und eine mit der Patientenöffnung verbundene zweite Öffnung aufweist, sowie zwischen der ersten und der zweiten Öffnung entweder:
(i) eine einzelne Biegung von zwischen 70 und 160º, wobei der minimale Krümmungsradius der Mitte der Biegung 10 mm nicht übersteigt, oder
(ii) zwei oder mehr Biegungen von jeweils zwischen 35 und 200º, wobei der minimale Krümmungsradius der Mitte der Biegungen 10 mm nicht übersteigt.
Dieser Deagglomerator verwendet einen oder mehrere geformte und bemessene Kanäle, um den die Abgabekammer verlassenden pulvertragenden Luftstrom zu begrenzen, wodurch Scher- und Wandreibungskräfte auf die Partikel einwirken. Diese Kräfte brechen Partikelagglomerate in kleinere Partikel auf, die zum Inhalieren in die menschliche Lunge geeignet sind. Das Querschnittsprofil und die Abmessungen des Deagglomerationskanals oder der Deagglomerationskanäle sind derart ausgewählt, daß sie die Zufuhr von Partikeln atembarer Größe (2 bis 5 um) über den Gesamtbereich wahrscheinlicher Inhalationsraten maximieren, während sie Faktoren wie Medikamentenablagerung minimieren. Es hat sich gezeigt, daß ein Kanal mit im wesentlichen konstantem Querschnittsprofil von bis zu 40 mm² (inklusive) genug Scher- und Wandreibungskräfte bietet, um die Deagglomeration mitgeführter Pulveragglomerate zu fördern.
Deagglomeratoren mit fester Geometrie zeigen häufig eine Abhängigkeit der Durchflußrate von dem atembaren Anteil (dem Anteil der Gesamtmasse des Medikamentenpulvers, das in die Lungen geraten kann) und manchmal auch von der zugeführten Dosis. Der Grund hierfür ist, daß höhere Atemluft-Durchflußraten durch solche Deagglomeratoren häufig zu größeren Druckabfällen führen und somit weitere Turbulenzen und Scherkräfte des pulverbeladenen Luftstroms hervorrufen. Somit ist weitere Energie zum Aufbrechen der Partikelagglomerate verfügbar.
Die Kurve des Druckabfalls gegenüber der Durchflußrate hängt von dem Aufbau des Deagglomerators ab. Ein Deagglomerator mit einem höheren Widerstand gegenüber dem Luftstrom erzeugt eine Kurve, die schnell mit der Durchflußrate ansteigt, während ein Deagglomerator mit breiten Kanälen mit einem geringen Widerstand gegenüber dem Luftstrom eine flache Kurve erzeugt. Während der zweite Aufbau dem Patienten eine größere Bequemlichkeit bietet, zeigt er eine schlechtere Deagglomerationsleistung, insbesondere bei niedrigeren Durchflußraten.
Praktisch ist es nicht einfach möglich, eine Vorrichtung zu konstruieren, die über viele verschiedene Durchflußraten einen durchgängigen Grad der Pulver-Deagglomeration bietet. Theoretisch kann man den Deagglomerator so effizient machen, daß der atembare Teil. im wesentlichen bei der niedrigsten Durchflußrate, bei der die Vorrichtung wahrscheinlich verwendet wird, "gesättigt" ist (d.h., RF = 100%). Wenn zum Beispiel die Schallgrenze der Luftgeschwindigkeit erreicht ist, "sättigt" sich die Geschwindigkeit und somit die Deagglomeration und der atembare Teil. Leider würde wegen der Art der Kurve des Druckabfalls gegenüber der Durchflußrate jeder bekannte Typ von Deagglomerator, der dies durchführen könnte, bei höheren Durchflußraten einen extrem hohen Einatmungswiderstand aufweisen, und es wäre für den Patienten extrem unbequem, durch diesen durch zu atmen, und er wäre nicht zur Verwendung durch einen Asthmatiker oder einen Patienten mit anderen Atembeschwerden geeignet.
Eine Art, eine durchgängigere Deagglomeration zu erreichen, ist es, eine von der Atmung des Patienten unabhängige Energiequelle zu verwenden. Es können zum Beispiel eine Aufschlagvorrichtung oder ein Stoß komprimierten Gases zum Deagglomerieren des Pulvers und zu seinem Vorstoßen in die Atemluftströmung verwendet werden.
Obwohl bei bekannten Vorrichtungen verschiedene Formen von Ventilen und Flügelrädern zusammen mit Deagglomeratoren verwendet werden, gibt es keinen bekannten Deagglomerator, der den Durchgang der Strömung der pulverbeladenen Luft auf eine ansteigende Luftdurchflußrate hin zum Steuern des Druckabfalls ändert. Die britischen Patente Nr. 898649 und 1479283 und das europäische Patent Nr. 470154 beschreiben einen Trockenpulverinhalator, bei dem eine Ventilvorrichtung vorgesehen ist, die sich lediglich bei Inhalation durch den. Patienten öffnet, wobei es dieses Öffnen ermöglicht, daß das Pulveraerosol nur dann freigegeben wird, wenn eine geeignete Luftdurchflußrate erreicht wurde.
Das britische Patent Nr. 1118341 beschreibt eine Ausführungsform eines Trockenpulverinhalators mit einem Rückschlagventil in dem Mundstück, das eine frei bewegliche Scheibe mit einem Loch aufweist, wobei die Scheibe sich als Reaktion auf die Richtung des Luftstromes des Patienten relativ zu einer weiteren Scheibe mit Löchern in der Nähe ihres Randes bewegen kann.
Das britische Patent Nr. 2104393 beschreibt einen Inhalator für eine bemessene Dosis für unter Druck stehende Formulierungen, bei denen ein Ventil an dem Lufteinlaß einen großen Teil des Luftstroms durch die Vorrichtung vor einer manuellen Abgabe einer Medikamentendosis durch den Patienten abschließt.
U.S.-Patent Nr. 5,040,527 beschreibt eine Sprayabgabevorrichtung mit einem Lufteinlaßventil mit zwei Positionen, das eine höhere Durchflußrate der Luft zum Mischen mit dem zu inhalierenden Spray nur dann ermöglicht, wenn eine Inhaliereinheit für eine bemessene Dosis betrieben wird. Die Änderung der Geometrie des Ventils wird nicht durch. Erhöhen des Luftstromes bewirkt, und die Geometrie des Luftströmungskanals, den das Spray durchläuft, wird nicht verändert.
Das britische Patent Nr. 1262085 beschreibt einen Trockenpulverinhalator mit einem Propeller, der derart angeordnet ist, daß er während der Inhalation durch die Vorrichtung rotiert und präzessiert. Während die Rotation die Geometrie des Luftkanals nicht ändert (obwohl sie den effektiven Luftkanal dreht), beeinflußt die taumelnde Bewegung die Geometrie des Kanals sehr leicht, wenn der außeraxiale Winkel variiert. In der Praxis behält der außeraxiale Winkel seinen Maximalwert bei allen außer den niedrigsten Durchflußraten bei, und die Geometrieänderung des effektiven Kanals ist auf jeden Fall zu gering, um einen bedeutenden Effekt auf das Pulveraerosol zu haben.
U.S.-Patent Nr. 5,161,524 beschreibt einen durch Atmung aktivierten Inhalator mit einer primären und einer sekundären Luftströmungsleitung, wobei die Reglereinrichtung in der sekundären Luftströmungsleitung vorgesehen ist, um die maximale Luftströmungsgeschwindigkeit durch den Inhalator abzuflachen. Durch Optimieren der Luftströmungs- und Geschwindigkeitsrate verhindert der durch Atmung aktivierte Inhalator mit übermäßiger Inhalationsgeschwindigkeit verbundene Probleme, wie etwa dem Auftreffen einer Trockenpulver-Medikamentverbindung auf den äußeren Radius des Rachens. Nur der Luftstrom durch die primäre Luftströmungsleitung trägt die Trockenpulver- Medikamentverbindung.
WO-A-9204070 beschreibt eine Inhalationsvorrichtung mit einer Deagglomerationskammer, die einen Kanal für den Durchgang pulverbeladener Luft bildet, wobei die Kammer zwischen einem Aerosolkanister und einer Austrittskammer angeordnet ist und durch Wände mit gebogener Oberfläche gebildet ist. Die Geometrie des Kanals ist festgelegt.
GB-A-2228873 beschreibt einen modularen medizinischen Inhalator mit einem zylindrischen Körper, der mit verschiedenen Einlaß- und Auslaßanschlußstücken zum Verbinden mit einer Aerosol-Quelle bzw. einem Mundstück verwendbar ist. Das Auslaßanschlußstück weist eine flexible Membran mit einem kreuzförmigen Schlitz auf, der sich bei der Inhalation öffnet und der derart angeordnet sein kann, daß er verhindert, daß ausgeatmete Luft in den zylindrischen Körper eintritt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung sieht einen alternativen Ansatz vor, bei dem der Deagglomerator derart konstruiert ist, daß er den sich ändernden Luftstrom kompensiert.
Daher ist erfindungsgemäß ein Deagglomerator zum Aufbrechen von Pulveragglomeraten in einem Luftstrom vorgesehen, mit einem Gehäuse, das einen Kanal zum Durchströmen mit pulverhaltiger Luft bildet, wobei der Kanal eine Aerosol-Quelle und eine Patientenöffnung miteinander verbindet und derart aufgebaut ist, daß er eine deutliche Deagglomeration agglomerierten Pulvers bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Deagglomerator zusätzlich eine Einrichtung zum Ändern der Geometrie des Kanals auf eine variierende Inhalationsrate hin aufweist.
Die Erfindung sieht einen Deagglomerator mit variabler Geometrie vor, vorzugsweise zur Verwendung mit einem Trockenpulverinhalator, bei dem die Geometrie auf eine variierende Inhalationsrate des Patienten hin automatisch derart geändert wird, daß sie tendenziell die Luftdurchflußraten-Abhängigkeit der zugeführten Dosis und/oder des atembaren Teils des eingeatmeten Pulveraerosols reduziert. Die Erfindung erstreckt sich auf Deagglomeratoren mit einem Kanal mit einem oder mehreren einzelnen Durchgängen, deren innere Geometrien sich mit der Inhalationsrate ändern, z.B. durch Variieren des Querschnittes oder der mittleren Weglänge, und Deagglomeratoren mit einem Kanal mit mehreren einzelnen Durchgängen, deren der pulverbeladenen Luft ausgesetzte Anzahl sich mit den Inhalationsraten ändert. Diese Änderungen der Geometrie können direkt durch den Luftstrom oder durch irgendeinen "intelligenten" Sensor oder eine Logikbetriebssteuerung verursacht werden.
Die Deagglomeratoren der Erfindung reagieren auf ansteigende Durchflußraten durch Variieren der Geometrie eines Kanals, durch den die pulverbeladene Luft in einer Weise durchgeht, die zu einem geringeren Anstieg des Druckabfalls führt, als es ohne die variable Geometrie der Fall wäre. Somit wird eine bedeutende Beschränkung des Druckabfalls durchgeführt, und die Abhängigkeit der Effizienz der Deagglomeration von der Durch flußrate wird reduziert, ohne die Effizienz der Deagglomeration zu beeinflussen. Es wird darauf hingewiesen, daß die variable Geometrie der Deagglomeratoren den Strom der pulverbeladenen Luft beeinflußt und nicht als Umgehungsventil funktioniert, daß den Luftstrom an dem Deagglomerator vorbei lenkt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Deagglomerator zeigt.
Fig. 2 eine Grafik eines Druckabfalls zu einer Luftdurchflußrate bei drei Deagglomeratoren zeigt.
Fig. 3 und 4 schematische Schnitte durch erfindungsgemäße Deagglomeratoren zeigen.
Fig. 5 eine Grafik eines Druckabfalls zu einer Luftdurchflußrate bei dem Deagglomerator aus Fig. 4 zeigt.
Fig. 6(a) und (b) Diagramme eines weiteren erfindungsgemäßen Deagglomerators und eines hierbei verwendbaren Flügels zeigen und
Fig. 7 eine Grafik eines Druckabfalls zu einer Luftdurchflußrate bei dem Deagglomerator aus Fig. 6 zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines Deagglomerators der vorliegenden Erfindung mit einer inneren Geometrieänderung, die durch den Anstieg der Luftströmung verursacht wurde. Mit Pulveragglomeraten beladene Luft bewegt sich in Pfeilrichtung, wenn der Patient durch die Patientenöffnung, d.h., das Mundstück (2), inhaliert. Bei niedrigen Luftdurchflußraten öffnen sich die Schlitze (4) in der Gummimembran (6) zum Durchlassen von Luft leicht. Der Druckabfall und die Turbulenzen, die beim Durchgang der Luft durch den Schlitzbereich auf diese einwirken, bewirken eine Deagglomeration. Bei höheren Luftdurchflußraten weitet sich der Schlitz auf und verhindert so, daß der Druckabfall zu groß wird.
Fig. 2 zeigt Grafiken von Druckabfall zu Durchflußrate bei verschiedenen Deagglomeratoren. Kurve A steht für einen Deagglomerator mit festgelegter Geometrie mit einem relativ hohen Widerstand gegen eine Luftströmung, wobei die Kurve mit der Durchflußrate schnell ansteigt. Kurve B steht für einen Deagglomerator mit festgelegter Geometrie mit einem niedrigen Widerstand gegen eine Luftströmung, aber typischerweise mit schlechterer Deagglomerationsleistung. Kurve C steht für den erfindungsgemäßen Deagglomerator, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Die Kurve C zeigt, wie der Druckabfall mit der Durchflußrate für einen Schlitz mit einer Länge von 10,9 mm in einer Gummimembran mit 250 um Dicke variiert. Die Form der Kurve unterscheidet sich deutlich von den Kurven A und B, und der Druckabfall bei 60 l/min ist weniger als das 1,6-fache des bei 30 l/min. Anstelle eines Schlitzes in einer Gummimembran kann eine Lücke unter dem Ende eines beschwerten oder mit Federwiderstand versehenen Blattes den Deagglomerator bilden.
Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Deagglomerators der vorliegenden Erfindung mit einer durch Änderungen der Luftdurchflußrate verursachten Änderung der Geometrie. Ein Blatt (10) ist an dem Punkt (12) in dem Luftströmungskanal (14) angelenkt, der einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Bei niedrigen Durchflußraten ist die Lücke (16) schmal, was einen hohen Druckabfall und ausreichende Turbulenzen verursacht, um das Pulver-Aerosol in geeigneter Weise zu deagglomerieren. Wenn die Luftdurchflußrate zunimmt, steigt die Luftgeschwindigkeit über der Oberfläche (18) jedoch in ausreichender Weise an, um zu bewirken, daß das Blatt aufgrund des Bernoulli-Effekts im Gegenuhrzeigersinn um den Punkt (12) schwenkt. Diese Drehung verbreitert die Lücke (16) und verhindert, daß der Druckabfall oder die Turbulenzen exzessiv ansteigen, und bewirkt, daß der atembare Teil wesentlich weniger von der Luftdurchflußrate abhängt, als es sonst der Fall wäre. Ein Anschlag (20) verhindert, daß die gekrümmte Oberfläche (18) das Dach des Kanals erreicht. Als Alternative kann die Oberfläche (18) darin eine Öffnung (nicht dargestellt) aufweisen, um das Blockieren des Kanals zu verhindern, wenn er das Dach des Kanals erreicht. Anstelle der Gravitation kann eine Feder zum Vorspannen des Blattes im Uhrzeigersinn verwendet werden, wodurch das System von der Gravitation unabhängig ist.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer Änderung der Geometrie, die durch Änderungen in der Atmungswirkung des Patienten verursacht wurde. Das Mundstück (30) weist zwei Teile (32 und 34) auf, die zusammen in den Mund eingeführt werden. Bei niedrigen Luftdurchflußraten wird der Luft- und Pulverstrom durch den Kanal (33, 36, 35) zum Durchgang durch die schmale Lücke (36) zwischen einem Vorsprung (38) und der dünnen Membran (40) gezwungen, die den Bereich (42) von dem Luftstrom abdichtet. Diese schmale Lücke bewirkt Turbulenzen in dem Luftstrom, wodurch das Pulver deagglomeriert wird. Bei höheren Luftdurchflußraten wird der Druck in dem Bereich (42) jedoch relativ zu dem Druck in dem Bereich (35) reduziert, wenn der Patient stärker inhaliert. Dies bewirkt, daß die Membran (40) sich nach oben biegt und die Lücke (36) verbreitert. Der Druckabfall über dem Kanal (zwischen den Enden des Kanals) und die Turbulenzen durch diesen sind somit niedriger, als es der Fall wäre, wenn die variable Geometrie nicht variabel wäre. Der atembare Teil ist somit mit der Luftdurchflußrate konstanter. Als Alternative kann ein durch Graviation oder eine Feder vorgespannter Kolben anstelle der Membran verwendet werden.
Fig. 5 zeigt Ergebnisse von einem Deagglomerator der Art aus Fig. 4, bei dem tatsächlich ein negativer Differentialwiderstand gegenüber dem Luftstrom zwischen 28 l/min und 34 l/min besteht, wenn sich die Membran nach oben biegt.
Fig. 6(a) und (b) zeigen das Prinzip einer weiteren Ausführungsform eines Deagglomerators der vorliegenden Erfindung, wobei die Geometrie des Kanals bei Änderung der Durchflußrate durch Ändern der Anzahl einzelner Deagglomeratordurchgänge, durch die das Aerosol strömt, geändert wird. Der Kanal des Deagglomerators in Fig. 6(a) weist drei parallele Durchgänge (52, 54, 56) auf, die über ihren Gesamtverlauf voneinander getrennt sind, so daß ein in einen davon eintretender pulverbeladener Luftstrom nicht in einen anderen übergehen kann. Ein Blatt mit einer in Fig. 6(b) dargestellten Form wird zusammen mit diesem Deagglomerator verwendet und ist derart angeordnet, daß es selektiv die Durchgänge blockiert. Bei einem indirekt durch Atmen aktivierten Trockenpulverinhalator kann dieses Blatt das Blatt sein, daß den Inhalationslösungsmechanismus auslöst.
Bei niedrigen Durchflußraten, z.B. bei 20 Litern pro Minute, schwenkt das Blatt um den Punkt (60) und wird in dem inhalierten Luftstrom angehoben (in ausreichender Weise, um den Pulverlösungsmechanismus zu aktivieren, wenn er Teil eines atemaktivierten Mechanismus ist), so daß ein Teil (64) des Blattes den Einlaß in den Durchgang (54) des Deagglomerators freigibt.
Wenn die Durchflußrate höher ist, z.B. 40 l/min. hebt sich das Blatt in dem Luftstrom höher, und ein Teil (62) des Blattes gibt den Einlaß in den Durchgang (52) frei. Bei noch höheren Luftströmen, z.B. 60 l/min. gibt ein Teil (66) den Durchgang (56) frei. Somit ist die pulverbeladene Luft bei 20 l/min auf einen Durchgang des Deagglomerators beschränkt. Bei 40 1/min wird die doppelte Strömung in zwei Durchgänge ermöglicht. Bei 60 l/min wird eine dreifache Strömung in drei Durchgänge ermöglicht. Somit kann durch Verwendung dieser Deagglomerationsanordnung mit variabler Geometrie die lineare Geschwindigkeit der pulverbeladenen Luft bei 20, 40 oder 60 1/min annähernd dieselbe sein. Somit nähert sich die Kurve des Druckabfalls gegenüber der Durchflußrate der in Fig. 7 dargestellten an, wobei X die Stufe, bei der Durchgang (54) geöffnet ist, Y die Stufe, bei der die Durchgänge (54 und 52) geöffnet sind und Z die Stufe darstellt, bei der alle drei Durchgänge (54, 52 und 56) geöffnet sind. Die genaue Kurve variiert je nach den Dichtungstoleranzen zwischen dem Blatt und den Deagglomeratoreinlässen und den Reibungseigenschaften der Blattlager usw.
Diese Beschreibung dient der Erläuterung. Es können andere Anzahlen an Durchgängen vorgesehen sein; die Vorderseite des Blattes kann V-förmig anstatt stufenartig ausgebildet sein; die Vorderseite des Blattes kann gerade sein, und die Kanaleinlässe können relativ zueinander versetzt sein, usw. Als Alternative können einzelne Klappenventile verwendet werden, die alle oder alle bis auf einen der getrennten Durchgänge abdecken und jeden mit einer anderen Durchflußrate öffnen können. Es hat sich gezeigt, daß ein deratiges System eingeschränkte Bereiche negativen Differentialwiderstands gegenüber einem Luftstrom, der dem aus Fig. 5 entspricht, zeigen kann.

Claims

1. Deagglomerator zum Aufbrechen von Pulveragglomeraten in einem Luftstrom, mit einem Gehäuse, das einen Kanal (14, 33) zum Durchströmen mit pulverhaltiger Luft bildet, wobei der Kanal eine Aerosol-Quelle und eine Patientenöffnung miteinander verbindet und derart aufgebaut ist, daß er eine deutliche Deagglomeration agglomerierten Pulvers bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Deagglomerator zusätzlich eine Einrichtung (6, 10, 42) zum Ändern der Geometrie des Kanals auf eine variierende Inhalationsrate hin aufweist.

2. Deagglomerator nach Anspruch 1, mit einer Einrichtung zum Variieren des Querschnitts des Kanals zum Durchströmen mit pulverhaltiger Luft.

3. Deagglomerator nach Anspruch 1, mit einer Einrichtung zum Ändern der mittleren Weglänge des Kanals zum Durchströmen mit pulverhaltiger Luft.

4. Deagglomerator nach Anspruch 1, mit einem Kanal, der ein Diaphragma (6) aufweist, das sich über den Kanal erstreckt, wobei das Diaphragma (6) einen Schlitz (4) aufweist und aus einem elastisch flexiblen Material besteht, derart, daß es sich bei erhöhten Durchflußraten zum Öffnen des Schlitzes (4) biegt.

5. Deagglomerator nach Anspruch 1, mit einem Kanal (14, 33) mit einer Steuereinrichtung (10, 42), die von einer Schließposition, in der der Kanal wenigstens teilweise blockiert ist, in eine oder mehrere Öffnungspositionen bewegbar ist, in de nen zusätzliche Bereiche des Kanals offen sind, wobei die Steuereinrichtung (10, 42) in die Schließposition vorgespannt und derart bewegbar ist, daß sie auf eine erhöhte Inhalationsrate hin weitere Bereiche des Kanals (14) öffnet.

6. Deagglomerator nach Anspruch 5, wobei die Steuereinrichtung eine schwenkbare Klappe (10) oder einen schwenkbaren Lappen aufweist, der in dem Kanal oder an einem Ende des Kanals angeordnet ist.

7. Deagglomerator nach Anspruch 5, wobei die Steuereinrichtung eine flexible Membran (42) aufweist.

8. Deagglomerator nach Anspruch 1, wobei der Kanal mehrere Durchgänge (52, 54, 56) und eine Einrichtung zum selektiven Schließen und Öffnen einer oder mehrerer Durchgänge auf Variationen der Inhalationsrate hin aufweist.

9. Deagglomerator nach Anspruch 8, wobei die Einrichtung zum selektiven Schließen und Öffnen der Durchgänge einen schwenkbaren Lappen aufweist.