DK161803B - Apparat til fremstilling af en ultrafin, homogen aerosol og anvendelse af et saadant apparat. - Google Patents

Description

i

DK 161803 B

Den foreliggende opfindelse angår et apparat til frembringelse af en ultrafin, homogen aerosol, også benævnt forstøver. Opfindelsen angår også fremstilling af en ultrafin homogen aerosol ved anvendelse af et sådant apparat. Op-5 findelsen er anvendelig ved medicinsk behandling og på andre områder, hvor aerosoler anvendes.

Forstøvere til fremstilling af tekniske eller medicinske aerosoler findes i tre hovedtyper. Den ældste, det såkaldte jet-aerosol-apparat, består af en udstødningsåb-10 ning, som giver en ekspanderende luftstrøm, som passerer tæt hen over et rør med den væske, som skal forstøves. På grund af trykreduktionen i den ekspanderende luftstrøm suges væsken i form af fine dråber ud fra væskerøret og rammer en såkaldt prelplade, hvor dråberne nedbrydes til en aerosol, 15 normalt karakteriseret ved en partikelstørrelse på fra under 1 ^um til 10-20 ^um, dvs. en inhomogen aerosol.

Ultralydsforstøvere anvender ultralydbølger med høj energi, som river overfladelaget i en væskebeholder i stykker. De frembringer en aerosol med jævne, men forholdsvis 20 store partikler, ofte ca. 4 ^,um. Dog opvarmes væsken væsentligt. Såkaldte "spinning disc"-forstøvere anvender en turbineskive, som roterer med 20.000 omdrejninger/min. eller mere. Væske tilføres i midten af skiven og danner en tynd film, som rives i stykker ved skivekanten til en fin aero-25 sol, hvori størrelsen kan varieres, men hvori der kan opnås submikroskopiske og homogene partikler. Apparatet er ikke egnet til medicinske anvendelse, er dyrt og ikke helt ufarligt.

En forstøver af denne type er f.eks. beskrevet i USA-30 patentskrift nr. 2.826.454. Apparatet omfatter en væskebeholder, som via et rør er forbundet til en dyse, som udmunder i en aksial boring i en diffusor. Den aksiale boring er placeret koaksialt med dysen og komprimeret luft strømmer gennem den ringformede spalte og diffusoren. Væsken afgives 35 gennem røret og dysen ved hjælp af et reduceret tryk i området ved dysen og væsken forstøves, idet den indføres i den med stor hastighed gennem diffusoren strømmende luft.

I beskrivelsen til GB-patentansøgning nr. 2.120.958

DK 161803B

2 omtales en forstøver, ved hvilken en væskestråle bringes til at ramme en prelflade med det formål at skabe en væskefilm, fra hvilken partikler frigøres. Prelfladen har kun en ringe størrelse, idet det tilsigtes, at den dannede film skal have 5 større udbredelse end prelfladen. For at få en tilfredsstillende partikkelstørrelse er det nødvendigt, at væskefilmen j er bølgeformet turbulent med en højfrekvent vibration.

Den foreliggende opfindelse angår et apparat som defineret i de vedføjede krav til fremstilling af medicinske 10 eller tekniske aerosoler med en homogen partikkelstørrelse, j som kan varieres afhængigt af apparatets konstruktion-, og j som opnås i en partikkelstørrelse, som for mere end 90%s vedkommende er egnet til små luftveje, mens konventionelle jet-aerosoler fanges i de øvre luftveje. Apparatet kan an-15 vendes til administrering af farmaceutika i fine luftveje eller generelt efter resorption i alveolerne med en effektivitet, som hidtil ikke har været mulig. Det kan også anvendes til fremstilling af tekniske aerosoler med en homogen størrelse med høj effektivitet og tæthed.

20 Den foreliggende opfindelse angår et apparat af den i USA-patentskrift nr. 2.826.454 og i indledningen til krav 1 angivne art. Opfindelsen er kendetegnet ved, at en væskekanal udmunder i en eller flere væskemundinger, som er placeret i nærheden af og er rettet i det væsentlige vinkelret 25 mod en første plade og at væskeåbningerne er placeret i en anden plade, som i det væsentlige er parallel med og som er mindre end den første plade, at der er organer til at tilføre væsken gennem væskekanalen og væskemundingerne til den første plade, ved hjælp af hvilke organer der tilvejebringes 30 en væskefilm på den første plade, hvilken film vil strømme hen over pladen under radial udtynding og opbrydes i små, homogene dråber ved en kant af den første plade.

Ved apparatet ifølge opfindelsen indføres der i en udførelsesform en luftstråle mellem en lille og en stor pla-35 de, og ved hjælp af Coanda-effekten følger luftstrålen den store plade i radial retning mod dens periferi. Samtidig skabes der et reduceret tryk mellem den store plade, der her betegnes Coandapladen, og den mindre mundingsplade. I pas-

DK 161-803 B

3 sende afstand fra luftudmundingen er der en smal spalte eller et passende antal væskeudmundinger, gennem hvilke den væske, som skal forstøves, udsuges. Væsken bæres af det hurtigt ekspanderende luftlag ud mod periferien af Coandapla-5 den, hvor den tynde væskefilm brydes til fine, homogene partikler, mens ikke-forstøvet væske rammer væskebeholderens væg og løber tilbage til dens bund, som danner et reservoir for væsken. Herfra udgår et udsugningsrør, gennem hvilket væsken suges til væskeåbningen.

10 Aerosolens karakteristika kan varieres inden for vide grænser ved at man varierer størrelsen af luftstrømmens tryk, afstanden mellem Coandapladen og mundingsdelen, diameteren af luftudmundingen og væskeudmundingen og diameteren af Coandapladen og afstanden mellem denne og plade og behol-15 dervæggen. Opfindelsen er således ikke begrænset til bestemte udførelsesformer af disse detaljer og heller ikke til variationer i Coandapladens overflade, det vil sige, at denne plade også kan udformes med sfærisk eller konkav overflade uden at gå uden for hovedsigtet med opfindelsen. Det, der er 20 vigtigt, er, at luft og/eller en energirig luftstrøm rettes mod en plade på en sådan måde, at den på grund af den såkaldte Coanda-effekt bringes til at følge dennes overflade i en energirig strømning, og at den afsluttende aerosol dannes ved pladens kant ved at væskefilmen frigøres og brydes på 25 stort set samme måde som i et "spinning disc"-apparat. Da aerosolen derved dannes på lignende måde som i et "spinning disc"-apparat, opnås en fin, homogen aerosol samtidig med at apparatet kan gøres lille og let håndterbart. Antallet af dannede partikler pr. rumfangsenhed vil også være stort.

30 Opfindelsen skal i det følgende beskrives mere udfør ligt under henvisning til tegningen, som belyser et eksempel på en udvalgt og i praksis prøvet udførelsesform.

Fig. 1 er et lodret tværsnit gennem et apparat ifølge opfindelsen, og 35 Fig. 2 er et snit langs linien II-II ifølge fig. 1.

På tegningen er 1 en plade, som her betegnes en Coan-daplade. 2 er en mundingsplade, som i midten har en luftudmunding 3, til hvilken der føres trykluft eller en anden

DK 161803 B

4 luftart under tryk via et luftrør 8 forbundet med luftudmundingen 3 via en luftkanal. Organer til væsketilførsel er udformet som fire væskeudmundinger 4 i mundingspladen 2. En væskebeholder er betegnet 5. Via en forbindelsesdel 6a er et 5 væskeudsugningsrør 6b forbundet med en væskekanal 7, som danner væskeforbindelse mellem bunden af beholderen 5 og væskeudmundingerne 4.

Med fordel er forstøverdelen fremstillet af rustfrit stål. Coandapladen 1 har en diameter på 12 mm og mundings-10 pladen 2 en diameter på 5 mm. Afstanden mellem 1 og 2 er 0,8 mm. Luftudmundingen 3 har en diameter på 0,3 mm. Væskebeholderen består af en glascylinder eller poleret rustfri stålcylinder og har en diameter på 18 mm og udgør en beholder, for forstøvervæsken og dannet aerosol, som kan udtages fra 15 beholderen ved dens øverste del sammen med den tilførte luft. Via udsugningsrøret 6 suges væske fra bunden af beholderen 5 til væskemundingerne 4 v-ia fordelingskanalen 7-. I-denne konstruktion er et passende antal væskeåbninger 4 fordelt radialt rundt om luftudmundingen i en afstand af 1-2 mm 20 og med en diameter på 0,4 mm. Kappen for fordelingskanalen eller forbindelsesdelen 6a og røret 6b er udløseligt forbundet med mundingspladen 2 med en tinlodning for at muliggøre rensning af kanalerne 3 og 4. Med et luft- eller oxygentryk på ca. 600 kPa producerer apparatet 4,5 liter aerosol/min.

25 med et væskeindhold på 0,13-0,15 ml. Partikkelstørrelsen er efter tørring på 0,3 ,um (gennemsnitlig massediameter) og partikkeltætheden er på 3 x 10 cm sammenlignet med kun 7 -3 2,8 x 10 cm for det bedste aerosolapparat, som for tiden anvendes i medicinsk parksis.

30 En lignende ydelse kan opnås, hvis afstanden mellem mundingsdelen og Coandapladen nedsættes til 0,1 mm og diameteren af udmundingen 3 til 0,2 mm og på pladen 2 til 2 mm.

Det forannævnte væskeudsugningssystem er elimineret og forstøvningsvæsken indføres via den forannævnte luftkanal og 35 mundingen med et tryk på ca. 10 kPa, f.eks. fra en pumpe af den art, som anvendes i en vekselstrømsdrevet, luftfri sprøjtemalingspistol. I dette tilfælde er Coanda-effekten bundet til væsken alene, som følger den største af de to

DK 161803 B

5 plader, nemlig Coandapladen, til dens kant, hvorfra den afgives til den omgivende luft i finfordelt tilstand. Det høje tryk på væsken er tilstrækkeligt til at tildele væsken den fornødne energi til at få væsken til at sprede sig ud over 5 Coandapladen og udtyndes i retning mod dens kant. Indsugningsrøret til pumpen er i sådanne tilfælde forbundet med et rør, som udmunder i bunden af beholderen. Denne udførelsesform anses for at være overlegen, hvis man ønsker at fremstille en elektrisk drevet variant af forstøveren, og vil 10 være betydeligt mindre kostbar end den alternative med en elektrisk drevet luftkompressor.

Hvis man ønsker en lille bærbar variant af den luftdrevne forstøver, anbefales en trykluftsflaske på ca. 0,5 liter med et tryk på 30,000 kPa, som giver apparatet en ka-15 pacitet på mindst 6 behandlinger med hver 5 minutters varighed, hvilket er en kapacitet på op til 2 behandlingsdage af sygdomme, som her kommer i betragtning.

Apparatet muliggør tilførsel af medikamenter til distale luftveje i en grad på mere end 90%, mens aerosoler fra 20 konventionelle apparater afsættes i mundhulen eller halsen for ca. 85%s vedkommende. Apparatet muliggør således behandling med lokale beta2~agonister eller steroider med en effektivitet, som det hidtil har været umuligt at opnå, men skulle i andre udførelsesformer være nyttig til fremstilling 25 af tekniske aerosoler til andre formål.

I forbindelse med et fordampningsrør giver det mulighed for at studere fordelingen af lungeventilationen med 99

Tc uden forstyrrende aktivitet i de øvre luftveje eller halsen, og med 5-10 gange større udbytte i lungerne end med 30 for tiden anvendte apparater.

Claims (7)

1. Apparat til fremstilling af en ultrafin, homogen ae-5 rosol og omfattende en væskebeholder (5) forbundet til en væskekanal (7), kendetegnet ved, at væskekanalen (7) udmunder i en eller flere væskemundinger (4), som er placeret i nærheden af og i det væsentlige er rettet vinkelret mod en første 10 plade (1), at væskeudmundingerne er placeret i en anden plade , som er parallel med, og som er mindre end den første plade (1), at der er organer til tilførsel af væske gennem væskekanalen (7) og væskemundingerne (4) til den første plade (1), ved hjælp af hvilke organer der dannes en væskefilm 15 på den første plade (1), hvilken film vil strømme hen over denne plade under radial udtynding og brydes i små homogene dråber ved en kant på den første plade.

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den første plades overflade 20 er plan.

3. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at komprimeret luft er energikilden til tilførsel af væsken til den første plade (1) ved hjælp af et reduceret tryk, som skabes mellem den første og 25 den anden plade og til filmdannelesen på den første plade, at den komprimerede luft tilføres til den første plade (1) fra en munding (3) i midten af den anden plade (2) og at væskekanalen (7) udmunder i et antal mundinger (4) eller en spalte i en afstand fra luftudmundingen (3).

4. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at at væggene af væskebeholderen (5) er indretet til at opsamle ikke-forstøvet væske, og at et forbindelsesrør (6b) forbinder væskekanalen (7) med bunden af beholderen.

5. Anvendelse af et apparat ifølge et eller flere af kravene 1-4 til frembringelse af en ultrafin, homogen aerosol.

6. Anvendelse af et apparat ifølge et eller flere af DK 161 803 B kravene 1-4 til frembringelse af en ultrafin, homogen aerosol til medicinsk behandling.

7. Anvendelse af et apparat ifølge krav 6 til frembringelse af en aerosol til inhalering. 5 10