ES2642585T3

ES2642585T3 - Aparato mejorado de aerosolización de grandes volúmenes de polvo seco

Info

Publication number: ES2642585T3
Application number: ES10717597.8T
Authority: ES
Inventors: Peter Iwatschenko; Gerhard Pohlmann; Horst Windt; Wolfgang Koch; Michel Kist
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2009-04-23
Filing date: 2010-04-22
Publication date: 2017-11-16
Anticipated expiration: 2030-04-22
Also published as: CN102421473A; NZ620527A; AU2010240909B2; EA201101536A1; MX2011011179A; JP5656974B2; IL215663A; NZ595722A; CA2758497C; EA021036B1; EP2421588B1; EP2421588A1; KR20120023668A; AU2010240909A1; CN102421473B; CA2758497A1; BRPI1016186B1; US9545490B2; JP2012524571A; HK1164760A1

Description

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DESCRIPCION

Aparato mejorado de aerosolizacion de grandes volumenes de polvo seco

La invencion se refiere a un dispositivo para la dosificacion y aerosolizacion de material aerosolizable, en particular de sustancias medicas en polvo tales como, por ejemplo, preparaciones farmaceuticas para su inhalacion. El dispositivo es particularmente adecuado para la aerosolizacion de preparaciones de agentes tensioactivos en polvo pulmonares.

Antecedentes de la invencion

Los dispositivos para la aerosolizacion ("nebulizacion en seco") de material aerosolizable ("nebulizable") seco son conocidos por la persona experta. Para la aerosolizacion de preparaciones en polvo farmaceuticas, se han descrito, por ejemplo, los denominados inhaladores de polvo seco (Dpi). En estos dispositivos, un material aerosolizable, por ejemplo, una sustancia medica en polvo, actua por un gas o gas vehnculo comprimido en una camara especialmente proporcionada y, dentro de esta camara, se convierte en un estado que se conoce como aerosol o niebla seca. Las partfculas del material estan en este caso presentes en una forma preferentemente uniforme y finamente dispersa a traves de todo el volumen de gas o gas vehfculo comprimido y se descargan despues de la camara en este estado a traves de dispositivos adecuados.

Tales dispositivos se pueden utilizar para la administracion de sustancias medicas en pacientes con respiracion espontaneamente o ventilados. Para su uso en pacientes con respiracion espontanea, los dispositivos se conectan por lo general a una boquilla adecuada o a una mascara de respiracion. Durante su uso invasivo, es decir, en pacientes ventilados, estos dispositivos alimentan la sustancia medica en aerosol en un sistema de ventilacion que administra despues el material en aerosol a los pulmones del paciente.

En los dispositivos conocidos hasta ahora para la aerosolizacion de material en polvo, sin embargo, el problema encontrado generalmente era que grandes cantidades de sustancias medicas se podnan administrar al paciente solo, en todo caso, con un considerable desembolso en terminos de equipo, por ejemplo, utilizando dispositivos de dosificacion mecanicos extensos. Por lo general, los dispositivos conocidos eran adecuados para la aerosolizacion de cantidades farmaceuticas en el intervalo de aproximadamente 1 |jg a aproximadamente 20 mg. Sin embargo, ciertas sustancias medicas, tales como, por ejemplo, preparaciones de agentes tensioactivos pulmonares, requieren la administracion de grandes cantidades, por ejemplo, mas de 100 mg o incluso en el intervalo de gramo que, cuando se utilizan los inhaladores de polvo seco convencional, requiere tiempos de inhalacion muy largos. Un segundo problema de los dispositivos conocidos de la tecnica puede ser la reproducibilidad de la cantidad de material en aerosol administrada al paciente. Este es particularmente el caso cuando durante el almacenamiento o incluso durante la accion del inhalador las partfculas del material aerosolizable se aglomeran en partfculas mas grandes con un comportamiento aerodinamico diferente. Las partfculas grandes tendran una probabilidad mucho menor de alcanzar su objetivo, el pulmon profundo, ya que tienden a depositarse en las vfas respiratorias superiores o en la garganta o incluso en alguna parte del aparato de inhalacion.

El problema de administrar grandes cantidades de material aerosolizable, tales como preparaciones de agentes tensioactivos pulmonares en dosis precisas se refiere a todas las secciones del aparato utilizado para la inhalacion: el suministro de aire y su controlador, la unidad de aerosolizacion en sf, el sistema de tubenas y valvula (incluyendo, en su caso, las superficies interiores de un sistema de ventilacion), y las piezas extremas respiratorias (mascara, tubo), en otras palabras, todas las secciones en las que una perdida no controlada por la deposicion no deseada de partfculas en aerosol y, por lo tanto, la reduccion de la dosis administrada al paciente y la obstruccion pueden ocurrir.

En las unidades de aerosolizacion convencionales, un problema general encontrado es que el material aerosolizable, que esta presente como una carga suelta en un recipiente de almacenamiento, por ejemplo, un vial farmaceutico comercialmente disponible, tiende a aglomerarse, por razon de su calidad superficial y/o su contenido de humedad, lo que puede dar como resultado la obstruccion de una seccion transversal de abertura relativamente estrecha del vial. Tal aglomeracion puede ocurrir tambien en preparaciones de agentes tensioactivos pulmonares. Tales bloqueos se pueden evitar normalmente solamente por medios mecanicos adecuados, a fin de garantizar una dosificacion continua del material aerosolizable durante un penodo bastante largo de tiempo. Ademas, como ya se ha senalado anteriormente, las partfculas aglomeradas del material aerosolizable, por ejemplo, preparaciones de agentes tensioactivos pulmonares, no son generalmente capaces de acceder a los pulmones con la misma eficacia y siguiendo el mismo patron de distribucion/deposicion local que las partfculas mas pequenas, no aglomeradas.

En la unidad de aerosolizacion de la tecnica anterior del documento GB 24 848 A, un deposito de material aerosolizable se conecta a traves de un paso estrecho a una camara en la que el suministro de aire se presiona por medio de una jeringa. La desaglomeracion de las partfculas en aerosol tiene lugar a medida que el aire administrado se ve forzado mas alla del deposito y realiza una accion de torbellino en su interior; donde despues de que el material aerosolizable dispersado se expulsa a traves de la camara y fuera de una boquilla hacia el paciente. En el documento FR 2 598 918 A, el material aerosolizable, por el contrario, se transporta por un tornillo de Arqrnmedes en un chorro de aire comprimido, donde la dispersion tiene lugar.

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En muchos casos es necesario garantizar la administracion rapida y de alta dosis del material aerosolizable, en una forma accesible para los alveolos, en los pulmones con una dosificacion constante, en secuencia rapida y durante un penodo de varios minutos. Ambos sistemas mencionados anteriormente no pueden, sin embargo, proporcionar la administracion de altas dosis del material aerosolizable y son, debido a su geometna y mecanismo de dispersion, propensos a la aglomeracion, por ejemplo, en la camara o en la tolva provista del tornillo, de modo que la dosificacion exacta sigue siendo un problema. De hecho, tal administracion era posible, en todo caso, solo con un desembolso considerable en terminos de equipamiento.

El documento WO 2006/108558 A1 divulga un dispositivo para la dosificacion y aerosolizacion de polvo en el que la desaglomeracion del material aerosolizable, tal como una preparacion de agente tensioactivo en polvo pulmonar, se consigue por medio de la compensacion de presion entre los impulsos de presion enviados en el canal de aerosolizacion del dispositivo. La fuerza de cizalla necesaria para la desaglomeracion se crea mediante el aprovechamiento de la alta presion durante los impulsos. Aunque este sistema ofrece resultados superiores con respecto a los sistemas de la tecnica anterior conocidos en terminos de concentracion de material en aerosol administrada, cuestiones de interes permanecen con respecto a los residuos de material aerosolizable que se adhieren a las superficies internas del sistema, tales como las paredes del deposito o la parte inferior del canal de aerosolizacion.

Otra cuestion se refiere a las caractensticas de salida de un dispositivo de dosificacion, tales como el descrito en el documento WO 2006/108558 A1. Como el dispositivo de dosificacion utiliza impulsos de presion para la desaglomeracion, surge la pregunta sobre el efecto que estos pueden tener sobre el paciente. Los impulsos de presion son de magnitud sustancial y, por tanto, el dispositivo de dosificacion no se puede conectar directamente a los extremos frontales de respiracion del paciente tales como mascaras en el caso de pacientes con respiracion espontanea. Para los pacientes ventilados, la salida del dispositivo de dosificacion se debe conectar al ventilador para permitir la dosificacion tanto adecuada como precisa, y el suministro de oxfgeno necesario. En el caso de bebes, por otra parte, el volumen y la dosificacion del aerosol administrado, asf como la presion parcial de oxfgeno, asf como la presion de las vfas respiratorias son aun mas cntica que en los adultos y necesitan una consideracion especial. Puesto que para los bebes el enfoque convencional de suministrar farmacos aerotransportados a traves de respiradores y tubos de presion es extremadamente estresante, se necesitan equipos y habitaciones especializadas.

Sumario de la invencion

Por lo tanto un objeto de la presente invencion es proporcionar un dispositivo para la dosificacion y aerosolizacion de material seco aerosolizable que supere los problemas anteriores de los residuos de material aerosolizable y permite que esencialmente todo el material aerosolizable presente en el dispositivo sea aerosolizado y administrado al paciente, permitiendo de esta manera una precision de dosificacion todavfa no lograda tambien en el caso en que grandes volumenes de polvo seco se tienen que administrar.

Puesto que la utilidad del dispositivo de acuerdo con la invencion no se limita a la dosificacion y aerosolizacion de sustancias utilizadas en un contexto medico, tales como sustancias utilizadas utilizan para el diagnostico y/o tratamiento, un objeto adicional de la invencion es proporcionar un dispositivo para la dosificacion y aerosolizacion de material seco aerosolizable que supere los problemas anteriores de residuos de material aerosolizable y que permita que esencialmente todo el material aerosolizable presente en el dispositivo se administre en forma de aerosol.

Un objeto de la invencion es proporcionar tambien un sistema para la dosificacion y aerosolizacion de material seco aerosolizable que permite el tratamiento de pacientes con respiracion espontanea asf como de pacientes con ventilacion y se puede utilizar tanto con adultos como con bebes.

Estos objetos se consiguen por medio de un dispositivo para la dosificacion y aerosolizacion de material seco aerosolizable de acuerdo con la reivindicacion 1. Otras realizaciones opcionales y preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes respectivas.

En un primer aspecto de la invencion, el nuevo dispositivo para la dosificacion y aerosolizacion de material seco aerosolizable comprende un cuerpo con un canal de aerosolizacion que tiene una porcion de fijacion distal que se puede conectar a una fuente de gas vehnculo de impulsos que proporciona impulsos de presion del gas en el canal de aerosolizacion y una porcion de fijacion proximal para la salida de material en aerosol (el "aerosol") hacia un paciente, y un deposito para recibir el material en aerosol ("proximal" y "distal" como se observa desde el paciente). Se prefiere ademas que el dispositivo tenga una porcion de fijacion que se puede conectar a una fuente de gas vehnculo no pulsado que sirve para transportar el aerosol generado desde el canal de aerosolizacion o desde el deposito hacia el paciente. El deposito comprende paredes y se conecta de manera estanca a gas al cuerpo y esta en conexion de flujo con el canal de aerosolizacion. Al menos partes de las paredes son membranas de auto- excitacion que se pueden poner en oscilacion por los impulsos de presion.

Preferentemente, el nuevo dispositivo comprende medios para la transferencia de energfa de oscilacion entre las diferentes areas de las membranas. Ventajosamente, dicho medio puede reciclar la energfa de oscilacion inducida por los impulsos de presion. Se prefiere transferir la energfa de oscilacion de las areas oscilantes mas fuertes de las

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membranas a las areas oscilantes mas debiles. Esto sirve para compensar las diferencias de presion entre las membranas. Portanto, activando las areas oscilantes mas debiles. Una transferencia de este tipo se puede asegurar por ejemplo por un tubo que conecta la porcion proximal de fijacion y/o el canal de aerosolizacion y el deposito distal del dispositivo.

Termino "membrana" como se utiliza en la presente memoria se refiere a cualquier estructura similar a una lamina que es impermeable a gas, a lfquido y al material aerosolizable, y que forma al menos parte de la contencion del material aerosolizable en el deposito. "De auto-excitacion" tal como se utiliza aqu se refiere a la propiedad de la membrana a deformarse elasticamente y oscilar en respuesta a los impulsos de presion del gas vehnculo administrado al dispositivo. Como tal, se debe entender que, en funcion del material de la membrana, la membrana tiene que ser fina y lo suficientemente flexible para deformarse por los impulsos de presion. Ejemplos de materiales de la membrana son polfmeros elasticos, tales como silicona, pero otros materiales seran evidentes para la persona experta.

Al estar provisto de paredes de membrana, el dispositivo de la invencion es capaz de utilizar esencialmente la cantidad completa de material seco aerosolizable almacenada en el deposito y transformarla en un aerosol debido a que la oscilacion de las paredes de la membrana del deposito afloja el material aerosolizable, por lo que puede caer en la camara de dosificacion por debajo del deposito. El proceso de aerosolizacion se describe, por ejemplo, en el documento WO 2006/108558.

De acuerdo con la invencion, es por tanto posible tener una carga uniformemente suelta de material seco aerosolizable disponible en el dispositivo para su dosificacion y aerosolizacion despues de cada impulso de presion, como resultado de lo que se evita una compactacion gradualmente creciente del material y una dosificacion uniforme se garantiza durante un penodo detiempo considerable. El dispositivo de acuerdo con la invencion permite por tanto que el material aerosolizable se dosifique facilmente en grandes cantidades de manera altamente reproducible y, preferentemente, sin partes moviles. Ademas, durante la compensacion de presion entre el canal de aerosolizacion y el deposito, se consigue una relajacion de la carga del material aerosolizable. Portanto, es posible que la mezcla de gas vetnculo comprimido y material que contiene predominantemente partfculas desaglomeradas, preferentemente exclusivamente o casi exclusivamente partfculas que tienen el tamano de las partfculas primarias, no aglomeradas del material aerosolizable. Si el material aerosolizable esta en forma de una sustancia medica en polvo tal como, por ejemplo, un tensioactivo en polvo pulmonar, es posible que las partfculas primarias de la sustancia medica situada en el deposito esten presentes en la mezcla de gas y material comprimido. En esta medida, el dispositivo de acuerdo con la invencion permite, preferentemente completamente libres de partes moviles mecanicas, la aerosolizacion optima del material seco aerosolizable incluso hasta el tamano de las partfculas primarias.

En el caso preferido en que el dispositivo se utiliza para la dosificacion y aerosolizacion de sustancias con fines terapeuticos y/o diagnosticos, el tamano de las partfculas primarias del material aerosolizable corresponde preferentemente a un diametro aerodinamico mediano de masa (MMAD) que es tal que las partfculas son capaces de acceder a los pulmones, es decir, el sitio de accion en las vfas respiratorias o en los alveolos pulmonares. El MMAD de las partfculas que pueden acceder a los pulmones esta en el intervalo de 1 a 5 pm. El intervalo de MMAD deseado, de acuerdo con la invencion, de las partfculas en la mezcla de gas y material comprimido es en consecuencia de 1 a 5 pm.

Preferentemente, se proporciona una porcion de embudo ahusada hacia el canal de aerosolizacion en el cuerpo entre el deposito y el canal, y las paredes de la porcion de embudo son membranas de auto-excitacion. La porcion de embudo es donde el material aerosolizable cae en y se acumula desde el deposito antes de entrar en el canal de aerosolizacion. Los impulsos de presion diferencial generados como resultado de los impulsos de presion que utilizan el principio de Venturi crean un gradiente de presion que sirve para aspirar el material aerosolizable en el canal de aerosolizacion y arrastrarlo en la corriente de gas vetnculo, generando asf un aerosol altamente concentrado. Como las paredes de la porcion de embudo son membranas de auto-excitacion, ningun material acumulado en la porcion de embudo quedara adherido a sus paredes y sustancialmente todo puede ser arrastrado en el gas vehnculo.

El deposito puede preferentemente estar provisto de una tapa que comprende una membrana hacia el deposito. Si bien la cubierta como tal permite que el deposito de (re)llene, la membrana en la cubierta oscilara y soportara tambien una desaglomeracion completa y el desprendimiento de material aerosolizable de las superficies interiores del deposito. Si se desea, entre la membrana y la tapa un absorbedor de gas y/o de humedad se puede insertar.

Ademas, una membrana de auto-excitacion se puede proporcionar como parte de la parte inferior del canal de aerosolizacion debajo de la conexion del mismo con el deposito. Cuando el material aerosolizable cae en el canal de aerosolizacion, no todo queda siempre arrastrado inmediatamente en la corriente de gas vehnculo, y un poco de material puede depositarse y acumularse debajo de la conexion mencionada. Al proporcionar esta area con una membrana de auto-excitacion, los impulsos de presion enviados a traves del canal de aerosolizacion excitan esta membrana para hacerla oscilar de manera que el material se vea nuevamente arrastrado en el gas vehnculo. Esta configuracion se puede denominar membrana "pasivamente controlada". Tambien es concebible disponer un accionador conectado a la membrana para impulsar la oscilacion de la membrana. Esta se denomina "activamente controlada".

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Por ultimo, se prefiere que el deposito y el cuerpo se formen integralmente. Esto tiene la ventaja de que se puede proporcionar un dispositivo desechable en el que la dosis total de material aerosolizable se controla cuidadosamente por el fabricante y la contaminacion y la dosificacion equivocada debida las inexactitudes de llenado se pueden evitar.

En un segundo aspecto de la invencion, un sistema para la dosificacion y aerosolizacion de material seco aerosolizable comprende el dispositivo anteriormente descrito para la dosificacion y aerosolizacion de material seco aerosolizable. Ademas, un primer separador hueco se conecta a la porcion de fijacion proximal del dispositivo y comprende una porcion distal que tiene paredes interiores ahusadas hacia la porcion de fijacion proximal, y una porcion proximal que tiene paredes interiores ahusadas hacia el paciente, preferentemente con una porcion cilmdrica central entre las mismas.

El termino "separador" tal como se utiliza aqu se refiere a una pieza adicional de la trayectoria para que el gas/aerosol respiratorio o vehmulo atraviese, que introduce un espacio de expansion para la corriente de gas pulsada. La geometna del primer separador hueco permite amortiguar el impulso de presion del gas que lleva el aerosol al paciente y reducir al mismo tiempo el ruido asociado, mucho de la misma manera que un silenciador. Por lo tanto, tanto para pacientes con respiracion espontanea como ventilados, el aerosol llega de manera mas uniforme y sin picos de presion inaceptables.

De acuerdo con una realizacion preferida, las paredes interiores de la porcion distal, la porcion central y/o la porcion proximal del primer separador hueco comprenden membranas de auto-excitacion. Cuando un impulso de presion diferencial llega en el sistema, las membranas oscilan debido a su elasticidad de modo que esta construccion evita que las partmulas del aerosol se adhieran a y permanezcan en las paredes del separador.

Tambien se prefiere que un espacio anular se proporcione entre las porciones distales y centrales del primer separador hueco, que se puede conectar a un suministro de aire auxiliar. Este espacio anular se puede suministrar con aire auxiliar que enjuaga el interior del separador y asegura de ningun residuo de material aerosolizable permanezca adherido a la pared. Lo mas preferido es que la geometna el espacio anular permita la formacion de un flujo de envoltura de aire auxiliar a lo largo de las paredes de la parte cilmdrica del separador, envolviendo de este modo la corriente de aerosol que entra en el separador y ayudando eficazmente a evitar que las partmulas en aerosol se depositen en las paredes del separador.

En una realizacion preferida, el sistema de acuerdo con el segundo aspecto de la invencion comprende ademas un segundo separador hueco conectado a la porcion proximal del primer separador hueco y distalmente a un conector del paciente, teniendo el segundo separador hueco una entrada de aire ambiente con una valvula anti retorno dispuesta en el extremo distal y una salida de gas exhalado proporcionada en el extremo proximal del segundo separador hueco. El segundo separador hueco tiene preferentemente una seccion transversal y un volumen mas grande que el primer separador hueco anterior, y preferentemente puede ser cilmdrico, aunque la invencion no proporciona ninguna limitacion sobre la forma.

Esta disposicion es particularmente ventajosa para la administracion de material en aerosol a pacientes con respiracion espontanea. Al igual que el primer separador hueco, el segundo separador hueco sirve para atenuar los impulsos de presion diferencial procedentes del suministro de aire comprimido a traves del dispositivo de dosificacion y aerosolizacion y para reducir el ruido asociado. Pero tambien tiene la funcion de proporcionar un almacenamiento intermedio para el aerosol, que es el material en aerosol arrastrado en el gas vehmulo. A partir de este almacenamiento intermedio, que se conecta a la pieza de la boca del paciente, un paciente que respira espontaneamente puede inhalar la dosis predeterminada del material en aerosol. Debido a la seccion transversal ampliada y mayor volumen del segundo separador hueco con respecto al primer separador hueco, la presion respiratoria negativa necesario para aspirar e inhalar el material en aerosol del segundo separador hueco no llega a ser excesiva como sena el caso si el dispositivo de dosificacion y aerosolizacion y el primer separador hueco estuvieran conectados directamente al paciente. Por otra parte, la inhalacion del material en aerosol desde el primer o segundo separador se facilita aun mas por la provision de aire auxiliar como se ha descrito anteriormente.

En una realizacion preferida alternativa, el dispositivo de aerosolizacion se conecta a un sistema de ventilacion operado como sistema de CPAP (presion de vfas respiratorias positiva continua) que suministra soporte ventilatorio a un paciente. En una configuracion de este tipo, el aerosol se introduce en un sistema de ventilacion o CPAP a traves de un conector en T en un extremo frontal respiratorio en el lado del paciente. Este sistema ofrece numerosas ventajas a los pacientes con ventilacion mecanica o con soporte ventilatorio, en particular, en el caso de bebes y neonatos. En situaciones agudas, estos pequenos pacientes pueden necesitar la administracion cuidadosamente controlada de sustancias medicas en aerosol. Al conectar el sistema de ventilacion o CPAP y el dispositivo de dosificacion y aerosolizacion a traves de un conector en T que conecta el dispositivo en paralelo con el respirador, es posible controlar tanto la cantidad de aire u oxfgeno que se proporciona desde el ventilador (mediante el control de la presion de aire y/u oxfgeno) como, por separado, la cantidad de material en aerosol que se proporciona al paciente. Ademas, en contraste con la administracion del aerosol en la rama de inspiracion del respirador, esta configuracion permite concentraciones de aerosol altas en el gas administrado al paciente puesto que la dilucion se reduce al mmimo.

Como se ha mencionado anteriormente se pueden proporcionar medios para transferir la ene^a de oscilacion de un area de las membranas a otra.

Preferentemente, se proporciona un tubo de compensacion entre el interior del primer separador hueco y el interior de la porcion de embudo. Este tubo sirve para compensar las diferencias de presion entre el separador y el deposito 5 y, al mismo tiempo para activar la membrana del embudo.

Los sistemas anteriormente descritos se pueden integrar en sistemas de ventilador estandar para la administracion/adicion rutinaria de material aerosolizable, tal como un agente tensioactivo pulmonar, al gas respiratorio.

Es obvio para la persona experta en la materia que el dispositivo de aerosolizacion como se ha descrito 10 anteriormente en a presente memoria se puede utilizar en una variedad de campos tecnicos. En realidad, el dispositivo de acuerdo con la invencion sera aplicable siempre que se desee una aerosolizacion eficaz y uniforme de polvos. Si bien los usos preferidos del dispositivo de acuerdo con la invencion son para el campo de la terapia y la administracion de medicamentos, preparaciones farmaceuticas y otras sustancias medicas inhalables, en particular un agente tensioactivo pulmonar, el dispositivo sera util para la aerosolizacion de cualquier tipo de sustancias en 15 aerosol en el intervalo de menos de 100 mg hasta varios gramos de sustancia. Incluso es concebible que una version de tamano adecuado del dispositivo permita la aerosolizacion de cantidades aun mayores de sustancias hasta escalas tecnicas. El tamano de partfcula o distribucion del tamano de partfcula del material a aerosolizar dependera de la aplicacion particular. Por ejemplo, como se conoce de la tecnica, las partfculas a administrarse al pulmon mediante inhalacion tendran idealmente un tamano en el intervalo de 1-5 pm MMAD. Por supuesto, el 20 dispositivo de acuerdo con la invencion no se limita a la aerosolizacion de partfculas en este intervalo de tamano. Mas bien, partfculas mas grandes asf como mas pequenas se prestanan para la aerosolizacion mediante el uso de este dispositivo. Para dar un ejemplo, el revestimiento en polvo de piezas de trabajo que ha ganado considerable importancia en los ultimos anos sena una posible aplicacion en la que cantidades relativamente grandes de partfculas que tienen un tamano muy pequeno (por ejemplo, < 1 pm) tienen que aerosolizarse.

25 Por consiguiente, la presente invencion se refiere a un dispositivo para la dosificacion y aerosolizacion de material aerosolizable que comprende un cuerpo con un canal de aerosolizacion que tiene una porcion de fijacion distal que se puede conectar a una fuente de gas vetnculo que proporciona impulsos de presion del gas al canal de aerosolizacion y una porcion de fijacion proximal para la salida de material en aerosol hacia un paciente, un deposito para recibir el material aerosolizable, comprendiendo el deposito paredes y estando conectado de una manera 30 estanca a gas al cuerpo y en conexion de fluido con el canal de aerosolizacion, caracterizado porque al menos parte de las paredes son membranas de auto-excitacion que se pueden poner en oscilacion por los impulsos de presion.

La presente invencion tambien se refiere al dispositivo anterior, en el que una porcion de embudo ahusada hacia el canal de aerosolizacion se proporciona en el cuerpo entre el deposito y el canal, y en el que las paredes de la porcion de embudo son membranas de auto-excitacion.

35 La presente invencion se refiere tambien a cualquiera de los dispositivos anteriores, en el que el deposito esta provisto de una cubierta superior y la cubierta superior comprende una membrana de auto-excitacion hacia el deposito.

La presente invencion tambien se refiere a cualquiera de los dispositivos anteriores, en el que una membrana de auto-excitacion se proporciona en una pared del canal de aerosolizacion debajo de la conexion del mismo con el 40 deposito.

La presente invencion tambien se refiere a cualquiera de los dispositivos anteriores, en el que el deposito y el cuerpo se forman integralmente.

La presente invencion tambien se refiere a cualquiera de los dispositivos anteriores, en el que el deposito se conecta con el canal de aerosolizacion a traves de una valvula. En una realizacion, la valvula es una valvula giratoria.

45 En resumen, la presente invencion utiliza la energfa de un impulso de presion generado, por ejemplo, por la expansion del gas comprimido para excitar elementos elasticos. Como se ha mencionado anteriormente, estos elementos pueden ser membranas, especialmente membranas de auto-excitacion. Mediante la excitacion, la energfa de las membranas se recoge desde el impulso de presion original, debilitando asf este impulso de presion. Como resultado, el material en aerosol se aerosoliza en una forma mas continua, constante y homogenea en comparacion 50 con una salida rapida iniciada por un impulso de presion no debilitado. Mediante una atenuacion de este tipo del impulso de presion, el aerosol producido se puede respirar comodamente por un paciente.

Ademas una aglomeracion del material aerosolizable, especialmente en el deposito, se evita.

Breve descripcion de los dibujos

la Figura 1 es una vista en seccion longitudinal de una realizacion de un sistema para la dosificacion y 55 aerosolizacion de acuerdo con la invencion;

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la Figura 2 es una vista esquematica de una su uso con pacientes adultos con respiracion

la Figura 3 es una vista esquematica de una su uso con bebes ventilados; y

la Figura 4 es una vista esquematica de una su uso con adultos ventilados.

Descripcion detallada de las realizaciones preferidas

En la Figura 1, se muestra una vista en seccion longitudinal de una primera realizacion del sistema para la dosificacion y aerosolizacion. El sistema 100 comprende un dispositivo 1 para la dosificacion y aerosolizacion, en el que un canal 3 de aerosolizacion se dispone dentro de un cuerpo 2. En su extremo distal (a la derecha en la Figura 1), el cuerpo 2 comprende un asiento 4 capilar en el que un soporte 14 de tubo capilar que soporta un tubo 13 capilar esta equipado. Este soporte 14 de tubo capilar puede, a su vez, conectarse a traves de lmeas de conexion y una valvula (ambos no mostrados) a un suministro de gas vehmulo comprimido pulsado. En su extremo proximal (a la izquierda en la Figura 1), el canal 3 de aerosolizacion se abre en una boquilla 5 de dispersion cuya seccion transversal aumenta continuamente en una direccion que se extiende lejos del tubo 13 capilar.

Por encima del canal 3 de aerosolizacion, el dispositivo 1 comprende un deposito 9 para el material en polvo a aerosolizar. El deposito 9 comprende una pared 10 exterior y una porcion interior que tiene una pared 11 cilmdrica y que se estrecha de forma ahusada desde la pared 12. Las paredes 11 y 12 son membranas de auto-excitacion fabricadas de, por ejemplo, silicona de grado medico que tienen un espesor de pared de aproximadamente 0,5 mm. Entre la pared 10 exterior y las paredes 11 y 12 cilmdrica y ahusadas, se forman los espacios 6 y 7, respectivamente. En la parte inferior, el deposito 9 forma una abertura 19 situada por encima del canal 3 de aerosolizacion que es parcialmente parte integrante de la camara 8 de dosificacion. Situada por encima de esta abertura 19 habra una carga del polvo a aerosolizar (no mostrado) que puede estar agrupado hasta el punto de que casi ningun grano de material aerosolizable entra en el canal 3 de aerosolizacion. Todo el conjunto que consiste en las partes 5, 3, 15, 8, 13, y 4 se puede girar 90 grados alrededor del eje longitudinal aparato para evitar que el polvo caiga en la camara 8, cerrando asf el deposito. En consecuencia, dicho conjunto junto con el cuerpo 2 forma una valvula giratoria que permite interrumpir el suministro del polvo almacenado en el deposito 9 a la camara 8 de dosificacion y al canal 3 de aerosolizacion.

En la parte superior del deposito 9, se proporciona una tapa 16 que cierra estancamente el deposito. En el lado inferior de la tapa, hacia el interior del deposito, se proporciona una membrana 17 de auto-excitacion que sella la abertura superior del deposito 9. Por encima de la membrana, un absorbedor 18 de humedad (o, en general de gas) se incluye en la cubierta eliminando la humedad residual u otros gases de traza en el deposito que de otro modo podnan tener efectos adversos. Ademas allf, se forma un espacio entre la membrana 17 y el absorbedor 18 de humedad (no mostrado).

En la presente realizacion, el deposito 9 y el cuerpo 2 con el canal 3 de aerosolizacion se forman integralmente, por lo que se garantiza una total hermeticidad a gas y esterilidad. Sin embargo, se debe entender que tambien pueden ser elementos separados que estan equipados juntos de una manera estanca a los gases.

La boquilla 5 de dispersion se abre en una pieza 2a de fijacion proximal que es una parte componente integral del cuerpo 2. Sobre la pieza 2a de fijacion, un separador 20 hueco esta equipado de manera estanca a gases. El separador 20 comprende una pared 21 cilmdrica exterior, una porcion distal con paredes 22 interiores ahusadas distalmente decrecientes, una porcion proximal con paredes 24 interiores ahusadas proximalmente decrecientes proximal, y una porcion central que tiene paredes 23 cilmdricas dispuestas entre las mismas. Como con el deposito, tambien las paredes 22, 23, 24 del separador 20 son membranas de auto-excitacion fabricadas de, por ejemplo, silicona. Entre la pared 21 exterior y las paredes 22, 23, 24 se proporcionan espacios 25, 26, 27 correspondientes. Un espacio anular se forma entre las porciones distal y central del separador 20 y se conecta a un suministro de gas auxiliar (no mostrado).

Duran su operacion, los impulsos de presion de gas vehmulo entran en el canal 3 de aerosolizacion del dispositivo 1 a traves del tubo 13 capilar, debido a la diferencia de presion creada entre el gas que sale del tubo 13 capilar y el deposito 9 por el principio de Venturi, el material aerosolizable se aspira desde el deposito 9 en el canal 3 de aerosolizacion, se dispersa y arrastra en el gas vehmulo. Al mismo tiempo, este impulso de presion diferencial actua tambien sobre las paredes 11, 12 de la membrana del deposito 9 y las paredes 22, 23, 24 de la membrana del separador 20, haciendo que se abomben y oscilen de acuerdo con la frecuencia de los impulsos de presion. Por tanto, el material aerosolizable adherido a las paredes se ve nuevamente arrastrado en el material a granel y es libre de entrar en la corriente de gas vehmulo.

Se ha de entender que en las realizaciones alternativas solo algunas de las paredes interiores del dispositivo se realizan como membranas de auto-excitacion. Por ejemplo, en una realizacion alternativa solo la pared 12 ahusada es una membrana de auto-excitacion. Obviamente, cada pared interior del dispositivo que no se realice como membrana de auto-excitacion no requiere un espacio hueco entre esta pared interior y exterior correspondiente. Por

realizacion de un sistema para la dosificacion y aerosolizacion para espontanea;

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ejemplo, cuando solo la pared 12 ahusada se realiza como membrana de auto-excitacion, los espacios 6 y 25-27 son prescindibles.

La cantidad de material aerosolizable que se puede administrar con los dispositivos y sistemas de la presente invencion supera los 50 mg y se acopla con una alta precision de dosificacion. Por un lado, la precision permite el uso de farmacos que tienen una "ventana terapeutica" muy estrecha y, por otro lado, los grandes volumenes hacen que el sistema sea adecuado para su uso con sustancias que necesitan administrarse en grandes cantidades. Por ejemplo, sustancias medicas aerosolizables diferentes del agente tensioactivo pulmonar que se pueden administrar mediante el uso del dispositivo de acuerdo con la invencion incluyen antibioticos, acidos nucleicos, formulas retard, peptidos/protemas, vacunas, anticuerpos, insulina, sustancias osmoticamente activas como manitol, almidon de hidroxietilo, cloruro de sodio, bicarbonato de sodio y otras sales, enzimas (por ejemplo, ADNasa), N-acetil cistema, etc.

Haciendo referencia a continuacion a la Figura 2, se muestra una realizacion de un sistema para la dosificacion y aerosolizacion 200, que se emplea para gran volumen de inhalacion de polvo seco en pacientes con respiracion espontanea. El sistema 200 comprende el dispositivo 1 para la dosificacion y de aerosolizacion y el primer separador 20 de la primera realizacion, en el que, adicionalmente, un tubo 29 de compensacion conecta los espacios 6, 7 del deposito con los espacios 25, 26, 27 del separador 20. En el lado corriente arriba, el sistema 200 comprende un controlador 50 que se conecta a traves de una lmea 51 de aire comprimido a un suministro 52 de aire comprimido (por ejemplo, el suministro de aire comprimido de un hospital) que proporciona el aire comprimido a traves de una lmea 4l de conexion principal al dispositivo 1 de dosificacion y aerosolizacion. La lmea 41 de conexion principal se conecta al soporte 14 capilar (porcion de fijacion distal) del dispositivo 1. El flujo del aire comprimido al dispositivo se regula con una valvula 40 de solenoide de conmutacion rapida que se abre y cierra por un impulso 43 de corriente enviado desde el controlador para conseguir un numero, duracion y frecuencia determinada de impulsos de presion de aire. Durante su uso, el flujo de aire comprimido se puede activar automaticamente por el controlador, pero tambien se puede activar por la respiracion del paciente para adaptar el tiempo de aerosolizacion y el volumen de material aerosolizable proporcionado en el segundo separador a las caractensticas de respiracion del paciente.

Una lmea 42 de conexion auxiliar administra aire no pulsante al espacio 28 anular del separador 20 (la conexion no se muestra) para eliminar de ese modo el separador de residuos de material aerosolizable. Ambas lmeas 41 y 42 comprenden filtros F para de conexion bloquear la contaminacion por partmulas no deseadas.

En el lado corriente abajo, un segundo separador 30 se conecta al primer separador 20. Al mismo tiempo, una entrada 31 de aire ambiente provista de una valvula 32 anti retorno se proporciona en el extremo distal del segundo separador 30. En el extremo proximal del segundo separador 30, un conector 34 recto con una pieza 35 para la boca se situa, mientras que una salida 36 de gas exhalado (opcionalmente con un filtro F) se ramifica perpendicularmente fuera del conector 34 recto.

La Figura 3 muestra una realizacion del sistema para la dosificacion y de aerosolizacion que es particularmente adecuado para la terapia respiratoria aguda de ninos muy pequenos tales como bebes y neonatos. Varios componentes que son los mismos o equivalentes a los descritos con respecto a las Figuras 1 y 2 llevan los mismos numeros de referencia y no se describiran nuevamente. El sistema 300 comprende el dispositivo 1 para la dosificacion y de aerosolizacion y el separador 20, y un controlador 50 que se conecta al mismo de la misma manera que en la realizacion de la Figura 2. Conectado a la salida del separador 20 hay un tubo 60 de ventilacion que a su vez se conecta con el primer puerto de una pieza 61 en T. Ademas, en esta realizacion se proporciona un ventilador en el modo 70 CPAP que suministra el gas respiratorio a traves de la lmea 64 de gas respiratorio a un colector 65 mientras se mantiene la presion del ventilador a un nivel constante. Desde el colector 65, una lmea 62 de ventilacion comun se conecta al segundo puerto de la pieza 61 en T. El tercer puerto se conecta a un tubo 66 nasofarmgeo que se introduce a traves de la nariz del bebe de modo que su punta se coloca justo por encima de la glotis.

Ademas, un sensor 67 de velocidad de flujo se dispone en el colector para medir el caudal V3 de gas del gas en la lmea 62 comun. Las senales de medicion se alimentan de nuevo al ventilador 70, que controla directamente la presion en la lmea 64 y en la lmea 63 mediante el control de los caudales respectivos, y por lo tanto indirectamente controla V3. Por medio de este control de presion el flujo adicional desde la unidad de dosificacion del dispersor hace que V3 se regule hacia abajo de modo que la presion y, por tanto, el flujo total al bebe (V5) se mantiene constante.

Ademas, un sensor 69 de oxfgeno se proporciona en el tercer puerto del conector 61 en T, controlando el contenido de oxfgeno de la mezcla de gas respiratorio realmente administrada a los pulmones del bebe. Las senales de medicion respectivas se alimentan de nuevo al ventilador 70, donde junto con la informacion del caudal se obtiene una imagen completa de las propiedades de la mezcla de gas respiratorio administrada. Estas propiedades se controlan a continuacion por el ventilador 70. En resumen, mediante la conexion del dispositivo 1 en paralelo con el sistema respiratorio, se hace posible tanto proporcionar gas respiratorio rico en oxfgeno como la dosis correcta de material en aerosol, tal como un agente tensioactivo pulmonar.

Finalmente, volviendo a la Figura 4, se muestra otra realizacion de un sistema para la dosificacion y aerosolizacion. El sistema 400 se utiliza con pacientes adultos ventilados y comprende el dispositivo 1 para la dosificacion y aerosolizacion, el controlador 50, un ventilador 71 y un separador 80 hueco. El controlador se conecta en la forma

descrita anteriormente a un suministro 52 de aire del hospital y a traves de una lmea 41 de conexion principal con la valvula 40 al dispositivo 1, tal como se describe en las realizaciones anteriores. Sin embargo, en esta realizacion, el separador 80 es mucho mas grande que separador 20, tanto en diametro como en volumen, para dar cabida a las necesidades de un paciente adulto ventilado. El separador 80 se conecta en su extremo distal a la pieza 2a fijacion 5 proximal del dispositivo 1 y tiene en su extremo proximal un conector 84 recto que conduce a una mascara 85 de respiracion. Una entrada 81 de gas respiratorio con una valvula 82 de retencion se dispone lateralmente en el extremo distal del separador 80 y se conecta de forma normal a traves de un filtro y una lmea 64 de gas respiratorio al ventilador 71. De manera similar, en el lado proximal una salida 86 de gas exhalado se conecta a traves de una valvula 82 de retencion y la lmea 63 de retorno de gas exhalado al ventilador.

10 La cantidad de material aerosolizable que se puede administrar con los dispositivos y sistemas de la presente invencion supera los 50 mg y se acopla con una alta precision de dosificacion. Por un lado, la precision permite el uso de farmacos que tienen una "ventana terapeutica" especialmente estrecha y, por otra parte, los grandes volumenes hacen que el sistema sea adecuado para su uso con sustancias que necesitan administrarse en grandes cantidades. Por ejemplo, sustancias medicas aerosolizables distintas de los agentes tensioactivos pulmonares que

15 se pueden administrar mediante el uso del dispositivo de acuerdo con la invencion incluyen agentes de contraste, antibioticos, acidos nucleicos, formulas retard, peptidos/protemas, vacunas, anticuerpos, insulina, sustancias osmoticamente activas como manitol, almidon de hidroxietilo, cloruro de sodio, bicarbonato de sodio y otras sales, enzimas (por ejemplo, ADNasa), N-acetil cistema, etc.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo (1) de dosificacion y aerosolizacion de material aerosolizable que comprende:

un cuerpo (2) con un canal (3) de aerosolizacion que tiene una porcion de fijacion distal que se puede conectar a una fuente de gas vehmulo que proporciona impulsos de presion del gas en el canal (3) de aerosolizacion y una porcion (2a) de fijacion proximal para la salida de material en aerosol hacia un paciente,

por encima del canal (3) de aerosolizacion un deposito (9) para recibir el material aerosolizable, comprendiendo el deposito paredes (10) exteriores y conectandose de forma estanca a gas al cuerpo (2) y en conexion de fluido con el canal (3) de aerosolizacion, caracterizado porque

el deposito (9) comprende una porcion interior que tiene una pared (11) cilmdrica y una pared que se estrecha ahusadamente formando una porcion (12) de embudo que son membranas de auto-excitacion que se pueden poner en oscilacion por los impulsos de presion, y porque las paredes (10) exteriores y las paredes cilmdrica (11) y ahusadas (12) se forman espacios (6, 7).
2. El dispositivo (1) de la reivindicacion 1, en el que el deposito (9) esta provisto de una cubierta (16) superior y la cubierta superior comprende una membrana (17) de auto-excitacion hacia el deposito (9).
3. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una membrana de auto-excitacion se proporciona en una pared del canal (3) de aerosolizacion debajo de la conexion del mismo con el deposito (9).
4. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el deposito (9) y el cuerpo (2) estan formados integralmente.
5. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el deposito (9) se conecta con el canal (3) de aerosolizacion a traves de una valvula (2-5, 8, 13, 18).
6. El dispositivo de la reivindicacion 5, en el que la valvula (2-5, 8, 13, 18) es una valvula giratoria.
7. Un sistema de dosificacion y nebulizacion en seco de material nebulizable, que comprende un dispositivo (1) para la dosificacion y nebulizacion en seco de material nebulizable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que un primer separador (20) hueco se conecta a la porcion (2a) de fijacion proximal del dispositivo (1) y comprende una porcion distal que tiene paredes (22) interiores ahusadas hacia la porcion (2a) de fijacion proximal y una porcion proximal que tiene paredes (24) interiores ahusadas hacia el paciente, con preferentemente una porcion cilmdrica central entre las mismas.
8. El sistema de la reivindicacion 7, en el que las paredes (22, 23, 24) interiores de la porcion distal, la porcion central y/o la porcion proximal del primer separador (20) hueco comprenden membranas de auto-excitacion.
9. El sistema de las reivindicaciones 7 u 8, en el que se proporciona un espacio anular entre los extremos distal y las partes centrales del primer separador (20) hueco, que se puede conectar con un suministro (42) de aire auxiliar.
10. El sistema de la reivindicacion 9, que comprende ademas un segundo separador (30) hueco conectado de manera distal a la porcion proximal del primer separador (20) hueco y proximal a una pieza (35) para la boca, teniendo el segundo separador (30) hueco una entrada (31) de aire ambiente con una valvula (32) anti retorno proporcionada en el extremo distal y una salida (36) de gas exhalado proporcionada en el extremo proximal del segundo separador (30) hueco.
11. El sistema de la reivindicacion 9, que comprende ademas un ventilador o una valvula (70) de CPAP, donde la porcion proximal del primer separador (20) hueco y el ventilador o una valvula (70) de CPAP se conectan a traves de un conector en Y a un extremo frontal respiratorio en el lado del paciente.
12. El sistema de la reivindicacion 11, en el que el puerto de suministro de aire del ventilador (70) y el puerto de gas exhalado del ventilador se conectan al conector en Y a traves de un colector (65).
13. El sistema de la reivindicacion 11 o 12, en el que el extremo frontal respiratorio en el lado del paciente es un tubo (66) nasofarmgeo.
14. Un sistema de dosificacion y nebulizacion en seco de material nebulizable, que comprende un dispositivo (1) para la dosificacion y nebulizacion en seco de material nebulizable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende ademas un separador (80) hueco conectado en su extremo distal a la porcion (2a) de fijacion proximal del dispositivo (1) y en su extremo proximal a un extremo (85) frontal respiratorio, y un ventilador (71),

en el que el separador (80) se conecta ademas en su extremo distal a traves de una valvula (82) anti retorno a un puerto de suministro de aire del ventilador (71), y ademas se conecta en su extremo proximal a un puerto de gas exhalado del ventilador (71).
15. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en el que uno cualquiera de entre un sensor (67) de flujo y un sensor (69) de oxfgeno se dispone entre el ventilador o valvula (70) de CpAP y el paciente.
16. El sistema de la reivindicacion 12 o 13, en el que un sensor (67) de flujo se proporciona en el colector (65), y un sensor (69) de oxfgeno se proporciona en el puerto en el lado del paciente del conector en Y.
17. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 7 a 16, en el que se proporciona una tubena (29) de compensacion entre el interior del primer separador (20) hueco o separador (80) hueco y el interior de la porcion de

5 embudo.
18. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 7 a 17, en el que el sistema comprende ademas:

un controlador (50) para proporcionar impulsos de presion de gas vehnculo al dispositivo, pudiendo el controlador (50) conectarse a un suministro de aire comprimido del hospital y conectarse a la porcion de fijacion distal del cuerpo (2) del dispositivo a traves de una valvula (40),

10 en el que el controlador (50) se adapta para controlar el numero y la frecuencia de los impulsos de presion del

gas vehfculo y el caudal del gas vehfculo mediante el control de la valvula (40).