FI89331B

FI89331B - Inhaleringsanordning

Info

Publication number: FI89331B
Application number: FI863127A
Authority: FI
Inventors: Wilhelm Hurka; Rudolf Alexander Hatschek
Original assignee: Wilhelm Hurka; Hatschek Rudolf A
Priority date: 1985-08-01
Filing date: 1986-07-31
Publication date: 1993-06-15
Also published as: FI863127A; DK365986D0; DE3668783D1; DK162740C; JPH0234620B2; EP0215559B1; IE59027B1; JPS6234573A; AU6075986A; FI863127A0; DK365986A; CA1270711A; FI89331C; PT83126A; EP0215559A1; DK162740B; GB8618762D0; IE862060L; US4841964A; ATA227285A

Description

2 89331

Inhalointilaite, - Inhaleringsanordning.

Esillä olevan keksinnön kohteena on inhalointilaite, jonka avulla inhalointilaitteen käyttäjän sisäänhengittämään ilmaan voidaan lisätä hiukkasmaisessa muodossa olevaa kiinteätä ainetta, erityisesti farmakologisesti vaikuttavaa ainetta .

Erilaisia tällaisia inhalointilaitteita tunnetaan ja eräs tällainen on esitetty saksalaisessa patentissa 845385 (vastaa UK-patenttia 654860), joka on myönnetty yhtiölle nimeltä Abbott Laboratories. Tass Abbott'in laitteessa on hienona jauheena olevaa kiinteätä materiaalia järjestetty kapseliin, jonka alapäässä on sihti. Kapseli on sovitettu työnnettäväksi laitteeseen siten, että sen alapää työntyy kammioon, joka on yhteydessä ilman tuloaukkoon suunnilleen puoliympyrän muotoon taivutetun tuloputken kautta. Ilman poistoaukon muodostaa suukappale tai vastaava. Tuloputkeen on sijoitettu kuula ja sisäänhengityksen aikana sisään-hengitetty ilmavirta siirtää sen kohti tuloputken päätä, jolloin kuula iskeytyy kapselia vasten ja saattaa pienen määrän kiinteätä materaalia putoamaan kapselin sihdin läpi ja liittymään ilmavirtaan.

Juuri kuvatun laitteen eräs suuri haittapuoli on se, että se sopii ainoastaan suhteellisen suuren materiaalimäärän annosteluun ja tämä merkitsee sitä, että kapselissa olevassa materiaalissa pitää olla suuri määrä inerttia kantoainetta vaikuttavan aineen lisäksi. Tämä merkitsee sitä, että tarvitaan monia sisäänhengityksiä tällaisen kiinteän materiaalin määrän siirtämiseksi ja käyttäjältä saattaa kulua 5-10 minuuttia riittävän ilmamäärän sisään-hengittämiseksi vaikuttavan aineen tarvittavan annoksen saamiseksi. Monissa tapauksissa tätä ei voida hyväksyä, : erityisesti silloin, kun inhalaation tarkoituksena on helpottaa välitöntä hoitoa vaativia sairauksia, kuten astmakohtauksessa esiintyviä oireita.

2 S 9 3 31

Lisäksi muodostaan johtuen yllä kuvattu laite on varsin iso ja painava ja liian suuri kuljetettavaksi sopivasti esimerkiksi laukussa tai taskussa. Lisäksi käyttäjältä vaaditaan liikaa toimenpiteitä laitteen saattamiseksi käyttökuntoon, eli kapseli pitää työntää laitteeseen sihdin sulkevan hatun irroituksen jälkeen (jossa vaiheessa on olemassa vaara menettää kiinteä aine sihdin läpi) ja lisäksi laite pitää sijoittaa oikealla tavalla sisäänhengityksen aikana.

Tässä vaiheessa pitää mainita, että muissakin tunnetuissa inha-lointilaitteissa on joitakin, vaikkakaan ei kaikkia yllä kuvattuja haittapuolia. Erityisesti voidaan todeta, että kaikki nykyisin markkinoilla olevat inhalointilaitteet ovat kooltaan suhteellisen suuria ja kalleudestaan johtuen ne kaikki on tarkoitettu toistuvaan käyttöön.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan rakenteeltaan sellainen inhalointilaite, että haluttaessa siitä voidaan tehdä paljon pienempi kuin tunnetuista inhalointilaitteis-ta ja lisäksi laite on riittävän yksinkertainen ja halpa, jotta sitä voidaan käyttää vain kerran ja sen jälkeen hävittää ja lisäksi aikaansaadulla laitteella saadaan annetuksi yhtenäinen ja samanlaisena toistuva annos.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti on saatu aikaan inhalointilaite hiukkasmaisessa muodossa olevan kiinteän aineen lisäämiseksi käyttäjän sisäänhengittämään ilmaan, joka laite on tunnettu a) rungosta, jossa on päättymättömän radan määrittävä sisäpinta, imukanava sisäänhengitettävää ilmaa varten, joka imukanava avautuu tangentiaalisesti päättymättömälle radalle, ja poistojärjestelmä sisäänhengitettävää ilmaa varten ja joka järjestelmä on yhteydessä päättymättömän radan kanssa ja sijoitettu keskihakuisesti sen suhteen ilman poistojärjestelmän ollessa yhteydessä ilman poistoaukon kanssa, jolloin käyttäjän suorittama sisäänhengitys poistoaukon kautta aiheuttaa ilmanvirtauksen imukanavan, päättymättömän radan ja ilman poistojärjestelmän kautta poistoaukkoon, ja b) kuulasta, joka on sijoi- 3 h 9 3 31 tettu päättymättömälle radalle kiertämään sitä ilmavirran vaikutuksesta, kiinteän aineen ollessa tarkoitettu sisältämään farmakologisesti aktiivista ainetta, joka järjestetään mainitulle rungon pinnalle tai kuulan pinnalle.

Mainittua päättymätöntä rataa kutsutaan jäljempänä kiertoradaksi ja se on edullisesti ainakin suunnilleen pyöreä ylhäältä nähtynä. Samoin ilman poistoaukko on edullisesti järjestetty siten, että ilma poistuu kiertoradalta keskihakuiseen tai sentripetaaliseen suuntaan. Tällä tavoin saavutetut edut selvitetään jäljempänä.

Keksinnön eräässä suoritusmuodossa ilman tuloaukko on yhteydessä kiertorataan ilman imukanavan kautta, joka avautuu tangenti-aalisesti kiertorataan. Ilman tuloaukko voi kuitenkin vaihtoehtoisesti avautua suoraan kiertorataan, jossa tapauksessa ilma tulee kiertorataan tangentiaalisesti itsestään. Ilman tangenti-aaliseen kiertorataan sisääntulon merkitys on siinä, että se auttaa varmistamaan laminaarisen ilmavirran kiertoradalla ja tämä puolestaan on edullinen pallon helpon kierron aikaansaamiseksi. Mikäli ilma tulisi sisään ei-tangentiaalisesti, muodostuisi todennäköisesti turbulenssia ja palloon kohdistuisi vähemmän tehokas käyttövoima.

Seuraavaksi selvitetään laitteen toimintaperiaatteita, kuten ne tällä hetkellä ymmärretään. On kuitenkin selvää, että laitteen käyttö ei millään muotoa riipu nyt esitetyn selityksen oikeellisuudesta. Ilma saatetaan työntymään kiertorataan edullisesti tangentiaalisesti ilman poistoaukkoon aiheutetulla imulla. Tämä saattaa kuulan kiertoliikkeeseen ja tämä kuulan liike aiheuttaa kiertoradan kiinteän pinnan ja avaruudessa joka suuntaan pyörivän kuulan pinnan välisten keskinäisten liikkeiden spektrin. Nämä keskinäiset liikkeet kohdistavat puristus- ja leikkaus-tai hankausvoimia kuulan pinnassa olevaan materiaaliin, kiertoradan pintaan tai kuulan ja kiertoradan pintojen välille, mikä aloittaa särkymis- tai hienontumisprosessin.

4 89331 Tähän liittyy yhdistelmänä aerosolin muodostumisprosessi, jolloin hienoksi jauhautunutta hiukkasmateriaalia disper-goituu ilmaan, joka poistuu kiertoradalta ilman tuloaukon kautta edullisesti keskihakuisesta.

Tässä vaiheessa on sopivaa todeta se edullinen vaikutus, joka aikaansaadaan saattamalla poistoilma virtaamaan keskihakuisesta. Sekä kuula- että kiertoradan ympäri kulkeva hiukkasmateriaali joutuvat keskipakoisvoimien alaisiksi, kun taas ilma pakotetaan lähtemään radalta keskihakuisesta. Tämä aiheuttaa ilman ja hiukkasten välisen sekoitusvaikutuksen, jolloin ilma väkisinkin kuljettaa mukanaan tiettyä osaa kiinteistä hiukkasista. Edelleen voidaan todeta, että hiukkasiin vaikuttavat vastakkaiset keskipakois- ja keskihakuisvoimat aiheuttavat pienempien ja suurempien hiukkasten välisen eron, iolloin pienemmät hiukkaset lähtevät varmemmin ilman mukaan virraten keskihakuisesta ja suuremmat hiukkaset eivät yhtä helposti lähde mukaan. Suuremmat hiukkaset pyrkivät tällöin jäämään kiertoradalle, kunnes ne hienontuvat pienempään kokoon. Eräs varsin selvä lisäetu poistoilman saattamisesta virtaamaan keskihakuisesta on se, että tämä pienentää laitteen kokoa ja tekee sen helpommaksi rakentaa.

Keksinnön mukainen inhalointilaite sallii pienen vaikuttavien aineiden määrän antamisen tarkkoina annoksina.

Tästä syystä on tarpeetonta laimentaa vaikuttavaa ainetta ja täten voidaan saavuttaa nopea vaikutus lyhyessä ajassa.

Laite ei vaadi erillistä patruunaa tai muuta vaikuttavan aineen säiliötä eikä se myöskään vaadi tarkkaa asetusta käytön aikana, mikä tekee sen yksinkertaiseksi ja turvalliseksi käsitellä. Lähes välittömän vaikutuksen ansiosta se sopii käytettäväksi hätätilanteissa. Laite voidaan rakentaa yksinkertaisesti pienin kustannuksin ja tästä 5 89331 syystä sitä voidaan käyttää kerran ja sen jälkeen heittää pois.

Lisäksi inhalointilaitteen rakenne mahdollistaa sen valmistuksen hyvin pienikokoisena siten, että käyttäjä voi milloin tahansa kuljettaa inhalointilaitetta mukanaan.

Kiertorataan voidaan yhden kuulan asemesta sijoittaa kaksi, kolme tai jopa useampia kuulia. Lisäkuulat muodostavat lisäkitka-alueita parantaen siten kiinteiden aineiden poistumista. Tätä vaikutusta voidaan edelleen tehostaa antamalla kuulille eri halkaisijat.

Käytetyn kuulan halkaisija on edullisesti 2-4 mm, edullisemmin 3 - 5 mm ja edullisimmin noin 4 mm. Käytettäessä useita kuulia tarkoittaa yllä mainittu halkaisija suuremman tai suurimman kuulan halkaisijaa.

5isäänhengitettäväksi tarkoitettu kiinteä materiaali levitetään edullisesti kalvon muodossa kuulan pintaan ja/tai kiertoradan pintaan. Kuulan pinta ja/tai kiertoradan pinta ei edullisesti ole sileä ja tällöin voidaan käyttää suurempaa määrää ainetta, aine levittää yksinkertaisemmin, kalvo hienontuu nopeammin laitetta käytettäessä ja aine dispergoituu paremmin ilmaan käytön aikana.

Eräässä edullisessa suoritusmuodossa inhalointilaitteen runko muodostuu tuesta, johon on muodostettu kiertorata, tangentiaalinen ilman tulokanava (mikäli sellaista käytetään) ja ilman poistojärjestelmä, joka on keskihakuinen kiertoradan suhteen sekä kansilevy, johon on muodostettu ilman tuloaukko ja ilman poistoaukko. Tässä suoritusmuodossa ilman tuloaukko ja ilman poistoaukko ovat yksinkertaisesti pyöreitä kansilevyssä olevia ilma-aukkoja. Mahdollisimman vähäisen mikrobiologisen likaantumisen varmistamiseksi siihen hetkeen asti, jolloin laitetta käytetään, kansilevy on edullisesti itse peitetty irti vedettävällä kalvolla, 6 89331 joka sulkee ilman tuloaukon ja ilman poistoaukon. Jotta kiinteiden materiaalihiukkasten kiinnittyminen kalvoon kansi levyn tuloaukon ja poistoaukon alueella estettäisiin, jotka hiukkaset ovat saattaneet irrota kuulan tai kiertoradan pinnoista kuljetuksen tai käsittelyn aikana, kalvo on edullisesti muodostettu tällaisia hiukkasia hylkiväksi ilman tuloaukon ja poistoaukon alueella. Tätä tarkoitusta varten kalvo voi olla pinnoitettua metallia, edullisesti pinnoitettua alumiinia pinnoitteen sijaitessa sillä puolella, joka on kohti ilman tuloaukkoa ja poistoaukkoa. Vaihtoehtoisesti kalvo voi olla kokonaan metallikalvoa, esimerkiksi alumiinifoliota tai se voi olla laminoitu kalvo, joka muodostuu esimerkiksi laminoiduista paperi-ja alumiinikalvoista tai kyseessä voi olla hydrofobisella materiaalilla, kuten polytetrafluorietyleenillä päällystetty kalvo.

Keksintöä selvitetään seuraavaksi edelleen viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuvio 1 esittää sivuleikkauksena kaaviomaisesti keksinnön mukaisen laitteen ensimmäistä suoritusmuotoa, jonka rungon muodostaa tuki- ja kansilevy-

Kuviot 2 ja 3 esittävät ylhäältäpäin kuviossa 1 esitetyn laitteen tukea ja kansilevyä.

Kuvio 4 on suurennettu leikkaus pitkin kuvion 2 viivaa IV-IV.

Kuvio 5 on sivulta nähty leikkaus osiin hajoitettuna keksinnön mukaisen laitteen toisesta suoritusmuodosta .

Kuviot 6 ja 7 esittävät ylhäältäpäin kuvion 5 mukaisen laitteen tukea ja kansilevyä.

7 89331

Kuvio 8 on kaaviomainen leikkauskuva keksinnön mukaisen laitteen prototyypistä, joka on valmistettu tekstissä esitettyjä tarkoituksia varten ja jossa on vaihdettava sisärunko.

Kuviot 9 ja 10 esittävät vastaavassa järjestyksessä sivulta ja ylhäältä kuvion 8 mukaista sisärunkoa.

Kuviot 11 ja 12 ovat kaavioita inhalointilaitteen kiertoradan kahdesta mahdollisesta muodosta, jotka eroavat pyöreästä muodosta.

Kuvio 13 on perspektiivikuva eräästä toisesta suoritusmuodosta, jossa on suukappale.

Kuvioissa 1 - 3 esitetyssä inhalointilaitteessa on runko, joka muodostuu tuesta 1 ja kansilevystä 2, jolloin tuessa 1 on syvennys, joka muodostaa runkoon rengasmaisen, pyöreän kiertoradan 3 kuulaa 4 varten. Tuessa 1 on lisäksi syvennys, joka muodostaa kiertorataan 3 avautuvan ilman imukanavan 5. Kanava 5 on yhteydessä kansilevyssä 2 olevaan pyöreään ilma-aukkoon 6, joka aukko muodostaa laitteen ilman tuloaukon. Tuki 1 on lisäksi varustettu ilman poistojärjestelmällä 7, joka muodostaa yhteyden kiertoradan 3 ja kansilevyyn 2 muodostetun pyöreän ilma-aukon 8 välille, jolloin jälkimmäinen muodostaa inhalointilaitteen ilman poistoaukon. Irtivedettävä kalvo 9 sulkee tulo- ja pois-toaukot 6 ja 8 steriilisti. Voidaan todeta, että ilman imukana-va 5 ei ole yhtä syvä kuin kiertorata 3, joten kuulaa 4 saadaan riittävästi mekaanisesti ohjatuksi myös sillä alueella, jossa kanava avautuu rataan. Sisäänhengitettävä vaikuttava aine vedetään edullisesti kalvona kuulan 4 pintaan ja/tai kiertoradan 3 pintaan jäljempänä yksityiskohtaisemmin selvitetyllä tavalla.

8 89331

Kuviossa 4 esitetyllä tavalla kuulalla on tietyn suuruinen välys tai liikkumavara radan 3 pintaan nähden, jolloin tämän pinnan muodostaa osittain tuen 1 sisäpinta ja osittain kansilevyn 2 sisäpinnan osa. Liikkumavaran määrä määrää kuulan ilman työnnön tehokkuuden ja sen, kuinka paljon vaikuttavaa ainetta kiertoradalta lähtevä ilma ottaa mukaansa. Ilman poistoaukon 8 kautta suoritetun sisäänhengityksen aikana tapahtuvan ilman imun johdosta ilma työntyy kiertorataan imukanavan 5 kautta ja ajaa kuulaa 4 eteenpäin. Kuten jo todettiin, johtuen kuulan liikkeestä, muodostuu kuulan pinnan ja kiertoradan pinnan välille puristus- ja hiertovoimia, jotka ensinnäkin irroittavat vaikuttavan aineen hiukkaset jommasta kuminasta pinnasta, johon aine on levitetty ja sen jälkeen jauhavat tai dispergoivat nämä hiukkaset. Tällä tavoin hienot hiukkaset jakautuvat ilmaan, joka poistuu kiertoradalta poistojarjestelmän 7 kautta ja edelleen ilman poistoaukon 8 kautta käyttäjälle.

Keskihakuisen ilman poistojärjestelmän 7 muodostaa kiertoradan 3 sisälle keskialueelle 10 tuen 1 ja kansilevyn 2 väliin muodostunut vapaa tila. Kuvioiden 1-4 mukaisessa suoritusmuodossa ilman poistojärjestelmä 7 on yksinkertaisesti poikkileikkaukseltaan yhtenäinen rengasmainen välys, jonka ulkohalkaisija on alueen 10 halkaisija D ja jonka sisähalkaisija on pyöreän ilman poistoaukon 8 halkaisija.

Kuulan työnnön tehoa tai hyötysuhdetta voidaan parantaa antamalla yllä mainitulle rengasmaiselle välykselle epäyhtenäinen poikkileikkaus siten, että poikkileikkaus on pienimmillään välittömästi sen kohdan jälkeen, jossa imukanava 4 työntyy kiertorataan (kohta a kuviossa 2) ja suurenee tasaisesti saavuttaen maksimikohtansa välittömästi ennen ilman imukanavaa (kohta b kuviossa 2) ennen palautumistaan äkillisesti takaisin minimiin (kohdassa c kuviossa 2). Tällainen vaihtelu ilman poisto- , 89331 järjestelmän 7 poikkileikkaukseen saadaan helposti aikaan kiertoradan 3 keskialueen 10 kierremäisellä tai lovetulla rakenteella, kuten jäljempänä selvitetään yksityiskohtaisemmin viittaamalla kuvioihin 8 - 10.

Kuvioissa 5-7 esitetyssä suoritusmuodossa keskialueeseen 10 kuuluu katkaistun kartion muotoinen yläosa, jonka kartiokulma on 120°. Katkaistun kartion muotoisen osan yläpinta on samassa tasossa tuen 1 ja kansilevyn 2 välisen rajakohdan yläpinnan kanssa. Ilman poistoaukon 8 halkaisija vastaa kiertoradan 3 sisähalkaisijaa, eli keskialueen 10 katkaistun kartion muotoisen osan kannan halkaisijaa muodostaen siten rengasmaisen välyksen kansilevyn 2 ilman tuloaukon 8 alareunan ja keskialueen 10 katkaistun kartion muotoisen pinnan väliin. Kuvioiden 1-4 mukaisen suoritusmuodon tapauksessa ilman poistojärjestelmän muodostaa rengasmainen välys, joka on rotaatiomaisesti symmetrinen, eli rengasmaisen välyksen poikkileikkaus on sama kaikissa kohdissa.

Kuvioissa 5-7 esitetyn laitteen eräässä tyypillisessä käytännöllisessä suoritusmuodossa inhalointilaitteen pituus on 50 mm, leveys 22 mm ja korkeus 4,5 mm. Kiertoradan leveys on 3,1 mm ja käytetyn lasikuulan halkaisija on 3 mm. Ilman poistoaukon 8 halkaisija on 10 mm ja ilman tuloaukon 6 halkaisija on 5 mm. Riippuen valitusta paine-erosta ja valitusta kuulan toleranssista tai liikkumavarasta on kuulan pyörimisnopeus 5-50 Hz, joka vastaa 300 -3000 kierr./min. Mikäli edullisella tavalla kuulan halkaisija on 4 mm, kiertoradan leveys on edullisesti noin 4,3 mm muiden jo mainittujen mittojen ollessa olennaisesti samat. Samat mittaominaisuudet pätevät olennaisesti kuvioiden 1-4 mukaiseen suoritusmuotoon.

Yllä olevasta mitoitusta käsittävästä selvityksestä voidaan todeta, että esillä olevan keksinnön mukainen laite voidaan todella tehdä erittäin pieneksi verrattuna 10 8 9 331 nykyisiin käytettävissä oleviin inhalointilaitteisiin.

Kuvio 8 esittää osaa keksinnön mukaisen inhalointilaitteen prototyypistä, joka on muodostettu kolmesta alumiinielemen-tistä. Nämä kolme elementtiä ovat alatukirunko 1a ja siinä pyöreä kiertorata 3a, yläkansilevy 2a ja siinä pyöreä ilma-aukko 8a, joka muodostaa ilman poistoaukon sekä vaihdettava sisärunko 11, jonka yläpää 11a muodostaa kiertoradan 3a keskialueen. Tätä prototyyppiä on käytetty kiertoradan keskialueen erilaisten geometristen muotojen testaamiseksi.

Kuten kuviosta 8 voidaan todeta, sisärungon 11 yläpään 11a katkaistun kartion muotoinen osa 11b on muodoltaan kierukka-mainen, minkä ansiosta keskihakuisen ilman poistojärjestelmän muodostavan rengasvälyksen 7a poikkileikkaus levenee välittömästi ilman imukanavaan tulevan llittymiskohdan jälkeisestä minimikohdasta maksimikohtaan, joka on välittömästi ilman imukanavan edessä.

Viittaamalla sivulta ja ylhäältä sisärunkoa esittäviin kuvioihin 9 ja 10 selvitetään seuraavaksi lyhyesti yllä mainitun kierukkamuodon valmistusta pääjyrsimen avulla. Sisärunko 11 alkaa kuvion 9 yläosassa esitetystä muodosta, mikä tarkoittaa sitä, että yläpäässä on sylinterimäinen alaosa ja sen päällä katkaistun kartion muotoinen osa, jonka kartiokulma on 90°. Sisärunkoa 11 käännetään sitten hitaasti pystyakselinsa ympäri ja samanaikaisesti jyrsintä siirretään hitaasti eteenpäin kohti sisärungon pyörimisakselia. Jyrsin on työkalu, jonka halkaisija on noin 4-5 mm, ja jyrsimen pyörimisakselia esittää viitenumero ,, S 9 331 12 kuviossa 9. Sisärunko 11 kääntyy 330° kulman verran jyrsimen edetessä ja tämä saa aikaan kuvioissa 8-10 esitetyn kierukka-muodon.

Kiertoradan keskialueen kierukkamuodon seurauksena rengasmaisen ilman poistovälyksen poikkileikkaus on suhteellisen pieni kuulan ensimmäisessä työntövaiheessa, jonka vaiheen voidaan katsoa ulottuvan noin 120° välittömästi sen jälkeen, kun ilman imukanava avautuu kiertorataan.

Tämän vaiheen aikana vain vähän ilmaa pääsee virtaamaan ulos kiertoradalta. Tämän jälkeen alkaa toinen vaihe, jossa välyksen poikkileikkaus progressiivisesti levenee siten, että yhä enemmän ilmaa pääsee poistumaan rengasmaiselta radalta. Voidaan todeta, että näiden kahden vaiheen välillä ei ole täsmällistä jakautumiskohtaa, koska rengasvälyksen leveys kasvaa jatkuvasti. Ensimmäisen vaiheen aikana saavutetaan kuulan tehokas työntö, jolloin tarkoituksena on saavuttaa kuulalle mahdollisimman suuri pyörimisnopeus. Toisen vaiheen aikana kuulan eteenpäin työntyminen jatkuu, mutta suurempia ilmamääriä häviää kuulan edessä olevalta alueelta ja ilma ottaa mukaansa sisäänhengitettävää hiukkasmateriaalia. Toinen vaihe varmistaa sen, että haluttu määrä hiukkasmaista materiaalia saadaan sisäänhengitetyksi hyväksyttävän vähäisellä imulla.

On havaittu, että hieman pyöreästä muodosta eroava kiertorata voi olla hyödyllinen, koska kuulan jaksottaiset kiihtymis-vaikutukset pyrkivät parantamaan vaikuttavan aineen irtoamista kuulan pinnasta ja/tai kiertoradan pinnasta ja lisäksi parantavat aerosolin muodostumista. Nämä jaksottaiset kiihty-misvoimat voidaan aikaansaada käyttämällä elliptistä rataa tai käyttämällä yleisesti ottaen pyöreää rataa, jossa on useita 12 8 9 331 kuperia tai koveria lovetuksia, joiden määrä vaihtelee esimerkiksi kahdesta neljään. Missään tapauksessa poikkeamat pyöreäs-tä muodosta eivät saisi olla liian suuria tai muuten kuulaan kohdistuva jarrutusvaikutus tulee liian suureksi. Elliptisissä radoissa on sopivaksi osoittautunut elliptisyyskerroin noin 1,25.

Kuviot 11 ja 12 ovat kaavioita esittäen kahta esimerkkiä pyöreistä radoista, joissa on vastaavassa järjestyksessä kuperat ja koverat syvennykset. Nuoli 13 osoittaa ilman imusuunnan kiertorataan. Kirjaimella d merkitty eroavuus pyöreästä muodosta voi olla noin 1/25 pyöreän radan halkaisi j asta.

Keksinnön mukaista laitetta voidaan käyttää sisäänhengityksen suorittamiseksi joko suun tai nenän kautta. Laitteen käytön helpottamiseksi kansilevyyn 2 voidaan kiinnittää tapauksesta riippuen suukappaleen tai nenäkappaleen muodossa oleva poisto-osa ilman poistoaukon 8 yhteyteen. Kuvio 13 on perspektiivikuva keksinnön mukaisesta laitteesta, jossa on viitenumerolla 20 esitetty suukappale. Muissa suhteissa kuvion 13 mukainen laite on laajasti ottaen sama kuin kuvioiden 5-7 mukainen laite ja tästä syystä kuviossa 13 käytetään samoja viitenumerolta kuin aikaisemmin mainituissa kuvioissa.

Keksinnön mukaisen inhalointilaitteen runko, eli tuki 1 ja kansilevy 2 voidaan sopivasti valmistaa esimerkiksi ABS-muovimateriaalista, jolloin tuki on joko muovi-rakeista muodostettu ruiskuvalettu osa tai syvävedetty valu, joka on muodostettu kuumennetusta ja muotin päälle muodostetusta muovikelmusta. Ruiskuvalu 13 89331 on tällä hetkellä parempi ratkaisu, koska tällä menetelmällä saavutetaan suurempi tarkkuus. Vaihtoehtoisesti inhaloin-tilaitteen runko voidaan muodostaa metallista, kuten alumiinista, jolloin haluttu muoto aikaansaadaan meistämällä tai syvävedolla.

Tuki- ja kansilevy voidaan liittää yhteen useilla menetelmillä riippuen käytetyistä materiaaleista, jolloin kyseeseen tulee ultraäänihitsaus, anodikiinnitys tai liimaus.

Mikäli käytetään liimausta, liiman määrän, liiman levitys-kuvion ja kosketuspaineen pitäisi olla sellainen, että liiman tunkeutumiselta kuulan rataan vältytään.

Kuula voi olla lasia, metallia, muovimateriaalia, keraamista materiaalia, esimerkiksi aluminiumoksid ia.

Jo mainituista syistä on edullista, että kuulan pinta ja/tai kiertoradan pinta ei ole sileä. Käytettäessä lasikuulia antaa karkeaksi hiottu pinta halutun vaikutuksen ja mahdollistaa vaikuttavan aineen hyvän kiinnittymisen levittämällä aine siihen kastelemalla vaikuttavan aineen liuoksella ja sen jälkeen haihduttamalla liuotin. Seuraa-vaksi selvitetään yksityiskohtaisemmin vaikuttavan aineen levitystapa lasikuuliin. Vaihtoehtoisesti kuulan pintarakenne voi olla samanlainen kuin golf-pallon. Mikäli kiertoradan pinta ei ole sileä ja vaikuttavaa ainetta on mahdollisesti levitetty myös kiertorataan, voidaan käytettävä lasikuula happokäsitellä.

Kiertoradan pinnan mahdollisten pinnan karkeaksi tekevien pintaominaisuuksien lisäksi kiertoradan pinnassa on edullisesti siihen muodostettuja kierukkauria, jotka ulottuvat kuulan liikesuuntaan samalla tavoin kuin tuliaseiden rihlat. Kuulan kosketus urilla varustettuun kierukkamaiseen rataan aiheuttaa kuulan pyörimisen tai "spinnaamisen" kohtisuoraan liikesuuntaan nähden. Tämä näyttää olevan erityisen edullista vaikuttavan aineen 14 89331 ilmaan dispergoitumisen kannalta. Kierukkaurat voidaan muodostaa kiertorataan ruiskuvalun, syvävedon, meiston tai jonkun muun tuen muodostamiseen käytetyn prosessin aikana.

Kuulan hienonnus- ja dispergointitoiminnot selviävät paremmin tarkasteltaessa liikkuvan kuulan dynaamista käyttäytymistä viittaamalla kuvioon 4.

1. Keskipakoisvoiman vaikutuksesta kuula on vierintä-kosketuksessa kiertoradan 3 rengasmaiseen ulkoseinään (kts. kosketuskohta B). Tämä aiheuttaa kuulan kääntymisen akselin A ympäri.

2. Kiertoradan pinnan kierukkaurat aiheuttavat kuulan samanaikaisen kääntymisen esim. nuolen suuntaan akselin C ympäri, joka akseli ulottuu kohtisuoraan piirustuksen tasoon nähden.

3. Kuulan pinnan ja kiertoradan pinnan välinen nopeus-gradientti kasvaa jatkuvasti nuolten L suuntaan, jotka nuolet esittävät ilmavirtaa kohti keskihakuista poisto-järjestelmää ja josta hiukkasiin kohdistuvien kiihtymis-voimien takia seuraa hyvä hiukkas/ilmajakautuma.

Keksinnön mukainen inhalointilaite on sopiva minkä tahansa farmakologisesti vaikuttavan aineen antamiseen, joka aine voidaan sisäänhengittää ja joka absorboituu hengi-tystiehyeiden limakalvojen kautta. Inhalointilaite on erityisesti suunniteltu astman ja keuhkoputkentulehduksen hoitoon sellaisilla aineilla, kuten salbutamoli, beklo-metasonidipropionaatti, terbutaliini ja natriumkromo-glykaatti.

On olemassa useita tapoja lisätä vaikuttava aine inhaloin-tilaitteeseen ja seuraavaksi mainitaan joitakin tällaisia.

is 89331 1. Vaikuttava aine liuotetaan liuottimeen ja kuula kastetaan siihen. Haihdutettaessa liuotin jää jäljelle kiinteän vaikuttavan aineen muodostama kalvo.

2. Vaikuttavan aineen liuos lisätään tuessa olevaan syvennykseen, joka muodostaa kiertoradan. Kuivauksen jälkeen syvennykseen jää vaikuttavan aineen muodostama kalvo.

Sen jälkeen, kun laite kuula mukaanluettuna on kokonaan koottu, vaikuttava aine lisätään liuoksena kiertorataan ja haihdutuksen jälkeen vaikuttavan aineen muodostama kalvo jää kiertoradan pintaan ja voi jäädä myös kuulan pintaan.

4. Aine lisätään kiinteässä muodossa laitteeseen sen kokoamisen jälkeen. Tässä tapauksessa hiukkasmainen aine asettuu yksinkertaisesti kiertoradan pintaan kiinnittymättä siihen sillä tavoin kuin tapahtuu sen ollessa kalvona.

Mikäli vaikuttavaa ainetta käytetään liuoksena ja mikäli inhalointilaitteen runko on valmistettu muovimateriaalista, pitää ottaa huomioon se mahdollisuus, että käytetty liuotin saattaa aiheuttaa itsensä ja muovimateriaalin välisen vuorovaikutuksen, esimerkiksi liuottamalla pehmentimen tai plastisointiaineen pois. Mikäli tällaista on odotettavissa, inhalointilaitteen runkoon voidaan suorittaa metallipinnoitus haihduttamalla liuottimen siihen kohdistaman hyökkäyksen estämiseksi.

Kuulan pyörimisen ansiosta kiinteät hiukkaset hankautuvat hienoiksi tai dispergoituvat ja niiden halkaisija inha-lointilaitteesta poistuessa on sellainen, että sisään-hengitetyksi tulee hiukkasiraktio, jonka koko on alueella 10 - 20 mikronia. Inhalointilaitteesta poistuvan vaikuttavan aineen kokonaismäärä riippuu itse vaikuttavan aineen luonteesta ja annostusvaatimuksista. Esimerkiksi salbutamolin kohdalla on tyypillinen annos 200 - 400 ^ig.

16 b 9 3 31

Kuten jo mainittiin, yksittäinen inhalointilaite voidaan varustaa useammalla kuin yhdellä kuulalla. Kun esimerkiksi kiertoradan leveys on 3,7 mm, voidaan käyttää kuulapareja, joiden halkaisija on 3,5 ja 3 mm ja kun kiertoradan leveys on 4,3 mm, voidaan käyttää 4,1 mm ja 3,7 mm kuulaparia. Nämä mitat on esitetty vain esimerkkinä ja muitakin mitoituksia voidaan käyttää. Kussakin tapauksessa suurempi kuula on se, johon ilma kohdistaa pääasiallisen työntövoiman. Pienempi kuula tulee ajetuksi eteenpäin pääasiallisesti osumalla yhteen suuremman kuulan kanssa. Käytettäessä kahta kuulaa voi molemmissa olla samaa vaikuttavaa ainetta, mutta vaihtoehtoinen mahdollisuus on myös se, että kummassakin on erilaista vaikuttavaa ainetta. Toisinaan on esimerkiksi tarpeellista antaa salbutamolia ja beklome-tasonidipropionaattia yhdessä, jossa tapauksessa toinen kuula voidaan päällystää toisella näistä aineista ja toinen kuula voidaan päällystää toisella.

Seuraavaksi esitetään joitakin esimerkkejä seoksista, joita käytetään salbutamolin päällystämiseksi lasikuuliin aikaisemmin esitetyllä liuotinmenetelmällä. Seokset on esitetty painoprosentteina .

Seos 1

Lasikuulat 4 mm 59,95

Salbutamoli 0,08

Etanoli 39,97

Seos 2

Lasikuulat 4 mm 57,49

Salbutamoli 0,08

Etanoli 42,43

Seos 3

Lasikuulat 4 mm 59,37

Salbutamoli 0,08 17 5>9 3 31

Polyvinyylipyrrolidoni 0,008

Etanoli 40,542

Seos 4

Lasikuulat 4 mm 98,96

Salbutamoli 0,17

Etanoli 0,87

Seos 5

Lasikuulat 3 mm 95,34

Salbutamoli 0,58

Polyvinyylipyrrolidoni 0,58

Etanoli 3,50

Seos 6

Lasikuulat 4 mm 82,22

Salbutamoli 1,49

Polyvinyylipyrrolidoni 1,49

Etanoli 14,80

Seos 7

Lasikuulat 4 mm 53,91

Salbutamoli 0,09

Etanoli 46,00

Seos 8

Lasikuulat 4 mm 95,71

Salbutamoli 0,12

Polyvinyylipyrrolidoni 0,07 ... Etanoli 4,10

Seos 9

Lasikuulat 3 mm 91,95

Salbutamoli 0,56

Polyvinyylipyrrolidoni 0,09

Etanoli 7,40 ie o 9 3 31

Seos 10

Lasikuulat 4 mm 59,91

Salbutamoli 0,15

Etanoli 39,50

Tislattu vesi 0,40

Glyseriini 0,04

Seos 11

Lasikuulat 4 mm 59,66

Etanoli 39,73

Tislattu vesi 0,40

Glyseriini 0,06

Salbutamoli 0,15

Seos 12

Lasikuulat 4 mm 57,31

Salbutamoli 0,15

Ksylitoli 1,73

Tislattu vesi 2,60

Etanoli 37,78

Tislattu vesi 0,38

Glyseriini 0,05

Seos 13

Lasikuulat 4 mm 73,03

Salbutamoli 0,18

Ksylitoli 1,70

Tislattu vesi 2,64

Etanoli 22,00

Tislattu vesi 0,22

Glyseriini 0,23

Huomioitavia seikkoja 1. Käytettäessä seoksia 10 - 13 glyseriini toimii liima-aineena salbutamolin kuuliin kiinnittymisen parantamiseksi.

19 b 9 3 31 2. Seoksiin 12 ja 13 sisältyvä ksylitoli toimii myös liima-aineena.

3. Seoksissa 10 ja 11 mainittu tislattu vesi ja seoksissa 12 ja 13 mainittu toinen tislattu vesimäärä toimii salbutamo-lin pehmentimenä. Ensin mainittu tislattu vesimäärä seoksissa 12 ja 13 toimii ksylitolin liuottimena.

4. Käytettäessä seoksia 1 - 11 salbutamoli yksistään tai yhdessä liima-aineen kanssa liuotettiin etanoliin ja tämä liuos suihkutettiin käsikäyttöisellä ruiskupistoolilla päällystysas-tiassa pyöriviin lasikuuliin. Päällystetyt kuulat kuivattiin 40°C:ssa kuumailmapuhaltimella. Käytettäessä seoksia 12 ja 13 ksylitolin ja tislatun veden liuos suihkutettiin kuuliin ennen salbutamolin ja liima-aineen liuoksen kiinnittämistä samalla tavoin.

Vaikuttavan aineen muodostaman kalvon levittämiseksi kuuliin tai kiertorataan käytetty liuotin riippuu luonnollisesti vaikuttavan aineen luonteesta. Kun esimerkiksi vaikuttava aine on beklometasonidipropionaatti, liuotin voi olla kloroformi, mety-leenikloridi, dikloorietaani, asetoni, metanoli, etyyliasetaatti tai metyyli-isobutyyliketoni.

Claims

20 S 9 3 31

1. Inhalointilaite hiukkasmaisessa muodossa olevan kiinteän aineen lisäämiseksi laitteen käyttäjän sisäänhengittämään ilmaan, tunnettu a) rungosta (1,2; 1a, 2a), jossa on - päättymättömän radan (3; 3a) määrittävä sisäpinta, - imukanava (5) sisäänhengitettävää ilmaa varten, joka imukanava (5) avautuu tangentiaalisesti päättymättömälle radalle (3; 3a), ja - poistojärjestelmä (7; 7a) sisäänhengitettävää ilmaa varten ja joka järjestelmä on yhteydessä päättymättömän radan (3; 3a) kanssa ja sijoitettu keskihakuisesti sen suhteen ilman poistojärjestelmän (7; 7a) ollessa yhteydessä ilman poistoaukon (8; 8a) kanssa, jolloin käyttäjän suorittama sisäänhengitys poistoaukon (8; 8a) kautta aiheuttaa ilman virtauksen imukanavan (5), päättymättömän radan (3; 3a) ja ilman poistojärjestelmän (7; 7a) kautta poistoaukkoon (8; 8a), ja b) kuulasta (4), joka on sijoitettu päättymättömälle radalle (3; 3a) kiertämään sitä ilmavirran vaikutuksesta, kiinteän aineen ollessa tarkoitettu sisältämään farmakologisesti aktiivista ainetta, joka järjestetään mainitulle rungon pinnalle tai kuulan (4) pinnalle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen inhalointilaite, tunnettu siitä, että mainittuun runkoon kuuluu tuki (1; 1a) ja sen päällä oleva kansilevy (2; 2a), jossa tuessa (1; 1a) on ensimmäinen syvennys, joka määrittää päättymättömän radan (3; 3a), ja toinen syvennys, joka määrittää imukanavan (5) sisäänhengitettävää ilmaa varten, ja kansilevy (2; 2a) määrittää ilman tuloaukon (6), joka on yhteydessä ilman imukanavan (5) kanssa, ja ilman poistoaukon (8; 8a), joka on yhteydessä ilman poistojärjestelmän (7; 7a) kanssa. 2i 89331

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen inhalointilaite, tunnettu siitä, että ilman tuloaukko (6) ja ilman poistoaukko (8, 8a) ovat kansilevyssä (2; 2a) olevia pyöreitä aukkoja.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen inhalointilaite, tunnettu siitä, että kansilevyyn (2; 2a) on irrotettavasti kiinnitetty kalvo mainittujen pyöreiden aukkojen sulkemiseksi, jolloin kalvo on edullisesti hiukkasmaista materiaalia hylkivä siltä puoleltaan, joka on kohti mainittuja pyöreitä aukkoja ainakin mainittujen pyöreiden aukkojen alueelta.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen inhalointilaite, tunnettu siitä, että kalvo on pinnoitettua metallia, edullisesti pinnoitettua alumiinia ja metalli on kalvon sillä puolella, joka on kohti mainittuja pyöreitä aukkoja.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen inhalointilaite, tunnettu siitä, että kalvo on metallifolio, edullisesti alumiinifolio.

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen inhalointilaite, tunnettu siitä, että kalvo on laminoitu kalvo, edullisesti paperikalvosta ja alumiinikalvosta muodostuva laminoitu kalvo, jolloin jälkimmäinen kalvo on sijoitettu sille puolelle, joka on kohti mainittuja pyöreitä aukkoja.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 2-7 mukainen inhalointilaite, tunnettu siitä, että ilman poistojärjestelmän muodostaa rengasmainen välys (7a), joka sijaitsee mainitussa radassa olevan keskiosan ja kansilevyn (2a) alapinnan tai mainitun ilman poistoaukon alareunan välissä.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen inhalointilaite, tunnettu siitä, että kuulan (4) liikesuuntaan tarkasteltuna rengasmaisen välyksen (7a) poikkileikkaus kasvaa minimikohdas- 22 Β933Ί ta, joka sijaitsee välittömästi sen kohdan jälkeen, josta ilma tulee mainittuun rataan mainitusta ilman tuloaukosta, maksimi-kohtaan, joka sijaitsee välittömästi mainitun alueen edessä.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen inhalointilaite, tunnettu siitä, että rengasmaisen välyksen (7a) poikkileikkauksen suureneminen on aikaansaatu muodostamalla mainittuun keskialueeseen pinta, jonka muoto on kierukkamainen.

11. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen inhalointilaite, tunnettu siitä, että mainitun radan muoto on pyöreä tai sen muoto on elliptinen elliptisyyskertoimen ollessa edullisesti 1,25.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 10 mukainen inhalointilaite, tunnettu siitä, että mainittu rata on pyöreä rata, jossa on 2 - 4 koveraa tai kuperaa syvennystä, jolloin suurin eroavuus pyöreästä radasta on noin 1/25 pyöreän radan halkaisijasta.

13. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen inhalointilaite, tunnettu siitä, että siinä on useita kuulia (4), edullisesti kaksi tai kolme kuulaa, jolloin edullisesti kaikkien kuulien halkaisija ei ole sama.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen inhalointilaite, tunnettu siitä, että eri kuuliin (4) järjestetään ainakin kahta erilaista kiinteätä ainetta.

15. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen inhalointilaite, tunnettu siitä, että kiinteä aine vedetään kuulan (4) pintaan kalvon muodossa. 23 8 9 3 31

16. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen inhaloin-tilaite, tunnettu siitä, että kiinteä aine vedetään mainitun radan pintaan kalvon muodossa.

17. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen inhaloin-tilaite, tunnettu siitä, että kuulan (4) pinta ja/tai kiertoradan pinta ei ole sileä.

18. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen inhaloin-tilaite, tunnettu siitä, että kiertoradan pinta on varustettu kierukkamaisilla urilla kuulan (4) tai kuulien saattamiseksi pyörimään akselin ympäri, joka akseli on yhdensuuntainen kuulan mainittua rataa pitkin tapahtuvan liikesuunnan kanssa. 24 &9331