NL1001682C2

NL1001682C2 - Nebulizer device.

Info

Publication number: NL1001682C2
Application number: NL1001682A
Authority: NL
Inventors: Johannes Hubertus Joze Kelders; Erwin Petrus Boes
Original assignee: R & D Injector Ag
Priority date: 1995-11-17
Filing date: 1995-11-17
Publication date: 1997-05-21
Also published as: WO1997018846A1

Description

Verneve 1 ings inr i ch tngInventory 1

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het vernevelen van een werkzame stof, zoals een farmacon of profylacticum, voorzien van een reservoir voor de stof, een met het reservoir verbonden uitstroom-5 opening en tussen het reservoir en de uitstroomopening aangebrachte vernevelingsmiddelen. Een dergelijke inrichting is bekend, en wordt gebruikt voor het via de lucht-wegen toedienen van werkzame stoffen aan gebruikers of patiënten. Met name kan daarbij gedacht worden aan de 10 behandeling of profylaxis van respiratoire aandoeningen zoals bijvoorbeeld astma. De bekende vernevelingsinrich-tingen kunnen onderverdeeld worden in vier hoofdtypen.The invention relates to a device for nebulizing an active substance, such as a pharmacon or prophylactic, comprising a reservoir for the substance, an outflow opening connected to the reservoir and atomizing means arranged between the reservoir and the outflow opening. Such a device is known, and is used for administering active substances to users or patients by airway. In particular, consideration can be given here to the treatment or prophylaxis of respiratory diseases such as, for example, asthma. The known atomizing devices can be divided into four main types.

De belangrijkste bekende vernevelaar is de zogeheten "metered dose inhaler" of MDI. Dit is in feite 15 een met de werkzame stof gevulde spuitbus met een doseer-dop en een mondstuk, waardoor elke keer dat de spuitbus bediend wordt een bepaalde vaste dosis van de werkzame stof verneveld en via het mondstuk weggespoten wordt. De gebruiker plaatst daarbij het mondstuk in zijn mond of 20 neus of op enige afstand daarvoor, en bedient de spuitbus onder gelijktijdig inademen van de uit de spuitbus stromende nevel. Deze MDI heeft een aantal nadelen. Zo is grootte van de druppels die de nevel vormen relatief ongelijkmatig verdeeld, en slecht beheersbaar. Bovendien 25 belandt door de grote snelheid waarmee de nevel de MDI verlaat een belangrijk deel daarvan tegen de achterwand van de mondholte van de gebruiker, en bereikt dus niet de longen, waar de vernevelde stof werkzaam zou kunnen zijn. Verder wordt de zo gevormde nevel door verdamping van het 30 drijfgas zeer koud, hetgeen door de gebruiker als onaangenaam ervaren wordt. Tenslotte hebben veel gebruikers problemen met het coördineren van hun ademhaling met de bediening van de MDI.The main known nebulizer is the so-called "metered dose inhaler" or MDI. This is in fact an aerosol filled with the active substance with a dosing cap and a nozzle, so that every time the aerosol is operated, a certain fixed dose of the active substance is atomized and sprayed through the nozzle. The user thereby places the nozzle in his mouth or nose or at some distance therefrom, and operates the aerosol while simultaneously inhaling the mist flowing from the aerosol. This MDI has a number of drawbacks. For example, the size of the droplets that form the mist is relatively unevenly distributed, and difficult to control. In addition, due to the high velocity at which the mist exits the MDI, a significant portion of it ends up against the back wall of the user's oral cavity, and thus does not reach the lungs where the nebulized substance could act. Furthermore, the mist thus formed becomes very cold due to evaporation of the propellant gas, which is experienced as unpleasant by the user. Finally, many users have difficulty coordinating their breathing with the operation of the MDI.

10 Cl 6 32 .10 Cl 6 32.

22

Een andere bekende vernevelinrichting, welke geschikt is voor het vernevelen van een droge stof bestaat uit een huis waarin ampullen met de droge stof kunnen worden opgenomen, die door de gebruiker door 5 bijvoorbeeld het ten opzichte van elkaar verdraaien van delen van het huis voor een uitstroomopening gebracht kunnen worden, waarna de gebruiker de stof kan opzuigen door eenvoudigweg in te ademen. Deze bekende inrichting heeft het nadeel dat de werking sterk afhankelijk is van 10 de wijze van ademhaling van de gebruiker, omdat voor het vernevelen een voldoende aanzuiging nodig is. Met name zeer jonge of zeer oude gebruikers kunnen deze inrichting vaak niet goed gebruiken.Another known nebulizing device suitable for nebulizing a dry matter consists of a housing in which ampoules with the dry matter can be received, which the user for instance rotates parts of the housing in relation to each other for an outflow opening. after which the user can vacuum the fabric simply by inhaling. This known device has the drawback that the operation strongly depends on the manner of breathing of the user, because a sufficient suction is required for nebulization. Very young or very old users in particular often cannot use this device properly.

Bij weer een andere bekende vernevelinrichting, 15 de zogeheten straalvernevelaar, wordt een vloeibare werkzame stof meegezogen en verneveld door de ejecteurwerking van een onder hoge druk staande luchtstroom, die nagenoeg dwars op de ademrichting van de gebruiker gericht is.In yet another known nebulizing device, the so-called jet nebulizer, a liquid active substance is sucked in and nebulized by the ejector action of a high-pressure air stream, which is directed substantially transversely of the breathing direction of the user.

Deze inrichting heeft het nadeel dat relatief volumineuze 20 en hoogvermogende apparatuur nodig is voor het opwekken van voldoende hoge luchtsnelheden om de gewenste ejecteurwerking te bereiken. Bij een variant van deze inrichting, de ultrasoon-vernevelaar, wordt de vloeibare werkzame stof verneveld en in de luchtstroom naar de gebrui-25 ker gebracht door de vervorming van de bodem van een reservoir door een piëzo-elektrisch element, dat een ultrasoon signaal ontvangt. Ook deze inrichting vergt veel vermogen.This device has the drawback that relatively bulky and high power equipment is required to generate sufficiently high air velocities to achieve the desired ejector action. In a variant of this device, the ultrasonic nebulizer, the liquid active substance is nebulized and brought to the user in the air flow by the deformation of the bottom of a reservoir by a piezoelectric element, which receives an ultrasonic signal . This device also requires a lot of power.

Bij het vernevelen van een farmacon of profy-30 lacticum is het van groot belang dat de druppelgrootte binnen zeer nauwe grenzen bepaald kan worden. Bekend is namelijk dat door variaties in de druppelgrootte het rendement van de toediening van de werkzame stof sterk negatief beïnvloed kan worden. Het gemiddelde rendement 35 van de hierboven beschreven systemen bedraagt 10 a 20 %. Dit houdt in dat 80 tot 90 % van de toegevoerde werkzame stof de longen van de gebruiker niet bereikt en dus niet of nauwelijks werkzaam is. Hierdoor vindt een grote ί() : * - 2 3 verspilling plaats van vaak kostbare werkzame stoffen, terwijl bovendien de eventuele bijwerkingen van de werkzame stoffen in versterkte mate kunnen optreden, aangezien vijf- tot tienmaal de noodzakelijke hoeveelheid 5 gedoseerd wordt.When atomizing a pharmacon or prophylactic agent, it is of great importance that the droplet size can be determined within very narrow limits. Namely, it is known that due to variations in the droplet size, the efficiency of the administration of the active substance can be strongly negatively influenced. The average efficiency 35 of the above-described systems is 10 to 20%. This means that 80 to 90% of the active substance supplied does not reach the user's lungs and is therefore hardly active, if at all. This results in a large waste (): * - 2 3 of often expensive active substances, while moreover the possible side effects of the active substances may occur to an increased extent, since five to ten times the necessary amount is dosed.

Voor het geringe rendement van systemen waarbij de druppelgrootte niet goed beheerst wordt zijn twee oorzaken aan te geven. Uit onderzoek is gebleken dat wanneer de druppels te groot worden, zij richtingsveran-10 deringen van de ingeademde lucht in de luchtwegen niet kunnen volgen. De druppels vliegen als het ware uit de bocht en blijven zo achter in de wanden van de mond- of neusholte en luchtwegen. Voor te kleine deeltjes geldt dat deze de longen evenmin bereiken, omdat zij tijdens 15 het transport door de luchtwegen verstrooid worden door botsingen met bijvoorbeeld luchtmoleculen. Derhalve wordt ernaar gestreefd in de vernevelinrichting druppels met een gelijke grootte, zogeheten monodisperse druppels te vormen, teneinde zo het rendement van de inrichting te 20 verhogen.There are two reasons for the low efficiency of systems where the droplet size is not properly controlled. Research has shown that when the drops become too large, they cannot follow changes of direction of the air inhaled in the airways. The drops fly out of the bend, as it were, and thus remain in the walls of the mouth or nasal cavity and airways. Nor is it too small for particles to reach the lungs, because they are scattered during the transport through the airways by collisions with, for example, air molecules. Therefore, the aim is to form droplets of the same size, so-called monodisperse droplets, in the nebulizer, in order to increase the efficiency of the device.

Daartoe wordt met de uitvinding beoogd een verbeterde vernevelinrichting van de hiervoor beschreven soort te verschaffen. De vernevelinrichting volgens de uitvinding onderscheidt zich, doordat de vernevelingsmid-25 delen signaalvolgend met elektronische besturingsmiddelen verbonden zijn, en ingericht zijn voor het in afzonderlijke, zeer kleine druppels verdelen van de stof. Door de elektronische besturing van de vernevelingsmiddelen kan een zeer nauwkeurige verneveling uitgevoerd worden. Bij 30 voorkeur wordt de verneveling uitgevoerd met een nauwkeurig bepaalde druppelgrootte. Hierbij worden nagenoeg monodisperse druppels verkregen.To this end, the object of the invention is to provide an improved nebulizing device of the type described above. The atomizing device according to the invention is distinguished in that the atomizing means are signal-connected to electronic control means and are arranged for distributing the substance into separate, very small droplets. Due to the electronic control of the atomizing means, a very accurate atomization can be carried out. Preferably, the atomization is carried out with a precisely determined droplet size. Virtually monodisperse droplets are hereby obtained.

Een constructief eenvoudige en tegen geringe kosten te vervaardigen uitvoeringsvorm van de uitvinding 35 wordt verkregen wanneer de vernevelingsmiddelen ten minste één inkjet-printelement omvatten. Dergelijke printelementen zijn op grote schaal in de handel verkrijgbaar, en werken zeer nauwkeurig en betrouwbaar.A structurally simple and inexpensive embodiment of the invention is obtained when the atomizing means comprise at least one inkjet printing element. Such printing elements are widely available on the market, and operate very accurately and reliably.

% O ; 4% O; 4

Als printelement komen zowel een piëzo-elek-trisch element als een bubble-jet-element in aanmerking.Both a piezoelectric element and a bubble-jet element are suitable as printing elements.

Teneinde de inrichting geschikt te maken voor het vernevelen van verschillende werkzame stoffen zijn de 5 elektronische besturingsmiddelen bij voorkeur ingericht voor het instellen van de druppelgrootte. Zo kan de inrichting eenvoudig aangepast worden aan de voor een specifieke gebruiker benodigde stof.In order to make the device suitable for atomizing various active substances, the electronic control means are preferably arranged for adjusting the droplet size. The device can thus be easily adapted to the material required for a specific user.

Een probleem van bekende vernevelinrichtingen 10 is dat veel gebruikers moeite hebben hun ademhaling te coördineren met de bediening van de vernevelinrichting. Van belang is dat de gebruiker inademt op het moment dat de vernevelde stof in zijn mondholte binnentreedt. Derhalve zijn bij voorkeur in de nabijheid van de uitstroom-15 opening signaalgevend met de besturingsmiddelen verbonden drukwaarnemingsmiddelen aangebracht, en zijn de besturingsmiddelen ingericht voor het inschakelen van de vernevelingsmiddelen na ontvangst van een bepaald druk-signaal van de drukwaarnemingsmiddelen. Zo kunnen de 20 vernevelingsmiddelen automatisch bediend worden wanneer de gebruiker inademt, waardoor een bepaalde druk, in het algemeen een onderdruk gecreëerd wordt.A problem with known nebulizers 10 is that many users have difficulty coordinating their breathing with the operation of the nebulizer. It is important that the user inhales when the atomized substance enters his oral cavity. Therefore, pressure sensing means connected to the control means are preferably arranged in the vicinity of the outflow opening, and the control means are arranged for switching on the atomizing means after receipt of a specific pressure signal from the pressure sensing means. For example, the atomizing means can be automatically operated when the user inhales, creating a certain pressure, generally an underpressure.

Om de inrichting voor herhaald gebruik geschikt te maken is het reservoir bij voorkeur verwisselbaar 25 en/of navulbaar.To make the device suitable for repeated use, the reservoir is preferably exchangeable and / or refillable.

Doordat de vernevelingsmiddelen door toepassing van een standaardprintkop compact uitgevoerd kunnen worden, kunnen het reservoir, de vernevelingsmiddelen en de besturingsmiddelen bij voorkeur zijn opgenomen in een 30 draagbare behuizing. Zo kan elke gebruiker zijn eigen vernevelinrichting bij zich dragen. Daarbij vertoont de inrichting ten minste één met de vernevelingsmiddelen en de besturingsmiddelen verbonden batterij, waardoor de gebruiker niet afhankelijk is van de aanwezigheid van een 35 aansluitpunt van het elektriciteitsnet.Since the atomizing means can be made compact by using a standard printhead, the reservoir, the atomizing means and the control means can preferably be accommodated in a portable housing. This allows each user to carry their own nebulizer. The device then has at least one battery connected to the atomizing means and the control means, so that the user is not dependent on the presence of a connection point of the electricity network.

De uitvinding wordt nu toegelicht aan de hand van een voorbeeld, waarbij verwezen wordt naar de bijgevoegde figuur die een gedeeltelijk opengewerkt perspectief o 5 visch aanzicht toont van een voorkeursuitvoering van de vernevelinrichting volgens de uitvinding.The invention will now be elucidated on the basis of an example, with reference being made to the attached figure, which shows a partly cut-away perspective view of a preferred embodiment of the nebulizing device according to the invention.

Een vernevelingsinrichting 1 is voorzien van een draagbaar huis 2 in zakformaat, dat aan één uiteinde 5 een losneembaar mondstuk 3 vertoont, waardoor een uit- stroomopening 4 bepaald wordt. In het huis 2 bevindt zich een reservoir 5 waarin een werkzame stof zoals een farma-con of een profylacticum is opgenomen. Tussen het reservoir 5 en de uitstroomopening 4 zijn de eigenlijke verne-10 velingsmiddelen 6 aangebracht.A nebulizer 1 includes a pocket-sized portable housing 2 which has a detachable nozzle 3 at one end 5, thereby defining an outflow opening 4. In the housing 2 there is a reservoir 5 in which an active substance such as a pharmaceutical or a prophylactic is contained. The actual spraying means 6 are arranged between the reservoir 5 and the outflow opening 4.

De vernevelingsmiddelen 6 worden gevormd door één of meer inkjet-printelementen, bijvoorbeeld piêzo-elektrische of bubble-jetelementen. Dergelijke printele-menten zijn op grote schaal en tegen geringe kosten in de 15 handel verkrijgbaar, en hebben hun nauwkeurigheid en betrouwbaarheid in de praktijk reeds bewezen. Het principe van de inkjet-printer wordt bekend verondersteld, zodat daarop hier niet verder ingegaan behoeft te worden. Het printelement verdeelt de werkzame stof uit het reser-20 voir 5 in een groot aantal zeer kleine druppeltjes waarvan de druppelgrootte, die bijvoorbeeld in de orde van 5 μπι-ligt, nauwkeurig bepaald kan worden. De spreiding in de druppelgrootte is derhalve zeer gering, waardoor de vorming van te grote of te kleine deeltjes, die zoals 25 aangegeven de longen in het algemeen niet zullen bereiken, geheel of grotendeels wordt uitgesloten. Het printelement 6 is voorzien van in het getoonde voorbeeld een enkele uittree-opening 15, waardoor een stroom zeer fijne druppels 16 via het mondstuk 3 in de mond- of neusholte 30 van de gebruiker gespoten wordt.The atomizing means 6 are formed by one or more inkjet printing elements, for example piezo-electric or bubble-jet elements. Such printing elements are commercially available on a large scale and at low cost, and have already proven their accuracy and reliability in practice. The principle of the inkjet printer is assumed to be known, so that it is not necessary to elaborate on this here. The printing element divides the active substance from the reservoir 5 into a large number of very small droplets, the droplet size of which, for example, in the order of 5 µm, can be accurately determined. The spread in the droplet size is therefore very small, which completely or largely excludes the formation of particles that are too large or too small, which, as indicated, will generally not reach the lungs. The printing element 6 is provided in the example shown with a single outlet opening 15, through which a stream of very fine drops 16 is injected through the nozzle 3 into the mouth or nasal cavity 30 of the user.

Het printelement 6 wordt bestuurd door een elektronische besturing 8, die via besturingslijnen 7 met het printelement 6 verbonden is. De besturing 8 omvat bijvoorbeeld een microprocessor 9 waarin de belangrijkste 35 besturingsfuncties opgenomen kunnen zijn. De inrichting 1 is verder voorzien van een aan/uitschakelaar 10, terwijl bovendien met de besturingsmiddelen 8 verbonden middelen ll, hier in de vorm van een draaibare knop aangebracht 1 f* ( .The printing element 6 is controlled by an electronic control 8, which is connected to the printing element 6 via control lines 7. The controller 8 comprises, for example, a microprocessor 9 in which the most important control functions can be included. The device 1 is further provided with an on / off switch 10, while in addition means 11 connected to the control means 8, here arranged in the form of a rotatable knob.

6 zijn voor het instellen van de door de printkop 6 te doseren druppelgrootte, afhankelijk van de aard van de in het reservoir 5 opgenomen werkzame stof. Voor de voeding van de besturingsmiddelen 8 en de vernevelingsmiddelen 6 5 is in het huis 2 een tweetal batterijen 12 opgenomen. In het getoonde voorbeeld zijn dit oplaadbare, bijvoorbeeld nikkel-cadmiumbatterijen, die wanneer de inrichting 1 niet in gebruik is kunnen worden aangesloten op een oplaadapparaat waarvan hiervan slechts een steker 14 10 getoond is. Aan de achterzijde van het huis 2 zijn daartoe contacten 13 aangebracht.6 are for adjusting the droplet size to be dosed by the printhead 6, depending on the nature of the active substance contained in the reservoir 5. Two batteries 12 are accommodated in the housing 2 for supplying the control means 8 and the atomizing means 65. In the example shown, these are rechargeable, for example nickel-cadmium batteries, which, when the device 1 is not in use, can be connected to a charging device of which only one plug 14 is shown. Contacts 13 are arranged for this purpose at the rear of the housing 2.

Hoewel in het getoonde voorbeeld een draagbare, door de gebruiker zelfstandig te bedienen vernevelingsin-richting 1 weergegeven is, kunnen de principes van de 15 uitvinding ook toegepast worden bij grootschalige stationaire vernevelingsinrichtingen, zoals deze bijvoorbeeld te vinden zijn in ziekenhuizen. Een dergelijke inrichting vertoont vaak één of meer relatief grote reservoirs, en een aantal over lange leidingen met de reservoirs verbon-20 den mondstukken. De vernevelingsmiddelen kunnen daarbij in de leidingen zijn aangebracht, of daarin uitmonden.Although the shown example shows a portable atomizing device 1 which can be operated independently by the user, the principles of the invention can also be applied to large-scale stationary atomizing devices, such as can be found in hospitals, for example. Such a device often has one or more relatively large reservoirs, and a number of nozzles connected to the reservoirs over long pipes. The nebulizing means can be arranged in the pipes, or open out therein.

Hoewel hier niet getoond, is het mogelijk de vernevelingsmiddelen, die immers elektronisch bestuurbaar zijn, automatisch in te schakelen wanneer een gebruiker 25 inademt. Daartoe kan dan in de nabijheid van de uit- stroomopening een druksensor aangebracht zijn, die een bedieningssignaal afgeeft wanneer een bepaalde druk in de uitstroomopening optreedt als gevolg van het inademen door de gebruiker. Wanneer dit druksignaal afgegeven 30 wordt, worden dan de vernevelingsmiddelen bediend, waardoor de werkzame stof precies op het juiste moment verneveld wordt. Afhankelijk van de plaatsing van de verneve-lingsmiddelen kan de besturing ook anders ingesteld zijn, zodat bijvoorbeeld de stof verneveld wordt aan het eind 35 van het uitademen of met enige vertraging daarna.Although not shown here, it is possible to switch on the atomizing means, which are electronically controllable, automatically when a user inhales. For this purpose, a pressure sensor can then be arranged in the vicinity of the outflow opening, which emits an operating signal when a certain pressure occurs in the outflow opening as a result of inhalation by the user. When this pressure signal is delivered, the atomizing means are then actuated, whereby the active substance is atomized at exactly the right time. Depending on the location of the nebulizers, the control may also be set differently, so that, for example, the fabric is atomized at the end of exhalation or with some delay thereafter.

Doordat met de inrichting volgens de uitvinding een werkzame stof tot een nagenoeg monodisperse nevel kan woeden omgevormd die praktisch in zijn geheel de longen ICC '. .Because with the device according to the invention an active substance can be converted into a virtually monodisperse mist, which practically as a whole the lungs ICC '. .

7 kan bereiken, is het rendement van de inrichting zeer hoog, waardoor slechts een geringe dosis werkzame stof toegediend behoeft te worden. Hierdoor worden de behande-lingskosten aanzienlijk verminderd, terwijl bovendien het 5 risico van bijwerkingen verkleind wordt.7, the efficiency of the device is very high, so that only a small dose of active substance needs to be administered. Thereby, the treatment costs are considerably reduced, while in addition the risk of side effects is reduced.

1 0 _ ; .1 0 _; .

Claims

An apparatus for atomizing an active substance, such as a pharmacon or prophylactic, comprising a reservoir for the substance, an outflow opening connected to the reservoir and atomizing means arranged between the reservoir and the outflow opening, characterized in that, that the nebulizing means are controllably connected to electronic control means and are arranged for dividing the substance into separate, very small drops.

1. Device for dosing a liquid, such as, for example, ink, a pharmacon or a prophylactic, comprising a reservoir for the liquid, an outflow opening connected to the reservoir and arranged between the reservoir and the outflow opening, controllable with electronic control means connected nebulizers adapted to distribute the substance into individual very small droplets. 1001682 '8

Device as claimed in claim 1, characterized in that the atomizing means are arranged for distributing the substance with an accurately determined droplet size.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the atomizing means comprise at least one inkjet printing element.

Device according to claim 3, characterized in that the printing element is a piezoelectric element.

Device according to claim 3, characterized in that the printing element is a bubble-jet element.

6. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the electronic control means are arranged for adjusting the droplet size.

7. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that pressure sensing means connected to the control means are provided signal-wise in the vicinity of the outflow opening, and the control means are arranged for switching on the atomizing means after receipt of a specific pressure signal from the pressure sensing means. .

8. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the reservoir is exchangeable and / or refillable. 10: 9

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the reservoir, the atomizing means and the control means are accommodated in a portable housing.

10. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized by at least one battery connected to the atomizing means and the control means. * A ·.·