NO337268B1 - Dispergeringsenhet - Google Patents

Description

DISPERGERINGSENHET

Foreliggende oppfinnelse vedrører en dispergeringsenhet for en pulverinhalator.

Dispergeringsenheter av denne typen er generelt kjent og virker til å

danne en dispergering av en aerosol bestående av en blanding av aktivt middel og en bærersubstans, for eksempel laktose. Bærersubstansen virker i hovedsak til å kontrollere de fysiske egenskapene til formuleringen så som den flytbarhet.

I denne prosessen, vil det fine aktive middelet feste seg til overflaten av den grove bærersubstansen. De adhesive kreftene som er tilstede mellom bærerpartiklene og partiklene av aktivt middel eller mellom agglomerater av partikler med aktivt middel, må overvinnes under inhalering for å generere en høy andel av innåndbare partikler av aktivt middel. Energien som er nødvendig for å oppnå dette kan tilføres i en dispergeringsenhet.

I kjente dispergeringsenheter brukes støtkrefter eller turbulens eller kombinasjon av disse for dispergeringen. Det er også kjent å frembringe dispergering ved hjelp av støtvegger og kanaler for tilførsel av ytterligere luft.

Fra US 5954047 A er det kjent en doseinhalator for bruk med en trykksatt aerosolboks, innbefattende et hus definert av en ledning med et munnstykke, og en aktuator med en dyse innrettet til å sende ut aerosol i ledningen.

Lignende dosehinhalatorer er også kjent fra f. eks. US 3.795.244 og WO 03/090812.

En hensikt med oppfinnelsen er derfor å tilveiebringe en dispergeringsenhet som har en meget kompakt konstruksjon, en enkel konstruksjon og med hvilken det kan frembringes en fraksjon med fine partikler som er så stor som mulig uten tap av sugekraft.

Denne hensikten er tilfredsstilt av trekkene i krav 1 og spesielt ved en dispergeringsenhet med et munnstykke i hvilket det er tilveiebragt en ringkanal for tilførsel av en partikkelstrøm og som har et aksielt innløp og et aksielt utløp, hvor det til det aksielle utløpet grenser opp et ringformet avbøyningskammer, i hvilket den aksielt innkommende partikkelstrømmen blir avbøyd inn i en i det vesentligste radiell strømningsretning og hvorved avbøyningskammeret i aksialretning er tilsluttet et rotasjonskammer med en sirkulær yttervegg og et aksielt utløp, hvilken dispergeringsenhet er kjennetegnet ved at det aksielle utløpet til rotasjonskammeret er forbundet med en konkavt utvidende utløpskanal.

Partikkelstrømmen som blir tilført gjennom ringkanalen kan derfor bli bragt inn ei en ringformet sirkulasjonsbane etter utløp fra avbøyningskammeret ene og alene ved suging på munnstykket, hvor lette partikler, for eksempel partikler med rent aktivt middel med en partikkelstørrelse mindre enn 5 um, er i stand til å strømme ut av det aksielle utløpet til rotasjonskammeret ved et tidlig stadium på grunn av deres lavere sentrifugalkraft. På den annen side, vil grovere partikler for eksempel bærerpartikler ladet med aktivt middel, bli holdt tilbake lenger i rotasjonskammeret på grunn av deres massetreghet hvorved de vil sirkulere et mangfold ganger og treffe ytterveggen til rotasjonskammeret i prosessen, hvorved de fine partiklene med aktivt middel i tillegg vil separeres fra de grovere bærerpartiklene. Alle fine partikler følger luftstrømmen gjennom det aksielle utløpet fra rotasjonskammeret ved en nedbremset hastighet og er tilgjengelig for inhalering som en ikke-ballistisk aerosol.

I henhold til oppfinnelsen blir avbøyningskammeret og rotasjonskammeret ikke brukt for separasjonen av grovere partikler, men en fordeling mellom grove og fine partikler hvor den midlere oppholdstiden blir utnyttet. Grovere partikler kan derved også være strømme ut av rotasjonskammeret ved slutten av inhaleringsprosedyren slik at det ikke er igjen noen pulverrester som kunne redusere funksjonaliteten til inhalatoren eller uniformiteten til doseuttømmingen ved anvendelse av ytterligere doser.

Ringkanalen i henhold til oppfinnelsen har et aksielt orientert innløp og utløp. Partikkelstrømmen som føres inn i ringkanalen kan imidlertid generelt allikevel ha tangensielle strømningskomponenter.

Fordelaktige utførelsesformer er beskrevet i beskrivelsen, i tegningene og i de medfølgende krav.

I henhold til en første fordelaktig utførelsesform, kan det anordnes ledefinner orientert skrått i aksialretningen i avbøyningskammeret. Partikkelstrømmen som kommer inn aksielt et ringformet rom kan avbøyes til en tangensiell strømning på en enkel måte ved bruk av slike ledefinner, hvorved det samtidig er mulig å frembringe en akselerasjon av partikkelstrømmen i avbøyningskammeret ved hjelp av utformingen av ledefinnene.

Det er fordelaktig at ledefinnene er buet for å oppnå de ønskede avbøynings- og akselerasjonseffektene. Under denne prosessen kan det være fordelaktig at krumningen til ledefinnene reduseres i aksialretningen. Ledefinnene kan herved være utformet på en måte som et turbinblad for å kunne oppnå den best mulig avbøyning og akselerasjon. Det kan i denne forbindelse også være fordelaktig at ledefinnene har profil til en vinge med en buet konstruksjonslinje i snitt. I denne forbindelse kan det også være fordelaktig at ledefinnene har en avrundet fremre kant i området ved innløpet til avbøyningskammeret og en bakre kant med mindre uttalt avrunding i området til utløpet fra avbøyningskammeret. Det har blitt utført forsøk som viser at det kan oppnås meget gode resultater ved en slik snittutforming.

I henhold til en ytterligere fordelaktig utførelsesform er de aksielle utløpet fra rotasjonskammeret anordnet sentralt. Lette partikler kan derved strømme ut fra rotasjonskammeret gjennom utløpet ved en tidlig tidspunkt, mens tyngre partikler sirkulerer langs ytterveggen til rotasjonskammeret.

Det kan være ytterligere fordelaktig at utløpskanalen har et sylindrisk område i et endeparti ved utløpssiden, siden det derved kan skje en aksiell sammenstuing av partikkelutløpsstrømmen. Det kan også være tenkelig med en konveks utforming i stedet for en konkav utforming.

Avsetningen av lette partikler fra rotasjonskammeret kan i tillegg forbedres ved at utløpskanalen er skarpkantet og spesielt støter opp mot rotasjonskammeret med en kant som har en spiss vinkel i tverrsnitt.

Det har også vist seg fordelaktig å utforme overgangen mellom den sirkulære ytterveggen til den aksielle utløpet i rotasjonskammeret med en delvis krumning siden dette gir forbedret aerodynamikk på den ene siden, og på den annen side redusert avsetning av partikler.

Utløpet av ringkanalen strekker seg fortrinnsvis over hele periferien.

I dispergeringsenheten i henhold til oppfinnelsen, er det ikke tilveiebragt noen luftinnløpsåpningerfor tilførsel av ekstern luft mellom det aksielle utløpet fra ringkanalen og utløpet fra rotasjonskammeret. Det er herved utelukket at en ytterligere sugekraft vil måtte påføres for å opprettholde funksjonaliteten til dispergeringsenheten, hvilket verken gir fordel for mobiliseringen av pulveret fra dispergeringsenheten eller den aktuelle dispergeringskraften. Avbøyningen av partikkelstrømmen og det rettede utløpet inn i svelget blir ene og alene realisert ved hjelp av geometriske implementeringer i henhold til oppfinnelsen.

I henhold til en spesiell utførelsesform, tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en dispergeringsenhet for en pulverinhalator, med et munnstykke, i hvilken det er tilveiebragt en ringkanal for tilførsel av en partikkelstrøm, som oppviser et aksielt innløp og et aksielt utløp, hvorved det til det aksielle utløpet er forbundet ringformet omløpskammer, i hvilket den aksielt innkommende partikkelstrømmen blir avbøyd i en i det vesentligste radiell strømningsretning, og hvorved avbøyningskammeret i aksialretningen er forbundet med et rotasjonskammer med en sirkulær yttervegg og et aksielt utløp, hvilken dispergeringsenhet er kjennetegnet ved at det i avbøyningskammeret er anordnet ledefinner på skrått til aksialretningen, hvilke strekker seg over hele tverrsnittet til avbøyningskammeret.

Foreliggende oppfinnelse vil bli beskrevet i det etterfølgende ved hjelp av eksempler med henvisning til en fordelaktig utførelsesform og den medfølgende tegningen.

Fig. 1 viser et delvis sidesnitt av en dispergeringsenhet.

Figur 1 viser en dispergeringsenhet for en pulverinhalator (ikke vist) med et munnstykke 10 ved hvis nedre side det er tilveiebragt en ringkanal 12 for tilførsel av en partikkelstrøm. Partikkelstrømmen blir generelt dannet ved suging på munnstykket, for eksempel ved at en forutbestemt dose med aktivt middel og bærersubstans blir gjort tilgjengelig i inhalatoren og blir deretter suget inn i ringkanalen 12 ved sugingen på munnstykket.

Ringkanalen 12 er periferisk i periferiretningen og har et aksielt innløp 14 og et aksielt utløp 16, hvor både innløpet 14 og utløpet 16 strekker seg over den totale periferien til ringkanalen 12.

Tilstøtende det aksielle utløpet 16 til ringkanalen 12 er det likeens tilveiebragt et ringformet avbøyningskammer 18 som er tilnærmet samme radielle utstrekning som ringkanalen 12 og i hvilket den aksielt innkommende partikkelstrømmen blir avbøyd inn i en i det alt vesentligste radiell strømningsretning. Den i det vesentligste radielt rettede partikkelstrømmen ved utløper av avbøyningskammeret 18 blir i denne prosessen ledet inn i et rotasjonskammer 20 som har en sirkulær yttervegg 22 og et aksielt utløp 24.

Som fig. 1 viser, er de ytre diameterne til ringkanalen 12, avbøyningskammeret 18 og rotasjonskammeret 20 i det alt vesentligste av samme størrelse. Den indre diameteren til ringkanalen 12 og den indre diameteren til avbøyningskammeret korresponderer også med hverandre. Den indre diameteren til det aksielle utløpet 24 fra rotasjonskammeret 20 er lavere enn den indre diameteren til avbøyningskammeret 18.

For å avbøye den aksielt innkommende partikkelstrømmen i avbøyningskammeret 18 til den i det alt vesentligste radiell strømningsretning og for samtidig å akselerere den, er det tilveiebragt et mangfold ledefinner 26 i avbøyningskammeret 18, fordelt og dets periferi, og er orientert skrått til aksialretningen. Hver av ledefinnene 26 strekker seg over det totale tverrsnittet til avbøyningskammeret 18, hvor hver ledefinne er buet og krumningen reduseres i aksialretningen, det vil si er mer uttalt ved innløpet til avbøyningskammeret 18 enn ved utløpet. I snitt (langsgående snitt) har ledefinnene 26 snittet til en vinge med en buet konstruksjonslinje. I henhold til en fordelaktig utførelsesform, har ledefinnene en avrundet fremre kant i området ved innløpet av avbøyningskammeret 18 og en bakre kan som er mindre uttalt avrundet i området ved utløpet av avbøyningskammeret 18 slik at snittet til ledefinnene 26 ligner en flyvinge.

Som figur 1 ytterligere viser, har ytterveggen 22 til rotasjonskammeret 20 en sirkulær sylindrisk form og tilstøter direkte utløpet fra avbøyningskammeret 18, hvor den aksielle utstrekningen av avbøyningskammeret 18 og rotasjonskammeret 20 har tilnærmet lik størrelse. Ved sin utløpsendeside har rotasjonskammeret 20 en endevegg 29 som danner en overgang mellom ytterveggen 22 og det sentralt plasserte aksielle utløpet 24. i denne prosessen, er overgangen fra den sirkulære ytterveggen 22 til endeveggen 28 buet i området ved hjørnet.

En utløpskanal 30 hvis yttervegg 32 ekspanderer konkavt støter opp til det aksielle utløpet 24 fra rotasjonskammeret 20. Overgangen mellom endeveggen 28 til rotasjonskammeret 20 og ytterveggen 32 til utløpskanalen 30 er imidlertid skarpkantet og er fremstilt med en spiss vinkel i den viste utførelsesformen. Videre har utløpskanalen 30 et sirkulært sylindrisk område 33 ved sin utløpssideendeseksjon som strekker seg opp til enden av utløpskanalen 30 og som frembringer en aksiell sammenstuing av den utstrømmende partikkelstrømmen.

Som figur 1 videre viser, er det ikke tilveiebragt noen luftinnløpsåpninger for tilførsel av ekstern luft mellom innløpet 14 av ringkanalen 12 og utløpskanalen 30.

Ved bruk av den beskrevne dispergeringsenheten, suger pasienten på munnstykket 10, hvorved den føres en partikkelstrøm gjennom munnstykket i retningen av den viste pilen (aksialretning), hvilken partikkelstrøm tidligere har blitt gjort tilgjengelig i en ønsket dose med en pulverinhalator (ikke vist). Den innsugede partikkelstrømmen blir først ført inn i ringkanalen 12 gjennom innløpet 14 og kommer ut av ringkanalen 12 inn i det ringformede avbøyningskammeret 18 gjennom det ringformede aksialutløpet 16.1 avbøyningskammeret 18 blir partikkelstrømmen på den ene side akselerert av ledefinnene 26, og på den annen side avbøyd i en i det alt vesentligste radiell strømningsretning, slik at partikkelstrømmen kommer inn i rotasjonskammeret 20, hvilket støter opp mot avbøyningskammeret 18 i aksialretningen, tilnærmet tangensielt ved utløpet av avbøyningskammeret 18. Partikkelstrømmen roterer i rotasjonskammeret 20, med tyngre partikler lengre i området til den sirkulære ytterveggen 22 og lettere partikler følger luftstrømmen og beveger seg raskere i retning av utløpskanalen 30.

De tyngre partiklene som sirkulerer i rotasjonskammeret 20 vil innledningsvis slippe ut stadig mindre (aktivt middel) partikler under deres sirkulasjon på grunn av kontakten med ytterveggen 22 inntil disse partiklene som sirkulerer i rotasjonskammeret 20 likeens følger luftstrømmen og blir deretter også utlevert.

Den beskrevne dispergeringsenheten er fremstilt av plast i henhold til den fordelaktig utførelsesform. Det kan i denne forbindelse være fordelaktig å fremstille ledefinnene i ett stykke med en innsats 27, for eksempel som en injeksjonsstøpt del, med innsatsen 27 med ledefinnene 26 støpt på denne slik at den kan føres inn i det indre av munnstykket 10.

Liste over henvisningsbetegnelser

10 munnstykke

12 ringkanal

14 innløp til ringkanal

16 utløp fra ringkanal

18 avbøyningskammer

20 rotasjonskammer

22 sirkulær yttervegg

24 utløp fra rotasjonskammer

26 ledefinner

27 innsats

28 endevegg

30 utløpskanal

32 yttervegg

33 sirkulært sylindrisk område

Claims (13)

1. Dispergeringsenhet for en pulverinhalator med et munnstykke (10), i hvilket det er tilveiebragt en ringkanal (12) for tilførsel av en partikkelstrøm og som har et aksielt innløp (14) og et aksielt utløp (16), hvor det til det aksielle utløpet (16) grenser opp et ringformet avbøyningskammer (18) i hvilket den aksielt innkommende partikkelstrømmen blir avbøyd inn i en i det vesentligste radiell strømningsretning og hvorved avbøyningskammeret (18) i aksialretning er tilsluttet et rotasjonskammer (20) med en sirkulær yttervegg (22) og et aksielt utløp (24),karakterisert vedat det aksielle utløpet (24) til rotasjonskammeret (20) er forbundet med en konkavt utvidende utløpskanal (30).

2. Dispergeringsenhet i henhold til krav 1, karakterisert vedat ledefinner (26) orientert skrått til aksialretningen er anordnet i avbøyningskammeret (18).

3. Dispergeringsenhet i henhold til krav 2, karakterisert vedat ledefinnene (26) frembringer en akselerasjon av partikkelstrømmen.

4. Dispergeringsenhet i henhold til krav 2 eller 3, karakterisert vedat ledefinnene (26) er avrundet og hvor kurvaturen reduseres i aksialretningen.

5. Dispergeringsenhet i henhold til krav 2, 3 eller 4, karakterisert vedat ledefinnene (26) har profilet til en vinge med en buet konstruksjonslinje i snitt.

6. Dispergeringsenhet i henhold til hvilke som helst av kravene 2 til 5,karakterisert vedat ledefinnene (26) har en avrundet fremre kant i området ved innløpet til avbøyningskammeret (18) og en bakre kant med en mindre uttalt avrunding i området ved utløpet fra avbøyningskammeret (18).

7. Dispergeringsenhet i henhold til minst et av de foregående krav,karakterisert vedat det aksielle utløpet (24) fra rotasjonskammeret (20) er anordnet sentralt.

8. Dispergeringsenhet i henhold til krav 1, karakterisert vedat utløpskanalen (30) støter opp til rotasjonskammeret (20) med en skarp kant, spesielt ved en spiss vinkel i tverrsnitt.

9. Dispergeringsenhet i henhold til krav 1 eller 8, karakterisert vedat utløpskanalen (20) håret sirkulært sylindrisk område (22) i en endeseksjon ved utløpssiden for å frembringe en sammenstuing av utløpspartikkelstrømmen

10. Dispergeringsenhet i henhold til minst et av de foregående krav,karakterisert vedat overgangen (28) i rotasjonskammeret (20) fra den sirkulære ytterveggen (22) til det aksielle utløpet (24) er delvis buet.

11. Dispergeringsenhet i henhold til minst et av de foregående krav,karakterisert vedat utløpet (16) av ringkanalen (12) strekker seg over hele periferien.

12. Dispergeringsenhet i henhold til minst et av de foregående krav,karakterisert vedat det ikke er tilveiebragt noen luftinnløpsåpningerfor tilførsel av ekstern luft mellom det aksielle utløpet (16) til ringkanalen (12) og utløpet (24) fra rotasjonskammeret (18).

13. Dispergeringsenhet for en pulverinhalator, med et munnstykke (10), i hvilken det er tilveiebragt en ringkanal (12) for tilførsel av en partikkelstrøm, som oppviser et aksielt innløp (14) og et aksielt utløp (16), hvorved det til det aksielle utløpet (16) er forbundet ringformet omløpskammer (18), i hvilket den aksielt innkommende partikkelstrømmen blir avbøyd i en i det vesentligste radiell strømningsretning, og hvorved avbøyningskammeret (18) i aksialretningen er forbundet med et rotasjonskammer (20) med en sirkulær yttervegg (22) og et aksielt utløp (14),karakterisert vedat det i avbøyningskammeret (18) er anordnet ledefinner (26) på skrått til aksialretningen, hvilke strekker seg over hele tverrsnittet til avbøyningskammeret (18).