PT1471955E - Dispositivo de produção de aerossóis para formulação de fármaco - Google Patents
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Description
DESCRIÇÃO
"DISPOSITIVO DE PRODUÇÃO DE AEROSSÓIS PARA FORMULAÇÃO DE FÁRMACO"
Antecedentes da Invenção
Campo da Invenção A presente invenção refere-se de um modo geral à produção de aerossóis. Mais especificamente, a presente invenção refere-se a um dispositivo de produção de aerossóis que proporciona doses controladas de medicamento a um doente durante a utilização.
Descrição da Técnica Relacionada
Inaladores de dose regulada para distribuir medicação em aerossol para inalação por um doente são divulgados nos documentos US-A-5487378; US-A-552237 8; US-A-5622162; US-A-57 94612; US-A-5839430; US-A-5894841; e US-A-6152130. Alguns inaladores utilizam a força propulsora de um sistema propulsor, tal como uma mistura de clorofluorocarbonetos liquefeitos. Outros inaladores utilizam um sistema nebulizador ultra-sónico para atomizar um liquido numa corrente de gás transportador ou uma rajada de ar inspirado para fluidizar e arrastar uma dose de pó para o tracto bronquial. Os documentos US-A-5743251 e US-A-6234167 divulgam dispositivos de produção de aerossóis, em que uma formulação liquida é vaporizada para formar um aerossol de inalação.
De modo a despoletar a distribuição de aerossol a partir de um inalador, vários tipos de sistemas de actuação por inalação foram propostos. De acordo com o documento US-A-5622162, alguns sistemas de actuação por inalação requerem um esforço inspiratório do doente para deslocar uma alavanca mecânica ou que o escoamento detectado se eleve acima de um limite predefinido. Um problema com tais sistemas é que a inspiração varia de pessoa para pessoa e alguns doentes são incapazes de gerar escoamento suficiente para activar a unidade. Embora tenham sido feitas tentativas para melhorar os sistemas de actuação por inalação, a detecção ainda se baseia em escoamento de ar gerado pelo doente, com o resultado de o doente inalar um volume de ar antes de ocorrer a distribuição do aerossol. Em resultado, o doente pode não inalar uma dose completa da medicação. São conhecidas outras técnicas para gerar aerossóis. Por exemplo, os documentos US-A-4811731 e US-A-4627432 divulgam dispositivos para administrar medicamentos a doentes, em que uma cápsula é perfurada por um pino para libertar um medicamento em forma de pó. Depois um utilizador inala o medicamento libertado através de uma abertura no dispositivo. Outro inalador é conhecido do documento US-A-6234167.
Sumário da Invenção A invenção proporciona um dispositivo de produção de aerossóis compreendendo um bocal possuindo uma saida através da qual pode ser fornecido aerossol a um utilizador do dispositivo de produção de aerossóis, uma passagem de ar através da qual é fornecido ar a um interior do bocal e um sensor que detecta uma queda de pressão no interior do bocal. 0 dispositivo de produção de aerossóis inclui um alojamento, uma passagem capilar disposta no interior do alojamento, um dispositivo de aquecimento disposto no interior do alojamento, um reservatório disposto no interior do alojamento, uma câmara de medição disposta no interior do alojamento, sendo a câmara de medição abastecida com fluido proveniente do reservatório por intermédio de uma primeira passagem de escoamento e sendo a passagem capilar abastecida com fluido proveniente da câmara de medição por uma segunda passagem de escoamento, uma fonte de alimentação adaptada para fornecer energia eléctrica ao dispositivo de aquecimento, uma primeira válvula adaptada para abrir e fechar a primeira passagem de escoamento, uma segunda válvula adaptada para abrir e fechar a segunda passagem de escoamento e uma terceira válvula adaptada para abrir e fechar a passagem de ar. As válvulas são abertas e fechadas por um motor e uma árvore de carnes, a árvore de carnes incluindo uma pluralidade de ressaltos de árvore de carnes operativamente associados com a primeira, segunda e terceira válvulas, sendo os ressaltos de árvore de carnes operáveis para fecharem a primeira válvula e abrirem a segunda e terceira válvulas durante um ciclo de distribuição de aerossóis no qual é fornecido fluido à passagem capilar.
De um modo preferido, os ressaltos de árvore de carnes abrem a primeira válvula e fecham a segunda e terceira válvulas durante um ciclo de enchimento no qual é fornecido fluido à câmara de medição. Um motor escalonado pode ser operativamente acoplado à árvore de carnes, em que o motor escalonado roda a árvore de carnes para abrir e fechar a primeira, segunda e terceira válvulas. 0 reservatório pode ser fixo de modo removível ao alojamento e/ou o reservatório pode incluir um pistão operável para pressurizar fluido no reservatório.
De acordo com uma forma de realização preferida, o alojamento pode incluir uma tampa fixa de modo deslizante ao alojamento, a tampa incluindo o bocal numa sua extremidade. Além disso, um monitor de cristais líquidos pode ser colocado numa parte do alojamento que fica exposta quando a tampa é deslocada para uma posição de distribuição de aerossóis. De um modo preferido, o sensor é operável para enviar um sinal a um controlador quando o utilizador inala na saída do bocal. 0 sensor pode compreender um transdutor que detecta uma queda de pressão no interior do bocal quando o utilizador inala na saída do bocal. 0 controlador pode ser utilizado para monitorizar um parâmetro do dispositivo de aquecimento e distribuir energia a partir da fonte de alimentação ao dispositivo de aquecimento, de tal modo que o dispositivo de aquecimento se mantém numa gama desejável de temperaturas durante o ciclo de distribuição de aerossóis.
Numa outra forma de realização preferida, o dispositivo de produção de aerossóis é um inalador portátil, é fornecido ar ao interior do bocal apenas através da passagem de ar e o dispositivo de produção de aerossóis inclui uma válvula que abre a passagem de ar dentro de um período de tempo predeterminado, após o utilizador inalar na saída.
De acordo com uma forma de realização, um sensor de pressão é operável para emitir um sinal após detecção de uma queda na pressão no interior do bocal, e o dispositivo de produção de aerossóis compreende ainda um controlador operável para activar o sistema de produção de aerossóis para distribuir aerossol para o interior do bocal em resposta à emissão do sinal pelo sensor de pressão.
Um controlador pode ser utilizado para operar electricamente um mecanismo de actuação que desloca o elemento de distribuição da primeira posição para a segunda posição de modo a proporcionar um caudal substancialmente constante de um volume predeterminado de fluido através da primeira passagem de escoamento. A primeira passagem de escoamento é, de um modo preferido, uma passagem de escoamento de dimensão capilar e a primeira camada de material pode incluir uma saída, um primeiro canal estendendo-se entre a entrada e a câmara de medição, uma saída e um segundo canal estendendo-se entre a câmara de medição e a saída, a camada elastomérica cobrindo a entrada, o primeiro canal, o segundo canal e a saída. Podem ser utilizados um primeiro e um segundo êmbolos para abrir e fechar a entrada e saída, sendo o primeiro êmbolo móvel de uma primeira posição na qual a entrada está aberta, para uma segunda posição na qual a camada elastomérica é comprimida contra uma primeira sede de válvula de modo a fechar a entrada, e sendo o segundo êmbolo móvel de uma primeira posição na qual a saída está aberta para uma segunda posição na qual a camada elastomérica é comprimida contra uma segunda sede de válvula, de modo a fechar a saída. Pode ser utilizado um mecanismo de actuação para deslocar o primeiro êmbolo para a segunda posição enquanto se mantém o segundo êmbolo na primeira posição.
Breve Descrição dos Desenhos A Figura 1 é uma vista esquemática de um dispositivo de produção de aerossóis de acordo com uma forma de realização da presente invenção. A Figura 2 é uma vista esquemática do sistema de distribuição de fluido e ar mostrado fazendo referência à figura 1 de acordo com uma forma de realização da presente invenção. A Figura 3 é uma vista esquemática do sistema de distribuição de fluido e ar mostrado fazendo referência à Figura 2 em que o sistema de distribuição de fluido e ar está em operação de fecho de reservatório. A Figura 4 é uma vista esquemática do sistema de distribuição de fluido e ar mostrado em relação à Figura 3, em que o sistema de distribuição de fluido e ar está num ciclo de distribuição de acordo com uma forma de realização da presente invenção. A Figura 5 é um esquema de uma sequência temporizada de funcionamento do dispositivo de produção de aerossóis de acordo com a forma de realização preferida da invenção. A Figura 6 é uma forma de realização da presente invenção ilustrando uma vista esquemática do capilar com um primeiro eléctrodo e um segundo eléctrodo. A Figura 7 é um gráfico ilustrando o efeito de um diâmetro de capilar e um caudal mássico num tamanho de partícula para um aerossol de propilenoglicol de acordo com uma forma de realização da presente invenção. A Figura 8 é um gráfico ilustrando uma distribuição química para propilenoglicol e trifenilmetano como uma função do tamanho de partícula mostrando o comportamento quando um soluto e um veículo líquido possuem pressões de vapor equivalentes. A Figura 9 é um gráfico mostrando o efeito da concentração de álcool oleílico em MMAD mostrando comportamento quando um soluto e veículo líquido possuem pressões de vapor distintas.
Descrição Detalhada das Formas de Realização Preferidas da Invenção
Em resumo, a presente invenção proporciona um dispositivo de produção de aerossóis, tal como um inalador portátil que consegue distribuir aerossol a um utilizador que inala numa saída de um bocal quando uma queda de pressão é detectada dentro do bocal. Um fluido medicado que passe através de uma passagem capilar é suficientemente aquecido para vaporizar o fluido e formar o aerossol por condensação do fluido vaporizado à medida que este se mistura com ar. 0 ar é fornecido ao bocal através de uma passagem de ar que está inicialmente fechada durante a detecção da queda de pressão. Uma câmara de medição permite a distribuição consistente de doses precisas de fluido para a passagem capilar. A queda de pressão é detectada antes de ser fornecido ar ao bocal, com o resultado de o aerossol poder ser distribuído rapidamente ao utilizador assim que o utilizador inicia a inalação no bocal. A rápida distribuição do aerossol proporciona uma utilização mais eficiente da capacidade pulmonar do utilizador.
Um dispositivo de produção de aerossóis de acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção inclui um transdutor de pressão e um sistema de distribuição de fluido e ar capaz de distribuir quantidades controladas de uma formulação farmacêutica a um utilizador. Durante a utilização do dispositivo de produção de aerossóis, um utilizador desloca uma tampa deslizante do alojamento, activando desse modo um interruptor principal que coloca o dispositivo de produção de aerossóis num estado de prontidão para utilização. Após activação do interruptor principal, quando um utilizador inala num bocal do dispositivo de produção de aerossóis, um sensor de pressão detecta uma queda de pressão no bocal. 0 transdutor de pressão envia um sinal para um controlador que activa um motor escalonado para rodar uma árvore de carnes acoplada a uma válvula de entrada, uma câmara de medição, um pistão de distribuição, uma válvula de saida, e uma válvula de passagem de ar. À medida que a árvore de carnes roda, o fluido desloca-se da câmara de medição para uma passagem capilar aquecida, na qual o fluido é volatilizado. Após o fluido volatilizado sair da passagem capilar para o interior do bocal, o ar ambiente mistura-se com o fluido volatilizado, proporcionando desse modo um aerossol. A Figura 1 ilustra uma vista esquemática de um dispositivo 101 de produção de aerossóis de acordo com a forma de realização preferida da presente invenção. O dispositivo 101 de produção de aerossóis inclui um alojamento 103, uma passagem 102 capilar, um sistema 100 de distribuição de fluido e ar e um reservatório 118. Além disso, o dispositivo 101 de produção de aerossóis inclui um interruptor 142 principal de ligar/desligar, um transdutor 138 de pressão, um conjunto 140 de bateria e circuitos 136 de controlo. O alojamento 103 inclui uma tampa 103a deslizante que se liga operativamente ao dispositivo 101 de produção de aerossóis, de tal modo que durante a utilização do dispositivo 101 de produção de aerossóis, um utilizador pode deslocar a tampa 103a numa direcção ascendente, como indicado pela seta A direccional. Numa forma de realização da presente invenção, o alojamento 103 e a tampa 103a podem ser fabricados utilizando moldagem por injecção de plástico. A passagem 102 capilar do dispositivo 101 de produção de aerossóis pode compreender uma peça de tubo metálico através da qual passa uma corrente eléctrica por meio de um primeiro eléctrodo 106 e um segundo eléctrodo 108. Contudo, a passagem de escoamento pode ser proporcionada noutras disposições, tais como um canal num laminado de polímero, vidro, metal e/ou cerâmica possuindo um dispositivo de aquecimento na forma de uma camada de material de aquecimento por resistência. A passagem 102 pode possuir uma largura máxima de 0,01 a 10 mm, de um modo preferido 0,05 a 1 mm, de um modo mais preferido 0,1 a 0,5 mm. Em alternativa, a passagem capilar pode ser definida pela área de secção transversal da passagem que pode ser de 8xl0~5 a 80 mm2, de um modo preferido 2xl0~3 a 8xl0~2 mm2 e de um modo mais preferido 8xl0~3 a 2xl0~3 mm2. Com uma tal disposição, a passagem 102 capilar pode aquecer o medicamento 112 (mostrado fazendo referência à Figura 2) do reservatório 118 durante a utilização do dispositivo 101 de produção de aerossóis. De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o reservatório 118 possui uma capacidade de doseamento para distribuir doses de 5 pL, de um modo preferido, numa gama entre cerca de 10 doses a cerca de 500 doses, e. g., 50 a 250 doses. Contudo, a capacidade de doseamento dependerá do volume de dose desejado e a dose desejada pode ser predefinida dependendo da aplicação do dispositivo de produção de aerossóis. Também, o reservatório 118 pode ser concebido como uma parte removível de modo a ser trocado com um reservatório de substituição durante a utilização do dispositivo 101 de produção de aerossóis. Como tal, o tempo de vida do dispositivo 101 de produção de aerossóis pode ser aumentado devido à possibilidade de substituição do reservatório 118 e do medicamento 112 ali disposto. O dispositivo 101 de produção de aerossóis também inclui o transdutor 138 de pressão em comunicação com o bocal 105 por meio de uma passagem 109. Um utilizador activa o dispositivo 101 de produção de aerossóis por inalação numa saída do bocal 105. Após inalação, a variação na pressão provocada pela inalação activa o transdutor 138 de pressão. O transdutor 138 de pressão detecta a variação de pressão por meio da passagem 109, activando desse modo o sistema 100 de distribuição de fluido e ar. Como será discutido adiante, o sistema 100 de distribuição de fluido e ar facilita o movimento do medicamento 112 para a passagem 102 capilar.
Além disso, o sistema 100 de distribuição de fluido e ar permite a passagem de ar ambiente para dentro de uma região 107 de condensação para mistura com o medicamento vaporizado proveniente da passagem 102 capilar para a formulação farmacêutica. O dispositivo 101 de produção de aerossóis inclui uma passagem 110a de ar ambiente que permite a passagem de ar ambiente para dentro do dispositivo 101 de produção de aerossóis. A passagem 110a de ar ambiente alimenta uma passagem 110 de ar que permite a mistura do ar ambiente na região 107 de condensação com medicamento vaporizado que sai da passagem 102 capilar. Deve notar-se que numa forma de realização alternativa da presente invenção, pode ser utilizada uma fonte de ar pressurizado para proporcionar ar de diluição para mistura com o material vaporizado, tal como uma fonte de ar comprimido fisicamente instalada dentro do dispositivo de produção de aerossóis (não mostrado), uma ventoinha/ventilador para escoar o ar para dentro do bocal, ou semelhantes.
Além da passagem 110a de ar ambiente, o dispositivo 101 de produção de aerossóis também inclui os circuitos 136 de controlo. Como será discutido adiante fazendo referência à Figura 5, os circuitos 136 de controlo controlam a temperatura da passagem 102 capilar durante o funcionamento do dispositivo 101 de produção de aerossóis. Os circuitos 136 de controlo também podem monitorizar um LCD utilizado para monitorizar as doses remanescentes, controlar um motor 134 escalonado (mostrado fazendo referência à Figura 2) do sistema 100 de distribuição de fluido e ar durante o funcionamento do dispositivo 101 de produção de aerossóis, monitorizar um sensor óptico que coopera com o motor escalonado para garantir posicionamento preciso do motor, monitorizar a queda de pressão inicial, monitorizar a condição da bateria 140, monitorizar o funcionamento do capilar 102 aquecido e semelhantes. O dispositivo 101 de produção de aerossóis também inclui o conjunto 140 de bateria. Na forma de realização mostrada em relação à Figura 1, o conjunto 140 de bateria pode ser uma bateria recarregável de 6 V híbrida de metal níquel (NiMH) utilizando cinco células. Nesta forma de realização, o conjunto 140 de bateria pode utilizar cinco baterias Sanyo HF-C1U, 600 mAh NiMH em série, que permitem a distribuição de 100 doses de 5 pL de volume de medicamento. O conjunto 140 de bateria proporciona uma fonte de alimentação aos componentes do dispositivo 101 de produção de aerossóis (e. g., circuitos 136 de controlo, transdutor 138 de pressão, etc.) e ao interruptor 142 principal de ligar/desligar. O interruptor 142 principal de ligar/desligar controla o arranque e o corte de energia do dispositivo 101 de produção de aerossóis durante o funcionamento. Além disso, o interruptor 142 principal de ligar/desligar activa um LCD (não mostrado), que numa forma de realização da presente invenção proporciona informação, tal como a quantidade de doses remanescentes no reservatório 118, quer tenha ocorrido ou não uma falha do dispositivo de aquecimento, se for detectada uma baixa tensão do conjunto 140 de bateria e semelhantes.
Durante o funcionamento do dispositivo 101 de produção de aerossóis, um utilizador desloca a tampa 103a para uma posição aberta na direcção A para activar componentes do dispositivo de produção de aerossóis. Com a tampa 103a na posição aberta, o utilizador inala no bocal 105. A inalação pelo utilizador no bocal 105 proporciona uma queda de pressão no interior do bocal que é detectada pelo transdutor 138 de pressão. Após detectar a queda de pressão, o transdutor 138 de pressão envia um sinal para um controlador que opera o sistema 100 de distribuição de fluido e ar como se mostra mais distintamente fazendo referência à Figura 2. A Figura 2 ilustra uma vista esquemática do sistema 100 de distribuição de fluido e ar mostrado fazendo referência à Figura 1 de acordo com uma forma de realização da presente invenção. O sistema 100 de distribuição de fluido e ar inclui a passagem 102 capilar anteriormente mencionada, o primeiro e segundo eléctrodos 106 e 108, e o reservatório 118. O reservatório 118 inclui uma mola 116 de compressão, um êmbolo 114 e o medicamento 112. A mola 116 de compressão proporciona pressão no êmbolo 114 numa direcção indicada por uma seta B direccional para manter o escoamento do medicamento 112 liquido através da passagem 118a e para dentro da câmara 122 de medição quando a válvula 120 de entrada é aberta. A válvula 120 de entrada forma uma parte do sistema 100 de distribuição de fluido e ar do dispositivo 101 de produção de aerossóis. Numa forma de realização da presente invenção, o sistema 100 de distribuição de fluido e ar inclui várias válvulas actuadas pela árvore 132 de carnes possuindo ressaltos de carne e uma engrenagem 132a de engate. A engrenagem 132a de engate liga-se a uma engrenagem 134a de engate do motor 134 escalonado. Como tal, quando o motor 134 escalonado roda, a árvore 132 de carnes também roda, por meio das engrenagens 134a e 132a de engate. À medida que a árvore 132 de carnes roda, ressaltos 132b a 132e de árvore de carnes também rodam. Durante a rotação da árvore 132 de carnes, os ressaltos 132b a 132e de árvore de carnes ligam-se operativamente a êmbolos 120a, 124a e 130a de válvula e êmbolo 122a de distribuição, que são predispostos por meio de molas (não mostradas) de modo a comprimirem os ressaltos de árvore de carnes. Durante a rotação, os ressaltos 132b a 132e de árvore de carnes activam os êmbolos 120a, 124a, 130a de válvula e êmbolo 122a de distribuição numa sequência desejada determinada pela configuração dos ressaltos de árvore de carnes. Por exemplo, o ressalto 132b de árvore de carnes liga-se operativamente ao êmbolo 120a, abrindo e fechando desse modo a válvula 120 durante a rotação da árvore de carnes. O ressalto 132c de árvore de carnes liga-se operativamente ao êmbolo 122a de distribuição de modo a esvaziar a câmara 122 de medição durante a rotação da árvore de carnes. De um modo preferido, o êmbolo de distribuição ejecta fluido para fora da câmara 122 de medição com um caudal substancialmente constante. O ressalto 132d de árvore de carnes liga-se operativamente ao êmbolo 124a, abrindo e fechando desse modo abertura a válvula 124, enquanto o ressalto 132e de árvore de carnes se liga operativamente ao êmbolo 130a, que abre e fecha a válvula 130 durante a rotação da árvore de carnes.
Como discutido anteriormente, quando a tampa 103a está na posição aberta e um utilizador inala no bocal 105, a queda de pressão no bocal 105 é detectada pelo transdutor 138 de pressão. Após detecção da queda de pressão pelo transdutor 138, o transdutor 138 de pressão envia um sinal aos circuitos 136 de controlo que, por sua vez, provocam a activação do motor escalonado. Numa forma de realização da presente invenção, o motor 134 escalonado pode ser qualquer motor escalonado capaz de accionar de modo controlado a árvore 132 de carnes numa quantidade precisa (e. g., uma volta) . Nesta forma de realização, o motor escalonado pode ser do tipo que pode ser obtido a partir de MicroMo Electronics, Inc. situada em Clearwater, FI. A câmara 122 de medição pode ser esvaziada ao deslocar o êmbolo 122a de distribuição. Por exemplo, quando o ressalto 132c de árvore de carnes engata no êmbolo 122a de distribuição, uma extremidade do êmbolo 122a de distribuição comprime-se contra uma parede elastomérica da câmara 122 de medição até que a parede elastomérica pressione uma parede oposta da câmara. Em resultado, o fluido na câmara é forçado para a passagem 100b enquanto o fluido na passagem 100b é forçado para a passagem capilar. De um modo preferido, a parede elastomérica forma um vedante sobre as passagens 100a, 100b, a válvula 120 de entrada e válvula 124 de salda, de tal modo que as válvulas de entrada e de salda podem ser abertas ou fechadas quando o êmbolo 120a, 124a pressiona a parede elastomérica contra uma sede de válvula em torno da abertura de válvula. A câmara 122 de medição assegura que uma quantidade desejada do medicamento 112 é distribuída pelo dispositivo 101 de produção de aerossóis a um doente. Nesta forma de realização da presente invenção, a câmara de medição possui um volume predeterminado (e. g., 5 í>L) . Não obstante, deve ser compreendido que a câmara 122 de medição pode ser concebida com qualquer volume desejado, dependendo da aplicação do dispositivo 101 de produção de aerossóis. Após distribuição do volume predeterminado de medicamento para a passagem 102 capilar, a válvula 124 é fechada por engate do ressalto 132d no êmbolo 124a. A árvore 132 de carnes também inclui o ressalto 132e de árvore de carnes que se liga operativamente ao êmbolo 130a. O êmbolo 130a está operativamente associado a uma válvula 130 de ar de tal modo que, após movimento do êmbolo 130a por meio de rotação do ressalto 132e de árvore de carnes, a válvula 130 de ar abre-se. A válvula 130 de ar permite a admissão de ar ambiente para o dispositivo 101 de produção de aerossóis por meio da passagem 110a de ar ambiente. A válvula 130 de ar liga-se à passagem 110a de ar ambiente com a passagem 110 de ar, de tal modo, que após abertura pela válvula 130, o ar ambiente que entra na passagem 110a de ar ambiente continua através da passagem 110 de ar para mistura com medicamento vaporizado que sai da passagem 102 capilar dentro do espaço 107 de condensação (mostrado fazendo referência à Figura 1) . A válvula 130 de ar pode também ser utilizada para admitir ar pressurizado em vez de ar ambiente. A Figura 2 ilustra o estado do sistema 100 de distribuição de fluido e ar durante um ciclo de enchimento em que a câmara de medição está cheia de fluido. Durante um ciclo de enchimento, a árvore 132 de carnes rodou de tal modo que o ressalto 132b de árvore de carnes abre a válvula 120 e o ressalto 132d de árvore de carnes fecha a válvula 124 enquanto mantém o êmbolo 122a de distribuição numa posição que permite que o medicamento 112 encha a câmara 122 de medição. A Figura 3 é uma vista esquemática do sistema 100 de distribuição de fluido e ar, em que o sistema 100 de distribuição de fluido e ar está no início de um ciclo de distribuição de aerossóis. Durante esta operação, o ressalto 132b de árvore de carnes fecha a válvula 120. Quando a válvula 120 se fecha, os ressaltos 132d e 132e de árvore de carnes mantêm as válvulas 124 e 130 numa posição fechada enquanto o ressalto 132c de árvore de carnes mantém o êmbolo 122a de distribuição numa posição de não distribuição. A Figura 4 é uma vista esquemática do sistema 100 de distribuição de fluido e ar, em que o sistema 100 de distribuição de fluido e ar está no final do ciclo de distribuição de aerossóis. Durante o ciclo de distribuição de aerossóis, o ressalto 132c de árvore de carnes desloca o êmbolo 122a de distribuição para uma posição de distribuição, em que a cabeça de êmbolo hemisférica comprime uma parede elastomérica da câmara de medição na direcção de uma parede oposta para, desse modo, esvaziar a câmara 122 de medição hemisférica. À medida que o êmbolo 122a de distribuição inicia a pressão contra a parede elastomérica, ressaltos 132d e 132e deslocam os êmbolos 124a e 130a para posições abertas, para desse modo abrir as válvulas 124 e 130. À medida que o medicamento 112 se escoa para dentro da passagem 102 capilar aquecida e sai como um fluido vaporizado, o ar ambiente desloca-se da passagem 110a de ar ambiente para a passagem 110 de ar devido à inalação do utilizador. Ao manter a válvula 130 de ar fechada até o aerossol ser gerado no bocal, o aerossol pode ser fornecido ao doente mais cedo no ciclo respiratório de inalação do doente para, desse modo, distribuir uma dose precisa de medicamento para os pulmões do doente. A Figura 5 ilustra uma sequência de tempo da válvula de entrada, da válvula de saída, do actuador de bomba (êmbolo de distribuição), do motor escalonado, do sensor de activação de inalação e do sensor óptico acoplado ao motor escalonado. Como mostrado, em 200 ms de detecção de um utilizador a aspirar no bocal, a válvula de entrada é fechada após o que a válvula de saída é aberta. Ao mesmo tempo, a válvula de passagem de ar é aberta para permitir que o ar ambiente seja arrastado para dentro do bocal pela inalação do doente através da saída do bocal. Com a válvula de saída aberta, o actuador de bomba (êmbolo de distribuição) proporciona uma taxa constante de distribuição de um volume preciso de fluido à passagem capilar aquecida ao longo de um período de 2 segundos. O ar ambiente mistura-se com o fluido vaporizado distribuído pela passagem capilar aquecida para formar um aerossol e o doente inala o aerossol. Subsequentemente, a válvula de saída é fechada e depois a válvula de entrada é aberta para voltar a encher a câmara de medição. Devido ao aerossol ser distribuído no início da inalação respiratória do doente, a formulação farmacêutica no aerossol pode ser eficazmente administrada. A Figura 6 é uma forma de realização de uma disposição de dispositivo de aquecimento preferida, na qual a passagem capilar compreende um tubo electricamente condutor dotado com o primeiro eléctrodo 106, que é o eléctrodo a jusante, e com o segundo eléctrodo 108, que é o eléctrodo a montante. Nesta forma de realização, a passagem 102 capilar é uma concepção de perfil de temperatura controlada, tal como divulgado no pedido de patente US N2 09/957,026, apresentado em 21 de Setembro de 2001. No capilar de perfil de temperatura controlada, o eléctrodo a jusante possui uma resistência eléctrica suficiente para provocar o aquecimento do eléctrodo durante a utilização do dispositivo, minimizando desse modo a perda de calor na extremidade de saída do tubo capilar.
De acordo com um aspecto da presente invenção, a passagem capilar é formada a partir de um tubo constituído inteiramente de aço inoxidável ou outros materiais electricamente condutores, ou um tubo não condutor ou semicondutor incorporando um dispositivo de aquecimento formado a partir de um material electricamente condutor, tal como platina (Pt) . Dois eléctrodos estão ligados em posições espaçadas ao longo do comprimento do tubo, de tal modo que uma secção aquecida fica definida entre os dois eléctrodos. Uma tensão aplicada entre os dois eléctrodos gera calor na secção aquecida com base na resistividade do aço inoxidável ou outro material constituindo o tubo ou dispositivo de aquecimento, e outros parâmetros, tais como a área de secção transversal e o comprimento da secção aquecida. À medida que o fluido se escoa através do tubo capilar para a secção aquecida entre o primeiro e o segundo eléctrodo, o fluido é aquecido e convertido em vapor. 0 vapor passa da secção aquecida do tubo capilar para a ponta do tubo capilar e sai da extremidade de saída do tubo capilar. Se o fluido volatilizado entrar no ar ambiente a partir da ponta do tubo capilar, o fluido volatilizado condensa-se em pequenas gotas, formando desse modo um aerossol, de um modo preferido possuindo um tamanho de gotícula desejado, de um modo preferido 0,5 a 2,5 pm. A temperatura do líquido na passagem capilar de escoamento pode ser calculada com base na resistência medida ou calculada do elemento de aquecimento. Numa forma de realização preferida, o dispositivo de aquecimento é uma parte de um tubo metálico ou um dispositivo de aquecimento pode ser uma tira ou bobina de material de aquecimento por resistência. De um modo preferido, o controlador regula a temperatura da passagem de escoamento por monitorização da resistência do dispositivo de aquecimento. O controlo de resistência pode basear-se num princípio simples: A resistência do dispositivo de aquecimento aumenta à medida que a sua temperatura aumenta. À medida que é aplicada energia ao elemento de aquecimento, a sua temperatura aumenta devido ao aquecimento resistivo e a resistência real do dispositivo de aquecimento também aumenta. Quando é desligada a alimentação, a temperatura do dispositivo de aquecimento decresce e correspondentemente a sua resistência decresce. Por este motivo, ao monitorizar um parâmetro do dispositivo de aquecimento (e. g. , tensão através do dispositivo de aquecimento utilizando a corrente conhecida para calcular a resistência) e controlando a aplicação de energia, o controlador consegue manter o dispositivo de aquecimento a uma temperatura que corresponde a uma resistência alvo especificada. A utilização de um ou mais elementos resistivos também pode ser utilizada para monitorizar a temperatura do liquido aquecido nos casos em que um dispositivo de aquecimento por resistência não é utilizado para aquecer o liquido na passagem de escoamento. A resistência alvo é seleccionada para corresponder a uma temperatura que é suficiente para induzir uma transferência de calor ao material liquido, de tal modo que o liquido é volatilizado e expande-se para fora da extremidade aberta do capilar. 0 controlador fecha o interruptor que activa o aquecimento, empregando desse modo uma duração de tempo, energia para o dispositivo de aquecimento e após e/ou durante tal duração, determina a resistência em tempo real do dispositivo de aquecimento, utilizando a entrada para o dispositivo de medição. Na forma de realização preferida, a resistência do dispositivo de aquecimento é calculada medindo a tensão através de uma resistência shunt (não mostrada) em série com o dispositivo de aquecimento (para desse modo determinar a condução de corrente para o dispositivo de aquecimento) e medir a queda de tensão através do dispositivo de aquecimento (para desse modo determinar a resistência com base na tensão e corrente medidas que passam através da resistência shunt). Para obter uma medição continua, uma pequena quantidade de corrente pode ser continuamente passada através da resistência shunt e do dispositivo de aquecimento para fins de cálculo de resistência e impulsos de corrente mais elevada podem ser utilizados para aquecer o dispositivo de aquecimento à temperatura desejada.
Se desejado, a resistência de dispositivo de aquecimento pode ser derivada de uma medição de corrente que passa através do dispositivo de aquecimento ou podem ser utilizadas outras técnicas para obter a mesma informação. Depois, o controlador, toma as decisões de enviar ou não uma duração adicional de energia com base na diferença entre a resistência alvo desejada para o dispositivo de aquecimento e a resistência real como determinada pelo controlador.
Num modelo em desenvolvimento, a duração da energia fornecida ao dispositivo de aquecimento foi definida em 1 ms. Se a resistência monitorizada do dispositivo de aquecimento menos um valor de ajustamento for menor do que a resistência alvo, o controlador está programado para fornecer outra duração de energia ao deixar o interruptor na posição fechada ("ligado"). 0 valor de ajustamento tem em conta factores tais como perda de calor do dispositivo de aquecimento quando não activado, o erro do dispositivo de medição e período cíclico do controlador e a mudança de estado do dispositivo, entre outras possibilidades. Com efeito, uma vez que a resistência do dispositivo de aquecimento varia em função da sua temperatura, pode ser utilizado o controlo de resistência para alcançar o controlo de temperatura.
De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a passagem 102 capilar utiliza 32 tubos de calibração SS304 possuindo uma secção de aquecimento de fluido de 12 mm. Além disso, nesta forma de realização, o eléctrodo 106 a jusante possui um comprimento de 3,5 mm de 29 tubos de calibração enquanto o eléctrodo 108 a montante pode possuir qualquer geometria que minimize a resistência do eléctrodo 108, tais como pinos de ouro (Au) cobre (Cu) revestido.
Os circuitos 136 de controlo podem controlar uma temperatura da passagem 102 capilar por monitorização da resistência do tubo 102 capilar aquecido. Numa forma de realização da presente invenção, uma temperatura alvo para a passagem 102 capilar é, de um modo preferido, cerca de 220EC. Nesta forma de realização, uma resistência eléctrica medida do tubo 102 capilar aquecido é, de um modo preferido, 0,4 ohm para uma temperatura alvo de cerca de 220EC. De modo a obter uma resistência de 0,4 ohm, os circuitos 136 de controlo enviam impulsos de energia para o primeiro eléctrodo 106. Numa forma de realização da presente invenção, os circuitos 136 de controlo medem tensão e corrente de modo a calcular a resistência através de um comprimento do tubo 102 capilar. Se os circuitos 136 de controlo calcularem que a resistência resultante está abaixo do valor alvo, os circuitos 136 de controlo ligam a energia durante 10 milissegundos. Os circuitos 136 de controlo continuam a repetir este processo até a resistência alvo para o tubo 102 capilar ser alcançada. Do mesmo modo, se os circuitos 136 de controlo medirem a resistência como sendo superior à necessária para a temperatura da passagem 102 capilar, os circuitos 136 de controlo desligam a energia durante 10 milissegundos. Nesta forma de realização, os circuitos 136 de controlo podem incluir qualquer processador capaz de controlar a resistência do tubo 102 capilar por meio dos eléctrodos 106 e 108, tal como um microchip PIC16F877, disponibilizado por Microchip Technology Inc., localizada em Chandler, Az, que está programado em linguagem de assemblador. Deve notar-se igualmente que os circuitos 136 de controlo incluem a funcionalidade de controlar o motor 134 escalonado e óptico e os sensores de pressão, verificando o estado do conjunto 140 de bateria e do LCD incorporado no interruptor 142 de ligar/desligar principal. Os circuitos 136 de controlo também podem incluir, por meio do processador, a funcionalidade de exibição do número de doses restantes, informação sobre o cumprimento do tratamento pelo doente, tempos de paragem e/ou bloqueios de segurança para crianças. Após vaporização do medicamento 112 no interior da passagem 102 capilar, o medicamento vaporizado expande-se para a região 107 de condensação para mistura com o ar ambiente para condensação. O dispositivo de produção de aerossóis pode produzir aerossóis de condensação com um elevado número de concentrações e tamanhos de partículas numa gama entre cerca de 0,5 pm e cerca de 2,5 pm. O dispositivo de produção de aerossóis pode ser miniaturizado para um dispositivo manual, portátil, com potencial considerável para a distribuição direccionada de fármacos para o pulmão profundo. Estes aerossóis oferecem várias vantagens para distribuir fármacos para o pulmão profundo. Por exemplo, a deposição na boca e garganta é minimizada enquanto a deposição no pulmão profundo é maximizada, especialmente quando combinada com uma pausa respiratória. Além disso, quando se utiliza um transportador hidrófilo apropriado, a deposição pode ser ainda mais melhorada por crescimento higroscópico. O tamanho médio de partícula do aerossol pode ser aumentado por aumento do tamanho de capilar e/ou decréscimo do caudal de fluido através da passagem capilar. De um modo preferido, o dispositivo de produção de aerossóis gera aerossóis, em que 95% das partículas de aerossol (gotículas de aerossol) são inferiores a 5,6 pm e, de um modo mais preferido, numa gama de entre cerca de 0,5 pm a cerca de 2,5 pm. De um modo preferido, o dispositivo de produção de aerossóis incorpora um chip de processador para controlar o processo de produção. O processador, com sensores adequados, também despoleta a produção de aerossóis em qualquer momento desejado durante uma inalação. 0 processador também pode armazenar e reportar informação de cumprimento terapêutico para feedback ao doente. Durante a utilização do dispositivo de produção de aerossóis, o fármaco a partir do qual se pretende produzir aerossóis é dissolvido num transportador. Ao escolher de modo apropriado os transportadores hidrófilos, este dispositivo de produção de aerossóis pode ter a vantagem do crescimento higroscópico no sistema respiratório. 0 funcionamento do dispositivo de produção de aerossóis preferido é como se segue. Em primeiro lugar, um transportador de fluido é bombeado através da passagem capilar aquecida conjuntamente com um fármaco. 0 fluido vaporiza-se na passagem e sai como um jacto de vapor a partir da extremidade aberta da passagem. 0 jacto de vapor entra e mistura-se com o ar ambiente, arrefece e depois condensa para formar um aerossol fino, altamente concentrado. A passagem aquecida pode assumir uma variedade de formas, incluindo a utilização de um capilar de vidro enrolado por um dispositivo de aquecimento e um capilar formado de aço inoxidável. A aplicação de calor para vaporizar o aerossol liquido é normalmente realizada por aquecimento resistivo resultante da passagem de uma corrente eléctrica através do capilar metálico. A energia aplicada é ajustada para maximizar a conversão do fluido num aerossol. 0 dispositivo de produção de aerossóis pode gerar aerossóis numa gama de caudais de fluido dependentes do tamanho do capilar e da energia disponível para vaporizar o fluido. Um fluido que pode ser utilizado para produzir aerossóis é o propilenoglicol (PG) obtido como grau USP (CAS N2 57-55-6) da Fisher Scientific em Atlanta, Ga. 0 ponto de ebulição do PG é 189 °C e possui uma massa volúmica de 1,036 g/mL. Os compostos de soluto utilizados como modelos para fármacos foram o trifenilmetano (CAS N2 519-73-3) e álcool oleílico (CAS N2 143-28-2) também disponibilizados pela Fisher Scientific em Atlanta, Ga.
Um diâmetro aerodinâmico médio de massa (MMAD) do aerossol produzido pelo dispositivo de produção de aerossóis é uma função do diâmetro da passagem de escoamento capilar aquecida e do caudal de entrada. A Figura 7 apresenta MMAD exemplificativos representados como uma função do caudal de PG para diversos diâmetros de capilar. Os dados mostrados fazendo referência à figura 7 reflectem PG sem soluto. À medida que o caudal aumenta, o MMAD do aerossol primeiro decresce e, depois, nivela-se a um valor constante. À medida que o diâmetro de capilar aumenta, o tamanho de partícula para toda a gama de caudal também aumenta. Numa forma de realização da presente invenção, estes dois efeitos podem ser utilizados para ajustar o MMAD do aerossol.
Juntar um soluto, tal como um fármaco, ao PG pode alterar o processo de condensação visto o soluto poder actuar como agente de nucleação para o PG. Se o soluto possuir uma pressão de vapor semelhante ao PG, o soluto condensa no aerossol ao mesmo tempo que o PG condensa. Quando trifenilmetano (TPM) possui uma concentração de 0,28% em PG, TPM comporta-se de um modo semelhante ao PG, e o TPM e o PG formam um aerossol no qual o TPM possui a mesma distribuição química que o aerossol total, como mais claramente se mostra fazendo referência à Figura 8. No gráfico mostrado fazendo referência à Figura 8, o caudal de fluido foi de 2,5 mg/s e o PG tinha um MMAD entre cerca de 1,1 ym e 1,5 ym.
Numa forma de realização quando o soluto é menos volátil do que o PG, o soluto pode iniciar o processo de condensação mais cedo e servir como agente de nucleação para a subsequente condensação de PG. Nesta forma de realização, pode ocorrer uma diferença entre a distribuição química do soluto e a distribuição mássica do aerossol total. Isto manifesta-se em diferentes MMAD para o soluto e o PG. Deve notar-se que estes não são dois aerossóis separados. Em vez disso, um aerossol é produzido possuindo uma composição química variável em função do tamanho. Os MMAD podem ser uma função da concentração de soluto como mais claramente mostrado fazendo referência à Figura 9 para álcool oleílico (OA) no PG devido aos efeitos de soluto na nucleação do aerossol PG. Na forma de realização mostrada fazendo referência à Figura 9, o caudal de fluido foi de 3,3 mg/s. Deve notar-se que a presença de um soluto que actua como um agente de nucleação para o PG provoca um decréscimo no MMAD do aerossol. Nesta forma de realização, a recuperação total num impactador em cascata e porta de indução USP para OA possuindo uma solução de 10% em peso foi de 95,1 ± 1,2% da quantidade bombeada para o capilar.
Como pode ser entendido, a presente invenção proporciona um dispositivo de produção de aerossóis susceptível de vaporização controlada e condensação de uma formulação farmacêutica. A forma de realização preferida da presente invenção proporciona um reservatório substituível possuindo uma quantidade predeterminada de doses de medicamento. O dispositivo de produção de aerossóis pode proporcionar distribuição imediata do aerossol a um doente de modo a não desperdiçar capacidade pulmonar que pode ser limitada devido à saúde do doente. Também, o dispositivo de produção de aerossóis pode proporcionar uma distribuição consistente de quantidades controladas de formulação farmacêutica a um doente. Como tal, os custos globais associados a uma forma de realização preferida do dispositivo de produção de aerossóis são reduzidos visto o utilizador poder substituir continuamente o reservatório e as baterias, aumentando desse modo a longevidade do dispositivo de produção de aerossóis. 0 dispositivo de produção de aerossóis pode incluir uma ou mais passagens capilares que podem ser proporcionadas como um ou mais canais num laminado possuindo um dispositivo de aquecimento disposto ao longo dos canais, múltiplas disposições de tubos capilares, uma passagem possuindo um dispositivo de aquecimento situado dentro da passagem, disposições coaxiais em que o fluido se escoa através de um canal anular ou semelhantes.
Lisboa, 2 de Abril de 2015
Claims (14)
- REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo (101) de produção de aerossóis compreendendo: um bocal (105) possuindo uma saída através da qual pode ser fornecido um aerossol a um utilizador do dispositivo de produção de aerossóis; uma passagem (110a) de ar através da qual pode ser fornecido ar a um interior do bocal (105); um sensor (138) para detectar uma queda de pressão no interior do bocal (105); e um alojamento (103), caracterizado por compreender: uma passagem (102) capilar disposta no interior do alojamento (103); um dispositivo de aquecimento disposto no interior do alojamento (103); um reservatório (118) disposto no interior do alojamento (103); uma câmara (122) de medição disposta no interior do alojamento (103), em que a câmara de medição pode ser abastecida de fluido proveniente do reservatório (118) por intermédio de uma primeira passagem (100a) de escoamento e a passagem (102) capilar pode ser abastecida de fluido proveniente da câmara (122) de medição por intermédio de uma segunda passagem (100b) de escoamento; uma fonte (140) de alimentação adaptada para fornecer energia eléctrica ao dispositivo de aquecimento; uma primeira válvula (120) adaptada para abrir e fechar a primeira passagem (100a) de escoamento; uma segunda válvula (124) adaptada para abrir e fechar a segunda passagem (100b) de escoamento; uma terceira válvula (130) adaptada para abrir e fechar a passagem (110a) de ar; e um motor (134) e uma árvore (132) de carnes, a árvore de carnes incluindo uma pluralidade de ressaltos (132b, d, e) de árvore de carnes operativamente associados à primeira (120), segunda (124) e terceira (130) válvulas, sendo os ressaltos de árvore de carnes operáveis para fechar a primeira válvula (120) e abrir a segunda (124) e terceira (130) válvulas durante um ciclo de distribuição de aerossóis no qual é fornecido fluido à passagem (102) capilar.
- 2. Dispositivo (101) de produção de aerossóis de acordo com a reivindicação 1, em que os ressaltos (132b, d, e) de árvore de carnes são operáveis para abrir a primeira válvula (120) e fechar a segunda (124) e terceira (130) válvulas durante um ciclo de enchimento no qual é fornecido fluido à câmara (122) de medição.
- 3. Dispositivo (101) de produção de aerossóis de acordo com a reivindicação 1, em que o motor (134) é um motor escalonado operativamente acoplado à árvore (132) de carnes e em que o motor escalonado roda a árvore (132) de carnes para abrir e fechar a primeira (120), segunda (124) e terceira (130) válvulas.
- 4. Dispositivo (101) de produção de aerossóis de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que o reservatório (118) está fixo de modo removível ao alojamento (103), o reservatório (118) incluindo opcionalmente um pistão (114) operável para pressurizar fluido no reservatório (118) .
- 5. Dispositivo (101) de produção de aerossóis de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que o alojamento (103) inclui uma tampa (103a) fixa de modo deslizante ao alojamento, a tampa (103a) incluindo o bocal (105) numa sua extremidade e sendo a tampa (103a) deslizável de uma primeira posição de armazenamento para uma posição de distribuição de aerossóis na qual o dispositivo de produção de aerossóis está num modo de actuação de inalação, na qual o utilizador pode obter uma dose de aerossol por inalação na saída.
- 6. Dispositivo (101) de produção de aerossóis de acordo com a reivindicação 5, em que o dispositivo de produção de aerossóis compreende ainda um monitor de cristais líquidos situado numa parte do alojamento (103) que fica exposta quando a tampa (103a) é deslocada para a posição de distribuição de aerossóis.
- 7. Dispositivo (101) de produção de aerossóis de acordo com qualquer reivindicação anterior, compreendendo ainda um controlador (136), sendo o sensor (138) operável para enviar um sinal ao controlador quando o utilizador inala na saida do bocal (105) .
- 8. Dispositivo (101) de produção de aerossóis de acordo com a reivindicação 7, em que o sensor (138) compreende um transdutor que detecta uma queda de pressão no interior do bocal (105) quando o utilizador inala na saida do bocal.
- 9. Dispositivo (101) de produção de aerossóis de acordo com qualquer reivindicação anterior, compreendendo ainda um êmbolo (122a) de distribuição que se engata numa parede elastomérica da câmara (122) de medição durante o ciclo de distribuição de aerossóis.
- 10. Dispositivo (101) de produção de aerossóis de acordo com a reivindicação 9, em que a árvore (132) de carnes inclui um ressalto (132c) de árvore de carnes operável para provocar um movimento alternativo no êmbolo (122a) de distribuição.
- 11. Dispositivo (101) de produção de aerossóis de acordo com a reivindicação 9 ou 10, em que a câmara (122) de medição compreende uma reentrância coberta pela parede elastomérica e em que o êmbolo (122a) de distribuição é móvel de uma primeira posição relativamente à parede elastomérica para uma segunda posição na qual a parede elastomérica se deforma dentro da reentrância, sendo o êmbolo (122a) de distribuição móvel de um modo que proporciona um caudal substancialmente constante do fluido na segunda passagem (100b) de escoamento.
- 12. Dispositivo (101) de produção de aerossóis de acordo com qualquer reivindicação anterior, compreendendo ainda um controlador (136) adaptado para monitorizar um parâmetro do dispositivo de aquecimento e distribuir energia a partir da fonte (140) de alimentação para o dispositivo de aquecimento, de tal modo que o dispositivo de aquecimento é mantido numa gama de temperaturas desejável durante o ciclo de distribuição de aerossóis.
- 13. Dispositivo (101) de produção de aerossóis de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que o dispositivo de produção de aerossóis é um inalador portátil, é fornecido ar para o interior do bocal (105) apenas através da passagem (100a) de ar, e em que a árvore (132) de carnes abre a terceira válvula (130) num período de tempo predeterminado após o sensor (138) detectar uma queda de pressão no interior do bocal (105) à medida que o utilizador inala na saída.
- 14. Dispositivo (101) de produção de aerossóis de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que a árvore (132) de carnes accionada por motor é operável para abrir e fechar a primeira (120), segunda (124) e terceira (130) válvulas de acordo com um ciclo programado após uma rotação da árvore (132) de carnes, o dispositivo de produção de aerossóis incluindo um sensor de luz operável para detectar quando a árvore de carnes completa uma única volta. Lisboa, 2 de Abril de 2015
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