WO2003019154A2 - Verfahren zur bestimmung der aerosol-partikelgrössenverteilung und vorrichtung zur durchführung eines derartigen verfahrens - Google Patents

Verfahren zur bestimmung der aerosol-partikelgrössenverteilung und vorrichtung zur durchführung eines derartigen verfahrens Download PDF

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WO2003019154A2
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Jochen Ziegler
Herbert Wachtel
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Definitions

  • the invention relates to a ner driving for determining the size distribution of the particles contained in an aerosol, in particular the particles of a drug formulation.
  • the invention relates to a device for carrying out such a ner driving.
  • drug is to be understood as the active ingredient of a drug, which is usually also referred to as a pharmaceutical or active ingredient.
  • drug formulation is to be interpreted broadly, so that it also includes solution formulations, suspension formulations and powder formulations.
  • a solution formulation the drug is dissolved in a solvent
  • suspension formulation and powder formulation the drug is in solid form.
  • a powder formulation does not have a solvent or suspension agent in this sense, but rather is present in a pure form as a pure powder.
  • An atomizer or nebulizer preferably a nebulizer, in which an amount of less than 100 ml, preferably less than 50 ml, preferably less than 20 ml of the formulation is provided, is used to provide and dose a solution formulation.
  • Such a device for propellant-free fogging of a metered amount of the drug formulations mentioned is described, for example, in the international patent application WO 91/14468 "Atomizing Device and Method" as well as in WO 97/12687 - Figures 6a and 6b - described in detail.
  • a drug formulation is introduced into an aerosol by means of high pressure of up to 500 bar, the particles introduced having a diameter of less than 100 ⁇ m, preferably less than 20 ⁇ m.
  • inhalers known from the prior art can also be used in the ner driving according to the invention, such as e.g. MDI (metered dose inhaler) or powder inhalers such as that of the HandiHaler ® brand.
  • MDI tered dose inhaler
  • powder inhalers such as that of the HandiHaler ® brand.
  • the formulations are stored in a reservoir, which is why it is necessary that the formulations used have sufficient storage stability.
  • the measurement of aerosol particle size distributions is indispensable in the pharmaceutical industry to assess the deposition characteristics in the lung and bronchial area, as will be shown below.
  • the medicinal substance is made available as an inhalable medicinal substance (inhalatives).
  • a drug formulation is atomized into an aerosol.
  • the aerosol so produced can then be stored in a carrier medium, e.g. Air.
  • a drug formulation stored in an atomizer is finely atomized by briefly actuating it using a nozzle and introduced into the ambient air breathed in by the patient, which serves as the carrier medium.
  • the air enriched with the drug formulation forms an aerosol which is inhaled.
  • particles In order to ensure the inhalability of the drug, high demands are placed on the particle size, the particle size distribution, the morphology, the stability and the flow behavior. As a rule, not the entire inhaled dose of the drug reaches the lungs, but only part of this dose. relevant The particle size has an influence on the proportion of the drug that actually gets into the lungs. For this reason, particles are preferred which have a diameter of less than 20 ⁇ m, preferably less than 5 ⁇ m and greater than 0.3 ⁇ m.
  • the diameter of the particle should be in the specified window and should also have the smallest possible size distribution. Larger particles are already separated in the upper airways when inhaled, whereas smaller particles are not deposited in the lungs and exited again when exhaling.
  • Particle diameter in the context of the present invention is to be understood as the aerodynamic particle diameter, which is defined as the equivalent diameter of a ball with a density of lg / cm, which has the same sedimentation rate in air as the particle under investigation.
  • the size distribution in such a way influences the bioavailability of the drug that, with the same absolute amounts, many small particles have a different bioavailability than with a few large particles.
  • a first, widely used method for determining the particle size distribution is the so-called impaction method using the Andersen cascade.
  • the cascade impactor is a standardized device for carrying out a standardized measurement method, the so-called impaction method, both the method and the device being described in detail in pharmacopoeias (see also European Pharmacopoeia, 3rd Edition, Supplement 2001, 2.9.18 Preparation for inhalation).
  • Figure 1 shows the Andersen cascade impactor schematically in side view and partially. cut (see above page 122).
  • the cascade impactor (1) is charged with the aerosol to be examined via the inlet opening (3) of a right-angled, tubular feeder (2).
  • the feeder (2) is a standardized component (see above, page 120), which is also referred to as a USP throat and simulates the mouth, throat and throat of humans.
  • Figure 2.9.17-7 induction port is shown in Figures 2a to 2d.
  • Figure 2d shows the USP throat in a perspective view, while Figures 2a to 2c serve to show the specified dimensions. Figures 2a to 2d are intended to give an overall impression of the USP throat and clarify that it is an extremely detailed component that does not give the manufacturer or user any degrees of freedom.
  • the Andersen cascade impactor Similar to the drug formulation administered to the patient with the inhaled ambient air, with which it forms an aerosol, is passed through the mouth and throat into the trachea and from there into the lungs to the bronchi, the Andersen cascade impactor ( 1) the aerosol is fed to the actual sample collector (5) on a curved flow path via the non-linear USP throat (2).
  • the aerosol flow is introduced via the inlet opening into a first section (2a) of the USP throat (2) and then into a second section (2b), which is connected to the first section (2a) and in is arranged substantially perpendicular to this, redirected.
  • the particles of the aerosol are exposed to centrifugal forces directed radially outwards due to the non-linear flow guidance and the resulting curved flow path. If the mass of the aerosol particles exceeds a certain size, these particles can no longer follow the deflected flow, but are deposited on the wall of the USP throat (2).
  • Shown in FIG. 1 is the trajectory (12) of a particle which cannot follow the course of the flow and which strikes or is deposited on the inner wall of the second section (2b) of the USP throat (2).
  • this is the first stage of the Andersen cascade impactor, which simulates the redirection of the aerosol inhaled by the patient in the throat area and the associated deposition of drug formulation in the throat area.
  • the USP throat (2) is connected to the actual sample collector (5) via a connecting piece (4), which is also standardized (loc. Cit. Page 123).
  • the aerosol flow is expanded in the connecting piece (4) and fed to the first stage or cascade (6 ⁇ ) of the cascade impactor (1).
  • the cascade impactor (1) is an essentially cylindrical container, which is of modular construction and is passed through from top to bottom, the aerosol fed in passing through several stages, the so-called cascades, and separating the aerosol particles in the carrier medium from coarse to fine or from difficult to easy.
  • Each stage or cascade (6 ⁇ , 6 2 , 6 3 , 6, 6 5 , 6 6 , 6 7 , 6 8 , 6 9 ) comprises several impactor nozzles (7 ⁇ , 7 2 , 7 3 , 7 4 , 7 5 , 7 6 , 7 8 ).
  • Such an impactor nozzle (7) is shown schematically in side view and in section in FIG. 3.
  • the aerosol with which the nozzle (7) is acted upon is accelerated in a targeted manner in the inlet opening (8) of the nozzle (7) by a defined narrowing of the cross section of the nozzle inlet and then with the aid of an impactor. Plate (11) deflected. Similar to the flow deflection in the USP throat (2), particles of a certain mass are separated due to the curved path of motion and the consequent centrifugal forces acting on the particles.
  • Figure 3 shows the streamlines (10 ⁇ , 10 2 ) of the aerosol flow, which the lighter particles essentially follow without colliding with the impactor plate (11). Also shown in FIG. 3 is the trajectory (12) of a particle striking the impactor plate (11) due to its excessive mass.
  • the nozzle (7) serves as a filter to feed particles that exceed a predetermined mass from the aerosol flow and deposit them on the impactor plate (11). Due to the fact that it is a standardized device and a standardized method, precise information about the condition in the area of the nozzle is available. For each cascade, one has precise knowledge of the mass of the particles deposited on the impactor plate (11).
  • the aerosol After passing through the first stage or cascade (6 ⁇ ) and a first separation of heavy particles, the aerosol, as shown in FIG. 1, passes through eight further cascades (6 2 to 6), the geometry of the impactor nozzles (7) being different Level to level changes or refines, allowing ever finer, ie lighter particles to be filtered out.
  • the aerosol particles separated in a very specific stage thus have a very specific mass, which lies in a very narrow window delimited by an upper and a lower limit value.
  • a filter can be provided which collects all the particles which have not previously been separated, and thus - together with the impactor plates (11) - a determination of the absolute total mass of those fed to the impactor Drug formulation enables.
  • the impactor plates (11) are removed from each cascade and subjected to an extensive analysis. The focus here is on the determination of the particle size distribution, which is why the total mass of the drug formulation heaped or deposited on it is first determined for each impactor plate and, based on the knowledge of the mass of the separated particles, on the number of separated particles in each stage each cascade can be closed.
  • composition of the drug formulation deposited on the impactor plates (11) can be analyzed for its composition, for example using the HLPC method.
  • the analytics i.e. the evaluation of the measurements made with the cascade impactor is extremely time and labor intensive.
  • the entire apparatus is disassembled in order to access the large number of impactor plates (11).
  • Each impactor plate is weighed and analyzed. As a rule, only a few measurements can be carried out per day, and there is a considerable amount of time between the actual measurement and the availability of the measurement results.
  • the so-called laser diffraction method Another method for determining the aerosol particle size distribution, which proves to be far less time and labor intensive than the impactor method, is the so-called laser diffraction method.
  • the laser diffraction method does not require any complex analysis and consequently allows to work much faster and to access the results of the measurement much faster.
  • the DIN-ISO 13320-1 (First Edition 1999-11-01) describes laser diffraction methods.
  • Parallel to an aerosol flow parallel light is emitted by means of a laser.
  • the particles contained in the aerosol flow represent an obstacle to the laser beams, so that the light beams on the particles are diffracted.
  • the scattered light emerging on the opposite side of the incident laser beam which is generated by the diffraction of the laser beams on the particles, results in a circular interference pattern with concentric rings, and is applied to a detector, usually a semiconductor Detector supplied.
  • the usual evaluation methods for this interference pattern are Mie scattering or the Fraunhofer method.
  • a disadvantage of the laser diffraction method is the fact that, in contrast to the impactor method, this method is carried out in an unconditioned, in particular in an unsaturated, atmosphere.
  • the carrier medium i.e. Air or possibly a gas which surrounds the applied aerosol during the measurement process can absorb more liquid in the conventional laser diffraction process due to its saturated state, which is why a release of liquid from the particles to the carrier medium can occur as a result of evaporation and generally also done.
  • the evaporation of the particle droplets leads to a change in the particle mass of each individual particle and thus to a reduction in the particle diameter and thus to a measurement result which is falsified as a result of evaporation.
  • Figure 4 shows that the consideration of the effect of evaporation can be important, which shows the lifespan of a water droplet as a function of the initial droplet diameter for various relative air humidities (0%, 50%, 100%) at 20 ° C (William C. Hinds "Aerosol Technology - Properties, Behavior, and Measurement of airborne Particles", page 270, ISBN 0-471-08726-2).
  • the aerosol particle size distribution is determined by means of the prior art laser diffraction method on the free flow, i.e. usually on a unique, club-shaped, inhomogeneous and therefore non-reproducible dosing jet.
  • a third method for measuring aerosols is the scattered light method. Dr.-Ing. H. Umhauer in VDI reports 232 (1975), page 10ff. "Determination of particle size distribution in aerosol flows of high concentration using the scattered light method".
  • This method is suitable for measuring the finest particles with a detection limit that can be far in the submicroscopic range.
  • the measuring method is set up as a counting method which determines the particle size and counts the individual particles, so that both qualitative and quantitative statements regarding the particles are possible.
  • a disadvantage of the scattered light method is that a small measurement volume must be delimited - for example with an edge length of 100 ⁇ m - because only one particle may be present in the measurement volume if clear scatter signals are to be obtained.
  • the apparatus and its calibration are correspondingly complex.
  • the Scattered light method proved to be the inferior measurement method to the laser diffraction method because it gives the less reliable results.
  • the scattered light method like the laser diffraction method, is carried out in an unconditioned atmosphere with the disadvantages already mentioned above.
  • the scattered light method is also carried out on a free aerosol flow, i.e. the aerosol flow is not provided to the measuring apparatus via a specific feed, by means of which the human mouth, throat and pharynx flow can be simulated.
  • the cascade impactor is very time-consuming and cost-intensive due to its complex analysis, while the scattered light method and also the laser diffraction method offer comparatively fast methods, but suffer from the evaporation effect as a result of the measurement in an unconditioned atmosphere , The latter two methods are also carried out on an undefined, free flow and therefore only provide meaningful results to a limited extent.
  • Another advantage of the laser diffraction method is that the aerosol is passed through the measuring cells in a defined air or gas flow.
  • the object of the present invention to provide a method for determining the particle size distribution of an aerosol, which counteracts the disadvantages of the prior art shown, and which, in particular, does not require any complex analysis and, where appropriate, in the case of liquid particles, none as a result of partial evaporation of the aerosol particles influenced measurement results.
  • Another object of the invention is to provide an apparatus for performing such a method.
  • the procedural problem is solved by a method of the generic type, which comprises the following process steps:
  • the carrier medium into which the aerosol is introduced is enriched with a conditioning agent in accordance with a predetermined degree of saturation.
  • this measure counteracts evaporation of the particles of a solution formulation or suspension formulation, whereas evaporation is of minor importance in the case of powder formulations.
  • the enrichment of the carrier medium with a conditioning agent does justice to the actually existing conditions - in particular the high air humidity - in the mouth and throat of the throat, which is intended to create measurement conditions that are as realistic as possible.
  • the conditioning agent has two tasks, whereby the realization of a relative humidity corresponding to the actual conditions basically leads to the fact that an as realistic as possible aerosol particle size distribution is determined in all drug formulations and thus the meaningfulness of the measurement for assessing the deposition characteristics in the lung and Bronchial area is increased.
  • the carrier medium conditioned in this way is, according to the method according to the invention, with the pharmaceutical formulation to be measured mixed into a conditioned aerosol.
  • atomizers or nebulizers can be used, for example, in the case of drug solutions, as described in the introduction to the description.
  • the atomizer is preferably arranged in a mixing chamber in which the aerosol generated by the atomizer is mixed with the carrier material air or another gas in order to from there the mixture in a defined flow through the measuring device.
  • the advantage of the aerosol carried out in this way includes in that it closely approximates the conditions that exist when a patient inhales an aerosol.
  • the carrier current prevents fogging of the windows of the measuring cell (s) in liquid aerosols, which is particularly advantageous in the laser diffraction method.
  • the substrate be conditioned, i.e. is saturated with water.
  • the carrier material can flow into the interior of the mouthpiece through slits in the mouthpiece of the inhaler and mix there with the aerosol cloud generated there by the inhaler.
  • the conditioned aerosol generated in this way is then fed to at least one measuring cell.
  • the measurement of the aerosol particle size distribution can optionally be carried out either by means of the laser diffraction method or by means of the scattered light method or by means of both methods, i.e. the laser diffraction method and the scattered light method are carried out, when using both methods, these are carried out together in a measuring cell or a separate measuring cell is provided for each method, so that both methods have their own measuring cell corresponding to their special requirements.
  • the possibility is opened to determine the aerosol particle size distribution by means of the laser diffraction method and / or Carrying out scattered light method in a conditioned environment, which is why the measurement result is prevented by the evaporation effect and there is the possibility of setting the aerosol to be measured in a state which corresponds to the state which is decisive for assessing the deposition characteristics.
  • the conventional laser diffraction method and the conventional scattered light method can thus be improved.
  • Embodiments of the method are advantageous in which, in the presence of a solution formulation, i.e. a drug solution, the conditioning agent used is the solvent in which the drug is dissolved.
  • the solvent whose evaporation is to be inhibited is advantageously introduced into the carrier medium as a conditioning agent.
  • Process variants are favorable in which, in the presence of a suspension formulation, that is, a drug suspension as conditioning agent, the suspension agent in which the drug is contained in the form of suspended particles is used.
  • a suspension formulation that is, a drug suspension as conditioning agent
  • the suspension medium should preferably be introduced into the carrier medium as a conditioning agent, which in turn lowers the vapor pressure of the suspension medium in the carrier medium and thus counteracts the tendency towards evaporation.
  • water is preferably used as the conditioning agent.
  • Disadvantages are variants of the process in which water is used as the conditioning agent when a powder formulation, ie a medicinal substance in powder form, is present.
  • water is preferably introduced into the carrier medium as a conditioning agent.
  • a method is preferred in a powder formulation in which the carrier medium does not exceed a degree of saturation of 75%, since the drug, which is in the form of a fine powder, tends to form larger particles, in particular to agglomerate, at higher degrees of saturation ,
  • the degree of saturation of the carrier medium is preferably more than 80%, particularly preferably more than 90%, most preferably more than 95%. 100% are ideal.
  • Methods in which the conditioned aerosol is additionally measured using the laser diffraction method and / or the scattered light method after the measurement for aerosol particle size distribution are advantageous are also advantageous.
  • the additional factor method used is primarily used to verify the measurement results obtained with the method according to the invention. tries have shown that the measurement results of the two methods are in good agreement.
  • Preferred embodiments of the method are those in which the measurement for aerosol particle size distribution is carried out by means of the laser diffraction method and / or the scattered light method in at least one measuring cell integrated in the USP throat.
  • the USP throat is an experimental tool approved by the FDA (Food and Drag Agency).
  • the at least one measuring cell can be arranged both in the first section of the USP throat and in the second section of the USP throat.
  • two measuring cells there is the possibility of arranging a measuring cell in the first section and the second measuring cell in the second section of the USP throat, again with the possibility of both measuring cells in the first or in the second section of the USP throat to arrange.
  • the USP throat is a precisely standardized component which simulates the mouth, throat and pharynx of humans, and ensures a precisely defined aerosol flow.
  • Embodiments of the method in which the measured aerosol is fed to a separator for separating the particles are favorable. This serves to determine the absolute total particle mass of the particles or drug formulation supplied with the aerosol.
  • a filter can be used as a separator.
  • the laser diffraction method can only make a statement regarding the size distribution and not with regard to the quantity of the aerosol particles.
  • Methods in which a laser is used as the light source for the laser diffraction method or the scattered light method are favorable.
  • the advantage of using a laser is that it emits a parallel light of high intensity.
  • the object in terms of the device is achieved by a device having: a conditioning device for saturating a carrier medium with a conditioning agent corresponding to a predetermined degree of saturation,
  • a dosing device for dosing and providing a drug formulation
  • a mixing chamber for mixing the provided, conditioned carrier medium and the provided drug formulation into a conditioned aerosol
  • At least one measuring cell into which the conditioned aerosol is fed by carrying out a measurement for aerosol particle size distribution by means of the laser diffraction method and / or the scattered light method.
  • Embodiments of the device are advantageous in which the at least one measuring cell for performing the laser diffraction method has at least one entry window for entering a light beam from a light source and at least one exit window for exiting the scattered light of the light beam, the at least one entry window preferably being tilted to the incident light beams of the light source is arranged and preferably the at least one exit window is arranged tilted to the incident light beams. Because the light beam does not hit the entrance or exit window vertically, reflections are avoided.
  • Embodiments of the device are advantageous in which the at least one entry window and the at least one exit window are tilted at the same angle — but opposite — with respect to the incident light beams. Due to the opposite tilting of the two windows and the same angle, the beam offset of the incoming and outgoing light beams due to the tilting is canceled again.
  • Embodiments of the device in which the at least one entry window and / or the at least one exit window are designed to be removable are favorable. This makes it possible to clean the measuring cell, but also the windows themselves after the measurement has been carried out, or to investigate the deposition of aerosol particles in the measuring cell and on the windows.
  • Embodiments of the device are advantageous in which the at least one entry window and the at least one exit window are thin, in particular have a thickness of less than 2 mm.
  • An advantage of this embodiment is that the light beam, which preferably falls or falls obliquely onto the tilted windows and which is diffracted into the glass from the ambient atmosphere, experiences only a small beam offset in the case of windows which are only thin.
  • Embodiments of the device are advantageous in which the at least one measuring cell for carrying out the scattered light method has at least one entry window for entering a light beam from a light source and at least one exit window for emerging the scattered light of the light beam, the two windows preferably being arranged essentially at right angles to one another.
  • the carrier medium does not necessarily have to be conditioned. It also serves as a guarantor for a defined flow that guides the aerosol through the measuring apparatus.
  • the special feature of this method lies in the arrangement of the at least one measuring cell for carrying out the measurement for aerosol particle size distribution.
  • This at least one measuring cell is namely integrated in the USP throat shown in FIGS. 2a to 2d and explained in detail in the introduction.
  • the laser diffraction method and / or the scattered light method can be carried out on a defined, well-known aerosol flow. This replaces the determination of the particle size distribution on a free, inhomogeneous and non-reproducible aerosol cloud, which is perceived as disadvantageous, by a defined method with the aid of standardized components.
  • the measurement values marked with a small Niereck represent the results of a cascade impactor equipped with an original throat, whereas the measurement results marked with a small circle represent the measurement results determined with a cascade impactor equipped with the modified USP throat according to the invention.
  • the ner driving according to the invention which provides for the arrangement of at least one measuring cell in the USP throat, is thus suitable for replacing the conventional ner driving by means of a cascade impactor, which, owing to the complex analysis, does not permit rapid measurements.
  • embodiments are also preferred in this method in which the carrier medium is saturated with a conditioning agent in accordance with a predetermined degree of saturation and the carrier medium which is conditioned in this way is mixed with the drug formulation to form a conditioned aerosol before it is fed to the at least one measuring cell.
  • Process variants are favorable in which, in the presence of a propellant-free solvent or suspension formulation, the solvent or suspension agent is used as the conditioning agent.
  • Water, water-alcohol mixtures or alcohol are preferred.
  • the preferred alcohol is ethanol. Water is most preferred. If a powder formulation is present, process variants are preferred in which water is used as the conditioning agent.
  • Process variants are advantageous in which the measured aerosol is fed to a separator for separating the particles, this being particularly advantageous in the case in which only the laser diffraction process is used, which does not allow quantitative statements regarding the particle mass.
  • the object according to the device is achieved by a device, in particular a device for carrying out the second method according to the invention, which has the following individual components:
  • a dosing device for dosing and providing a drug formulation
  • a mixing chamber for mixing a provided carrier medium and the provided drug formulation into an aerosol, and at least one measuring cell, into which the aerosol for carrying out a measurement for aerosol particle size distribution is fed by means of the laser diffraction method and / or the scattered light method, the at least one measuring cell being integrated in the USP throat and forming an angle measuring cell together with it.
  • the present invention claims protection for an angle measuring cell, in particular as a component or spare part of a device for carrying out the method according to the invention, which comprises the USP throat and at least one measuring cell integrated in the USP throat.
  • Embodiments of the measuring cell are advantageous in which the at least one measuring cell for performing the laser diffraction method has at least one entry window for the entry of a light beam from a light source and at least one exit window for the exit of the scattered light of the light beam.
  • Embodiments of the angular measuring cell are favorable in which the at least one entrance window is arranged tilted to the incident light rays of the light source, wherein preferably the at least one exit window is also arranged tilted to the incident light rays, the at least one entrance window and the at least one exit window preferably being of the same size Angles - but opposite - are tilted relative to the incident light rays.
  • Embodiments of the angular measuring cell are advantageous in which the at least one entry window and / or the at least one exit window are designed to be removable.
  • Embodiments of the angular measuring cell in which the at least one entry window and the at least one exit window are thin, in particular having a thickness of less than 2 mm, are favorable, the at least one entry window and the at least one exit window being arranged opposite one another.
  • Embodiments of the angular measuring cell are disadvantageous, in which the at least one exit window and the at least one entry window of the at least one measuring cell for carrying out the scattered light method are arranged essentially at right angles to one another.
  • FIG. 1 a side cascade impactor with the USP throat in a side view, partly in section,
  • Figure 3 shows an impactor nozzle schematically and cut in the
  • Figure 4 is a diagram relating to the dependence of
  • FIG. 5 shows a diagram for comparing the properties of a conventional USP throat with those of the angle measuring cell.
  • Figure 6a to 6b an exemplary embodiment of an angle measuring cell in the side views, partially cut and
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of the north direction for measuring the
  • FIG. 6a shows a first exemplary embodiment of an angle measuring cell 20 which comprises a USP throat 2 and a measuring cell 23 for carrying out the laser diffraction method.
  • the measuring cell is arranged in the first section 2a of the USP throat, so that the aerosol flow before separation of the first particle fraction in the elbow at the transition from the first section 2a to the second section 2b.
  • the measuring cell 23 shown in section has an entry window 21 and an exit window 22. Both windows 21, 22 can be dismantled, so that the measuring cell 23 can be cleaned and examined after the measurement. Both the entrance window 21 and the exit window 22 are slightly tilted with respect to the incident light beam, which prevents reflection of the incident light beam. The two windows 21, 22 are tilted opposite to each other at the same angle in order to compensate for the beam offset of the incident laser light due to the tilting.
  • the entry window 21 is made relatively small compared to the exit window 22.
  • the reason for this is that the light incident through the entry window 21 is an undisturbed, straight-line light beam, whereas the light emerging through the exit window 22 is the scattered light of the incident light beam diffracted at the aerosol particles, which is why the exit window 22 is also to be designed in such a way that scattered light of a sufficiently large angular range is detected, that is to say that it can leave the measuring cell 23 in order to be perceived by a detector.
  • Figure 6b shows the angle measuring cell 20 shown in Figure 6a in a view rotated by 90 ° with respect to the position shown in Figure 6a, partially in section.
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of a device for measuring the aerosol particle size distribution in a schematic illustration.
  • the device comprises a conditioning device 24 for saturating a carrier medium with a conditioning agent in accordance with a predetermined degree of saturation.
  • the carrier medium conditioned in this way is fed to a mixing chamber 25, in which a nebuliser to be examined, which atomizes a drug solution stored in it, is arranged.
  • the nebulizer 26 serves as a metering device 26 for metering and providing a drug solution.
  • the drug solution provided by means of the metering device 26 is mixed in the mixing chamber 25 with the conditioned carrier medium to form a conditioned aerosol.
  • the aerosol conditioned in this way is fed to a measuring cell 23.
  • This measuring cell 23 is arranged in a first section 2a of the USP throat 2 and, together with the throat 2, forms an angular measuring cell 20 which is enclosed in FIG. 7 by a dashed line.
  • the light emitted by the laser 27 falls through the entry window 21 into the interior of the measuring cell 23 and hits the aerosol flow guided by the first section 2a of the USP throat 2 there.
  • the incident laser light is diffracted from the particles of the aerosol, which represent an obstacle to the light.
  • the scattered light which is generated by the diffraction of the incident laser light on the particles of the aerosol, leaves the measuring cell 23 through the exit window 22, is then bundled by a lens 28 and fed to a semiconductor detector 29 for evaluation.
  • the aerosol flow is diverted into the second section 2b of the USP throat 2.
  • the aerosol flow measured by means of the laser diffraction method can be fed to a particle separator in order in this way to also enable quantitative statements to be made regarding the particle mass, the particle separator being able to be implemented in the form of a filter.
  • An additional measuring cell for carrying out a measurement according to the scattered light method could be provided, this measuring cell being able to be arranged both in the first section 2a and in the second section 2b of the USP throat 2. This would also give the opportunity to make a quantitative statement regarding the particle mass.
  • An Andersen cascade impactor could also be connected to the device shown in FIG. 7, which could serve, among other things, to verify the aerosol particle size distribution determined by means of laser diffraction methods.
  • a method for the first time for the purposes of the pharmaceutical industry, which measures the particle size of nebulized aerosols at the same time, or in series, by means of the laser diffraction method (laser diffraction) and the cascade impactor method recognized in the art.
  • the measurements are preferably carried out at room temperature. With this type of measurement, the deviations of the results as they occur in both ner driving can be determined and corrected for the laser diffraction process.
  • the "USP throat" was changed according to the invention.
  • the method according to the invention advantageously includes the influence of atmospheric humidity on the measuring accuracy.
  • the aerosol generated with the halator is therefore preferably mixed with air, which is preferably saturated with water.
  • the method can also be used to determine and take into account the influence of the air flow and the active substances, the measurement accuracy of the aerosol particles atomized with the inhaler.
  • the method is preferably used for measuring the spray pattern of a propellant-free "soft mist inhaler", preferably of the Respimat® brand, disclosed, for example, in WO 97/12687.
  • a propellant-free "soft mist inhaler” preferably of the Respimat® brand, disclosed, for example, in WO 97/12687.
  • Preferred formulations are described in WO 97/01329 and WO 98/27959.
  • Cumulative mass distribution Q3 ACI (measured with the Andersen cascade impactor) as a function of the cumulative mass distribution Q3 LD (measured with laser diffraction).
  • the measuring points relate to the respective cut-off diameters of the Andersen cascade impactor at a flow rate of 28.3 1 / min., Ie they are the Q3 values for 0.4, 0.7, 1.1, 2.1, 3.3, 4.7, 5.8, 9.0 and 10.0 ⁇ m specified.
  • Q3A C I Q3L D , which is almost fulfilled regardless of the formulation.

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Abstract

Mit der vorliegenden Erfindung wird zum ersten Mal für die Zwecke der Pharmaindustrie ein Verfahren vorgestellt, welches die Teilchengrösse von vemebelten Aerosolen gleichzeitig, bzw. einander nachgeschaltet, mittels der Laserbeugungsmethode (Laserdiffraction) und der in der Fachwelt anerkannten Kaskadenimpaktor-Methode misst. Dadurch wird es möglich, die Zuverlässigkeit der Ergebnisse des erfindungsgemassen Laserbeugungsverfahren auf die des Kaskadenimpaktors anzugleichen, und so ein Verfahren zu schaffen, welches die Vorteile des schnellen Laserbeugungsverfahrens mit der Genauigkeit der ansonsten zeitintensiven Kaskadenimpaktor-Methode verbindet. Neben dem Verfahren werden Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens offenbart.

Description

VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER AEROSOL-PARTIKELGRÖSSENVERTEILUNG UND VORRICHTUNG ZUR DURCHFUHRUNG EINES DERARTIGEN VERFAHRENS
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Nerfahren zur Bestimmung der Größenverteilung der in einem Aerosol enthaltenen Partikel, insbesondere der Partikel einer Arzneistoff- Formulierung.
Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Nerfahren.
Im Rahmen der Erfindung ist unter dem Begriff "Arzneistoff ' der wirksame Bestandteil eines Arzneimittels zu verstehen, der üblicherweise auch als Pharmakon oder Wirkstoff bezeichnet wird.
Der Begriff "Arzneistoff-Formulierung" ist weit auszulegen, so daß hierunter insbesondere auch Lösungs-Formulierungen, Suspensions-Formulierungen und Pulver-Formulierungen zu verstehen sind. Dabei ist der Arzneistoff bei einer Lösungs-Formulierung in einem Lösungsmittel gelöst, wohingegen bei einer Suspensions-Formulierung und Pulver-Formulierung der Arzneistoff in fester Form vorliegt. Während er bei einer Suspensions-Formulierung mit einem Suspensionsmittel vermischt vorliegt und in diesem Suspensionsmittel der Arzneistoff in Form von Schwebeteilchen enthalten ist, weist eine Pulver- Formulierung kein Lösungsmittel bzw. Suspensionsmittel in diesem Sinne auf, sondern liegt gewissermaßen in Reinform als pures Pulver vor. Für die Bereitstellung und Dosierung einer Lösungs-Formulierung dient ein Zerstäuber bzw. Vernebler, vorzugsweise ein Nernebler, bei dem eine Menge von weniger 100 ml, bevorzugt weniger als 50 ml, vorzugsweise weniger als 20 ml der Formulierung bereitgestellt werden.
Eine derartige Vorrichtung zur treibgasfreien Nerneblung einer dosierten Menge der genannten Arzneistoff-Formulierungen, wird beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung WO 91/14468 "Atomizing Device and Method" als auch in der WO 97/12687 - Figur 6a und 6b - ausführlich beschrieben. In einem solchen Vernebler wird eine Arzneistoff-Formulierung mittels hohem Drucks von bis zu 500 bar in ein Aerosol eingebracht, wobei die eingebrachten Partikel einen Durchmesser von weniger als 100 μm, bevorzugt weniger als 20 μm aufweisen.
Neben diesem Gerät können in dem erfindungsgemäßen Nerfahren auch andere aus dem Stand der Technik bekannte Inhalatoren eingesetzt werden, wie z.B. MDI (metered dose inhaler) oder Pulverinhalatoren wie der der Marke HandiHaler ®.
In solchen Nerneblern werden die Formulierungen in einem Reservoir gelagert, weshalb es notwendig ist, daß die verwendeten Formulierungen eine ausreichende Lagerstabilität aufweisen.
Die Messung von Aerosol-Partikelgrößenverteilungen ist in der pharmazeutischen Industrie zur Beurteilung der Depositionscharakteristik im Lungen- und Bronchialbereich unerläßlich, wie im folgenden gezeigt wird.
Bei einer Vielzahl von Anwendungsfällen, insbesondere bei Erkrankungen im Lungen- und Bronchialbereich wird der Arzneistoff als inhalierfähiger Arzneistoff (Inhalativa) zur Verfügung gestellt. Dabei wird eine Arzneistoff-Formulierung zu einem Aerosol zerstäubt. Das so erzeugte Aerosol kann dann in einem Trägermedium, z.B. Luft, transportiert werden.
Beispielsweise wird bei Verwendung eines Asthma-Sprays eine in einem Zerstäuber bevorratete Arzneistoff-Formulierung durch kurzes Betätigen mittels einer Düse fein zerstäubt und in die vom Patienten eingeatmete Umgebungsluft, die als Trägermedium dient, eingebracht. Die mit der Arzneistoff-Formulierung angereicherte Luft bildet ein Aerosol, welches inhaliert wird.
Um die Inhalierfähigkeit des Arzneistoffes zu gewährleisten, werden hohe Anforderungen an die Teilchengröße, die Teilchengrößenverteilung, die Morphologie, die Stabilität und das Fließverhalten gestellt. In der Regel gelangt nicht die gesamte inhalativ verabreichte Dosis des Arzneistoffes in die Lunge, sondern nur ein Teil dieser Dosis. Maßgeblichen Einfluß auf den Anteil des Arzneistoffes, der tatsächlich in die Lunge gelangt, hat die Teilchengröße. Aus diesem Grunde werden Teilchen bevorzugt, die einen Durchmesser kleiner 20 μm, vorzugsweise kleiner 5 μm und größer 0,3 μm, aufweisen.
Der Durchmesser des Teilchen sollte sich im angegebenen Fenster befinden und darüber hinaus eine möglichst enge Größenverteilung aufweisen. Größere Teilchen werden beim Einatmen bereits in den oberen Luftwegen abgeschieden, wohin gegen kleinere Teilchen nicht in der Lunge deponiert werden und diese beim Ausatmen wieder verlassen.
Unter Teilchendurchmesser im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der aerodynamische Partikeldurchmesser zu verstehen, wobei dieser definiert ist als Äquivalentdurchmesser einer Kugel der Dichte von lg/cm , die die gleiche Sedimentationsgeschwindigkeit in Luft besitzt, wie das untersuchte Teilchen.
Vor diesem Hintergrund wird leicht verständlich, daß die pharmazeutische Industrie ein Bedürfnis an einem Verfahren hat, welches die Bestimmung der Partikelgrößenverteilung von Aerosolen ermöglicht.
Zum anderen fordert aber auch der Gesetzgeber, insbesondere die Gesundheitsbehörden, gesicherte Kenntnisse über die tatsächlich verabreichte Dosis, d.h. über den Teil, der insgesamt inhalativ verabreichten Dosis, der im Lungen- und Bronchialbereich deponiert wird.
Zudem hat neben der absolut verabreichten Menge die Größenverteilung in der Art Einfluß auf die Bioverfügbarkeit des Arzneistoffes, daß bei gleichen absoluten Mengen viele kleine Partikel eine andere Bioverfügbarkeit vorliegt als bei wenigen großen Partikeln.
Nach dem Stand der Technik kommen drei konventionelle Verfahren zur Bestimmung der Partikelgrößenverteilung zum Einsatz.
Eine erste, weit verbreitete Methode zur Bestimmung der Partikelgrößenverteilung ist die sogenannte Impaktionsmethode mittels des Andersen-Kaskadenimpaktors. Der Kaskadenimpaktor ist eine standardisierte Vorrichtung zur Durchführung eines standardisierten Meßverfahrens, der sogenannten Impaktionsmethode, wobei sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung ausführlich in Arzneibüchern beschrieben sind (s. auch European Pharmacopoeia, 3rd Edition, Supplement 2001, 2.9.18 Preparation for inhalation).
Figur 1 zeigt den Andersen-Kaskadenimpaktor schematisch in der Seitenansicht und z.T. geschnitten (a.a.O. Seite 122). Der Kaskadenimpaktor (1) wird mit dem zu untersuchenden Aerosol über die Eintrittsöffnung (3) einer rechtwinkligen, rohrförmigen Zuführung (2) beaufschlagt.
Bei der Zuführung (2) handelt es sich um ein genormtes Bauteil (a.a.O. Seite 120), das auch als USP-Throat bezeichnet wird und den Mund-Rachen-Halsraum des Menschen simuliert. Zur Veranschaulichung des USP-Throats ist die Figur 2.9.17-7 (industion port) in den Figuren 2a bis 2d wiedergegeben.
Figur 2d zeigt den USP-Throat in einer perspektivischen Ansicht, während die Figuren 2a bis 2c dazu dienen, die vorgegebenen Maße aufzuzeigen. Die Figuren 2a bis 2d sollen insgesamt einen Eindruck von dem USP-Throat vermitteln und verdeutlichen, daß es sich um ein äußerst detailiert beschriebenes Bauteil handelt, welches dem Hersteller bzw. Verwender keinerlei Freiheitsgrade läßt.
Ähnlich wie die dem Patienten verabreichte Arzneistoff-Formulierung mit der eingeatmeten Umgebungsluft, mit der zusammen sie ein Aerosol bildet, über den Mund- und Rachenraum in die Luftröhre und von dort in die Lunge zu den Bronchien geleitet wird, wird auch beim Andersen-Kaskadenimpaktor (1) das Aerosol auf einem gekrümmten Strömungsverlauf über den nicht geradlinigen USP-Throat (2) dem eigentlichen Probensammler (5) zugeführt.
Der Anatomie des Menschen entsprechend wird die Aerosol-Strömung über die Eintrittsöffnung in ein erstes Teilstück (2a) des USP-Throats (2) eingeleitet und anschließend in ein zweites Teilstück (2b), welches mit dem ersten Teilstück (2a) verbunden ist und im wesentlichen senkrecht zu diesem angeordnet ist, umgeleitet. Die Partikel des Aerosols sind aufgrund der nicht geradlinigen Strömungsführung und ihrer daraus resultierenden, gekrümmten Strömungsbahn radial nach außen gerichteten Zentrifugalkräften ausgesetzt. Übersteigt die Masse der Aerosol- Partikel eine bestimmte Größe, können diese Partikel nicht mehr der umgelenkten Strömung folgen, sondern werden an der Wand des USP-Throats (2) abgeschieden.
In Figur 1 dargestellt ist die Flugbahn (12) eines Partikels, der dem Strömungsverlauf nicht folgen kann und an der Innenwand des zweiten Teilstückes (2b) des USP-Throats (2) aufschlägt bzw. abgeschieden wird.
Dies ist im Prinzip die erste Stufe des Andersen-Kaskadenimpaktors, welche die Umlenkung des vom Patienten eingeatmeten Aerosols im Rachenbereich und die damit verbundene Ablagerung von Arzneistoff-Formulierung im Rachenbereich simuliert.
Der USP-Throat (2) ist über ein Verbindungsstück (4), welches auch genormt ist (a.a.O. Seite 123), mit dem eigentlichen Probensammler (5) verbunden. Die Aerosol-Strömung wird im Verbindungsstück (4) aufgeweitet und der ersten Stufe bzw. Kaskade (6\) des Kaskadenimpaktors (1) zugeführt.
Bei dem Kaskadenimpaktor (1) handelt es sich um einen im wesentlichen zylindrischen Behälter, der modular aufgebaut ist und von oben nach unten durchlaufen wird, wobei das eingespeiste Aerosol mehrere Stufen, die sogenannten Kaskaden, durchläuft und eine Abscheidung der im Trägermedium befindlichen Aerosol-Partikel von grob zu fein bzw. von schwer zu leicht stattfindet.
Jede Stufe bzw. Kaskade (6\, 62, 63, 6 , 65, 66, 67, 68, 69) umfaßt mehrere Impaktor-Düsen (7ι, 72, 73, 74, 75, 76, 78). Eine solche hnpaktor-Düse (7) ist schematisch in der Seitenansicht und geschnitten in Figur 3 dargestellt.
Das Aerosol, mit dem die Düse (7) beaufschlagt wird, wird in der Eintrittsöffhung (8) der Düse (7) durch eine definierte Verengung des Querschnitts des Düseneintritts gezielt beschleunigt und anschließend mit Hilfe einer hnpaktor- Platte (11) umgelenkt. Ähnlich wie bei der Strömungsumlenkung im USP-Throat (2) kommt es auch hier infolge der gekrümmten Bewegungsbahn und den infolgedessen an den Teilchen angreifenden Zentrifugalkräften zu einer Abscheidung von Teilchen einer gewissen Masse.
Figur 3 zeigt die Stromlinien (10ι, 102) der Aerosol-Strömung, denen die leichteren Teilchen im wesentlichen folgen, ohne mit der Impaktor-Platte (11) zu kollidieren. Ebenfalls in Figur 3 dargestellt ist die Flugbahn (12) eines infolge seiner zu großen Masse auf die Impaktor-Platte (11) aufschlagenden Teilchens.
Die Düse (7) dient gewissermaßen als Filter, um Teilchen, die eine vorgegebene Masse überschreiten, aus der Aerosol-Strömung herauszufütern und auf der Impaktor-Platte (11) zu deponieren. Aufgrund der Tatsache, daß es sich um eine standardisierte Vorrichtung und ein standardisiertes Verfahren handelt, liegen genaue Informationen über den Zustand im Bereich der Düse vor. Man hat für jede Kaskade genaue Kenntnisse darüber, welche Masse die hier auf der Impaktor-Platte (11) deponierten Teilchen aufweisen.
Nach Durchlaufen der ersten Stufe bzw. Kaskade (6\) und einer ersten Abscheidung schwerer Teilchen durchläuft das Aerosol, wie in Figur 1 dargestellt, acht weitere Kaskaden (62 bis 6 ), wobei die Geometrie der Impaktor-Düsen (7) sich von Stufe zu Stufe ändert bzw. verfeinert und damit ein Herausfiltern immer feinerer, d.h. leichterer Teilchen erlaubt.
Die in einer ganz bestimmten Stufe abgeschiedenen Aerosol-Partikel weisen somit eine ganz bestimmte Masse, welche in einem von einem oberen und einem unteren Grenzwert begrenzten, sehr engen Fenster liegt, auf.
Als letzte Stufe - in Figur 1 nicht dargestellt - kann ein Filter vorgesehen werden, der sämtliche Teilchen, die zuvor nicht abgeschieden wurden, sammelt, und so - zusammen mit den Impaktor-Platten (11) - eine Bestimmung der absoluten Gesamtmasse der dem Impaktor zugeführten Arzneistoff-Formulierung ermöglicht. Nachdem das Aerosol den Impaktor durchlaufen hat, werden die Impaktor-Platten (11) jeder Kaskade entnommen und einer umfangreichen Analyse unterzogen. Dabei steht die Ermittlung der Partikelgrößenverteilung im Vordergrund, weshalb zunächst für jede Impaktor-Platte die Gesamtmasse der auf ihr eingeschlagenen bzw. deponierten Arzneistoff-Formulierung ermittelt wird und mit Hilfe der Kenntnis der Masse der abgeschiedenen Partikel in jeder Stufe auf die Anzahl der abgeschiedenen Partikel in jeder Kaskade geschlossen werden kann.
Darüber hinaus kann die auf den Impaktor-Platten (11) abgeschiedene Arzneistoff- Formulierung auf ihre Zusammensetzung hin analysiert werden, beispielsweise mit dem HLPC- Verfahren.
Die Analytik, d.h. die Auswertung der mit dem Kaskadenimpaktor vorgenommenen Messungen sind außerordentlich zeit- und arbeitsintensiv. Die gesamte Apperatur wird zerlegt, um an die Vielzahl von Impaktor-Platten (11) zu gelangen. Jede Impaktor-Platte wird gewogen und analysiert. So können in der Regel nur wenige Messungen pro Tag durchgeführt werden, wobei zwischen der eigentlichen Messung und dem Vorliegen der Meßergebnisse eine erhebliche Zeitspanne liegt.
Ein anderes Verfahren zur Bestimmung der Aerosol-Partikelgrößenverteilung, welches sich als weitaus weniger zeit- und arbeitsintensiv als die ϊmpaktormethode erweist, ist das sogenannte Laserbeugungsverfahren. Die Laserbeugungsmethode erfordert im Gegensatz zur Impaktormethode keine aufwendige Analytik und gestattet es infolgedessen wesentlich schneller zu arbeiten und wesentlich schneller auf die Ergebnisse der Messung zuzugreifen.
Die DIN-ISO 13320-1 (First Edition 1999-11-01) beschreibt Laserbeugungsverfahren. Dabei wird senkrecht zu einer Aerosol-Strömung mittels eines Lasers paralleles Licht ausgesendet. Die in der Aerosol-Strömung enthaltenen Teilchen stellen für die Laserstrahlen ein Hindernis dar, so daß die Lichtstrahlen an den Teilchen gebeugt werden. Das auf der gegenüberliegenden Seite des einfallenden Laserstrahles austretende Streulicht, welches durch die Beugung der Laserstrahlen an den Teilchen generiert wird, ergibt ein kreisförmiges Interferenzmuster mit konzentrischen Ringen, und wird einem Detektor, in der Regel einem Halbleiter- Detektor, zugeführt. Die üblichen Auswerteverfahren dieses Interferenzmusters sind die Mie-Streuung oder die Fraunhofer-Methode.
Als nachteilig bei der Laserbeugungsmethode erweist sich allerdings der Umstand, daß dieses Verfahren im Gegensatz zur hnpaktormethode, in einer nicht konditionierten, insbesondere in einer nicht gesättigten Atmosphäre durchgeführt wird.
Gerade bei Aerosolen, bei denen die Partikel in Form von flüssigen Tröpfchen vorliegen, besteht damit die Gefahr einer zumindest teilweisen Verdunstung der flüssigen Aerosol-Partikel.
Das Trägermedium, d.h. Luft oder ggf. ein Gas, welche/welches das ausgebrachte Aerosol während des Meßverfahrens umgibt, kann bei dem konventionellen Laserbeugungsverfahren aufgrund seines gesättigten Zustandes weitere Flüssigkeit aufnehmen, weshalb eine Abgabe an Flüssigkeit aus den Partikeln an das Trägermedium infolge Verdunstung erfolgen kann und in der Regel auch erfolgt.
Die Verdunstung der Partikeltröpfchen führt zu einer Veränderung der Partikelmasse jedes einzelnen Partikels und damit zu einer Verringerung des Teilchendurchmessers und somit zu einem infolge Verdunstung verfälschten Meßergebnis.
Daß die Berücksichtigung des Effektes der Verdunstung wichtig sein kann, belegt Figur 4, welche die Lebensdauer eines Wassertropfens in Abhängigkeit vom anfänglichen Tröpfchen-Durchmesser für verschiedene relative Luftfeuchten (0%, 50%, 100%) bei 20°C zeigt (William C. Hinds "Aerosol Technology - Properties, Behavior, and Measurement of airborne Particles" , Seite 270, ISBN 0-471-08726- 2).
Der in Figur 4 dargestellte, funktionale Zusammenhang und die Notwendigkeit seiner Berücksichtigung wurden experimentell verifiziert. Versuche mit dem Kaskaden-Impaktor bei verschiedenen relativen Luftfeuchten haben gezeigt, daß Messungen zur Aerosol-Partikelgrößenverteilung mit dem Impaktor am sinnvollsten bei hohen relativen Luftfeuchten durchgeführt werden sollten, da bei zu geringen Luftfeuchten der Verdunstungs-Effekt die Meßergebnisse maßgeblich beeinflußt und schließlich hohe Luftfeuchten auch den tatsächlichen Gegebenheiten im Mund-Hals-Rachenraum des Menschen entsprechen. Es muß berücksichtigt werden , daß mit Hilfe der beschriebenen Verfahren die Depositionscharakteristik im Lungen- und Bronchialbereich ermittelt werden soll, weshalb eine Simulierung des hier vorliegenden Zustandes - Druck Temperatur, Luftfeuchte - angestrebt werden sollte.
Während dem Kaskadenimpaktor die zu untersuchende Aerosol-Strömung über einen USP-Throat kontinuierlich zugeführt wird, erfolgt die Bestimmung der Aerosol-Partikelgrößenverteilung mittels des Laserbeugeverfahrens nach dem Stand der Technik an der freien Strömung, d.h. in der Regel an einem einmaligen, keulenförmigen, inhomogenen und deshalb nicht reproduzierbaren Dosierstrahl.
Die Messung von Aerosoltropfen mittels des Laserbeugungsverfahrens in einer definierten Strömung, die der im Mund-Hals-Rachenraum des Menschen vorliegenden Strömung entspricht, ist aus dem Stand der Technik nicht bekannt.
Ein drittes Verfahren für die Vermessung von Aerosolen ist die Streulichtmethode. Ein solches Verfahren bespricht Dr.-Ing. H. Umhauer in VDI Berichte 232 (1975), Seite lOlff. "Ermittlung von Partikelgrößenverteilung in Aerosolsrömungen hoher Konzentration mit Hilfe der Streulichtmethode".
Dabei eignet sich dieses Verfahren zur Messung feinster Teilchen mit einer Nachweisgrenze, die weit im submikroskopischen Bereich liegen kann. Das Meßverfahren ist als zählendes Verfahren eingerichtet, das die Partikelgröße ermittelt und die einzelnen Teilchen zählt, so daß sowohl qualitative als auch quantitative Aussagen hinsichtlich der Partikel möglich sind.
Nachteilig an der Streulichtmethode ist, daß eine Abgrenzung eines kleinen Meßvolumens vorgenommen werden muß - beispielsweise mit einer Kantenlänge von lOOμm -, weil sich im Meßvolumen immer nur ein Teilchen aufhalten darf, wenn eindeutige Streusignale erhalten werden sollen. Die Apparatur und ihre Kalibrierung ist entsprechend aufwendig. In der Praxis hat sich die Streulichtmethode als die dem Laserbeugungsverfahren unterlegene Meßmethode erwiesen, da sie die unzuverlässigeren Ergebnisse liefert.
Desweiteren wird die Streulichtmethode wie das Laserbeugungsverfahren in einer nicht konditionierten Atmosphäre durchgeführt mit den oben bereits erwähnten Nachteilen.
Wie bereits bei dem konventionellen Laserbeugungsverfahren, wird auch die Streulichtmethode an einer freien Aerosol-Strömung durchgeführt, d.h. die Aerosol-Strömung wird der Meßapparatur nicht über eine bestimmte Zuführung bereitgestellt, mittels derer die Mund-Hals-Rachenraum-Strömung des Menschen simuliert werden könnte.
Zusammenfassend läßt sich bezüglich des Standes der Technik festhalten, daß der Kaskadenimpaktor aufgrund seiner aufwendigen Analytik sehr zeit- und kostenintensiv ist, während die Streulichtmethode und ebenso das Laserbeugungsverfahren zwar vergleichsweise schnelle Verfahren bieten, aber infolge der Messung in einer nicht konditionierten Atmosphäre unter dem Verdunstungseffekt leiden. Die beiden letztgenannten Verfahren werden zudem an einer nicht definierten, freien Strömung durchgeführt und liefern somit nur bedingt aussagekräftige Ergebnisse.
Ein weiterer Vorteil des Laserbeugungsverfahrens besteht darin, daß das Aerosol in einer definierten Luft- oder Gasströmung durch die Meßzellen gefuhrt wird.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung der Partikelgrößenverteilung eines Aerosols bereitzustellen, mit dem den Nachteilen des aufgezeigten Standes der Technik entgegengetreten wird, und welches insbesondere keine aufwendige Analytik erfordert und gegebenenfalls - bei flüssigen Partikeln - keine infolge teilweiser Verdunstung der Aerosol-Partikel beeinflußten Meßergebnisse liefert.
Eine weitere Teilaufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bereitzustellen. Gelöst wird die verfahrenstechnische Aufgabe durch ein Verfahren der gattungsbildenden Art, das folgende Verfahrensschritte umfaßt:
Bereitstellen eines Trägermediums, welches entsprechend einem vorgegebenen Sättigungsgrad mit einem Konditionierungsmittel gesättigt ist,
Mischen des konditionierten Trägermediums mit der Arzneistoff- Formulierung zu einem konditionierten Aerosol,
Zuführen des konditionierten Aerosols in mindestens eine Meßzelle und Durchführung einer Messung zur Aerosol-Partikelgrößenverteilung in einer definierten Strömung mittels des Laserbeugungsverfahrens und/oder der Streulichtmethode.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Trägermedium, in welches das Aerosol eingebracht wird, mit einem Konditionierungsmittel gemäß einem vorgegebenen Sättigungsgrad angereichert. Durch diese Maßnahme wird zum einen einer Verdunstung der Partikel einer Lösungs-Formulierung bzw. Suspensions-Formulierung entgegengetreten, wohingegen die Verdunstung bei Pulver-Formulierungen von untergeordneter Bedeutung ist.
Zum anderen wird die Anreicherung des Trägermediums mit einem Konditionierungsmittel den tatsächlich vorliegenden Bedingungen - insbesondere der hohen Luftfeuchte - im Mund-Hals-Rachenraum des Menschen gerecht, wodurch möglichst realitätsnahe Meßbedingungen geschaffen werden sollen.
Damit kommen dem Konditionierungsmittel zwei Aufgaben zu, wobei die Realisierung einer den tatsächlichen Bedingungen entsprechenden relativen Feuchte grundsätzlich bei allen Arzneistoff-Formulierungen dazu führt, daß eine möglichst wirklichkeitsgetreue Aerosol-Partikelgrößenverteilung ermittelt wird und somit die Aussagekraft der Messung zur Beurteilung der Depositionscharakteristik im Lungen- und Bronchialbereich gesteigert wird.
Das in der Art konditionierte Trägermedium wird entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren mit der zu vermessenden Arzneistoff-Formulierung zu einem konditionierten Aerosol vermischt. Hierzu können beispielsweise bei Arzneistoff-Lösungen Zerstäuber bzw. Vernebler eingesetzt werden, wie sie in der Beschreibungseinleitung beschrieben wurden.
Vorteilhafterweise wird auch hier eine möglichst genaue Nachbildung der Realität im Versuch angestrebt, weshalb vorzugsweise der Zerstäuber in einer Mischkammer angeordnet wird, in der das durch den Zerstäuber erzeugte Aerosol mit dem Trägermaterial Luft oder einem anderen Gas gemischt wird, um von da aus das Gemisch in einer definierten Strömung durch die Meßvorrichtung zu führen. Der Vorteil des so geführten Aerosols besteht u.a. darin, daß hierdurch den Bedingungen, wie sie beim Einatmen eines Aerosols durch eine Patienten herrschen, sehr nahe gekommen wird.
Andererseits verhindert der Trägerstrom ein Beschlagen der Fenster der Meßzelle(n) bei Flüssigkeitsaerosolen, was insbesondere bei der Laserbeugungsmethode von Vorteil ist. Um diesen Effekt zu erzeugen, ist es nicht notwendig, daß das Trägermaterial konditioniert, d.h. mit Wasser gesättigt ist.
Beispielsweise kann das Trägermaterial durch Schlitze im Mundstück des Inhalators in den Mundstück-Innenraum strömen und sich dort mit der dort eingebrachten, vom Inhalator erzeugten Aerosolwolke vermischen.
Das so generierte, konditionierte Aerosol wird anschließend mindestens einer Meßzelle zugeführt. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann optional die Messung der Aerosol-Partikelgrößenverteilung entweder mittels des Laserbeugungsverfahrens oder mittels der Streulichtmethode oder mittels beider Verfahren, d.h. des Laserbeugungsverfahrens und der Streulichtmethode durchgeführt werden, wobei bei Anwendung beider Verfahren, diese zusammen in einer Meßzelle durchgeführt werden bzw. für jedes Verfahren eine eigene Meßzelle vorgesehen wird, so daß beide Verfahren über eine eigene, ihren speziellen Anforderungen entsprechende Meßzelle verfügt.
Aufgrund der Konditionierung des Trägermediums im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Möglichkeit eröffnet, die Aerosol- Partikelgrößenverteilung mittels des Laserbeugeverfahrens und/oder der Streulichtmethode in einer konditionierten Umgebung durchzuführen, weshalb eine Meßergebnisbeeinflussung durch den Verdunstungseffekt verhindert wird und die Möglichkeit besteht, das zu vermessende Aerosol in einen Zustand zu versetzen, der dem Zustand entspricht, welcher zur Beurteilung der Depositionscharakteristik maßgeblich ist. Damit kann das konventionelle Laserbeugungsverfahren und die konventionelle Streulichtmethode verbessert werden.
Experimentelle Untersuchungen haben ergeben, daß unter konditionierten Bedingungen das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere das Laserbeugungsverfahren eine sehr gute Übereinstimmung mit den mittels Andersen-Kaskadenimpaktors erzielten Meßergebnisse aufweist.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen bei Vorliegen einer Lösungs-Formulierung, d.h. einer Arzneistoff-Lösung, als Konditionierungsmittel das Lösungsmittel, in dem der Arzneistoff gelöst ist, verwendet wird. Um gezielt die Verdunstung des in den Aerosol-Partikeln enthaltenen Lösungsmittels zu verhindern, wird vorteilhafterweise das Lösungsmittel, dessen Verdunstung gehemmt werden soll, als Konditionierungsmittel in das Trägermedium eingebracht. Durch Einbringen des Lösungsmittels als Konditomerungsmittel wird der Dampfdruck des Lösungsmittels im Trägermedium gesenkt, wodurch eine Verdunstung der flüssigen Aerosol-Partikel erschwert bzw. mengenmäßig reduziert wird.
Günstig sind Verfahrensvarianten, bei denen bei Vorliegen einer Suspensions- Formulierung, das hießt, einer Arzneistoff-Suspension als Konditionierungsmittel das Suspensionsmittel, in dem der Arzneistoff in Form von Schwebepartikeln enthalten ist, verwendet wird. Die Gründe hierfür sind den bei der Lösungs- Formulierung genannten ähnlich. Zur Verhinderung bzw. Minderung der Verdunstung des in den Aerosol-Partikeln enthaltenen Suspensionsmittels ist vorzugsweise das Suspensionsmittel als Konditionierungsmittel in das Trägermedium einzubringen, wodurch wiederum der Dampfdruck des Suspensionsmittels im Trägermedium gesenkt wird und damit der Neigung zur Verdunstung entgegengetreten wird. Im Fall von treibgashaltigen Formulierungen wird als Konditionierungsmittel bevorzugt Wasser verwendet. Norteilhaft sind Nerfahrensvarianten, bei denen bei Vorliegen einer Pulver- Formulierung, d.h. einem Arzneistoff in Pulverform, als Konditionierungsmittel Wasser verwendet wird.
Aufgrund der Tatsache, daß die Pulver-Formulierung im Gegensatz zu der Lösungs- und Suspensions-Formulierung über kein Lösungs- oder Suspensionsmittel verfügt, wird vorzugsweise Wasser als Konditionierungsmittel in das Trägermedium eingebracht.
Dies kommt auch den tatsächlichen Verhältnissen sehr nahe, da sich die vom Menschen eingeatmete feuchte Luft, die als Trägermedium für das Pulver dient, in zufriedenstellender Weise durch mit Wasser als Konditionierungsmittel gesättigter Luft simulieren bzw. im Versuch nachbilden läßt.
Im Gegensatz zu den Lösungs- und Suspensionsformulierungen ist bei einer Pulverformulierung ein Verfahren zu bevorzugen, bei dem das Trägermedium einen Sättigungsgrad von 75% nicht übersteigt, da der als feines Pulver vorliegende Arzneistoff bei höheren Sättigungsgraden dazu neigt, größere Teilchen zu bilden, insbesondere zu agglomerieren.
Im Fall von Lösungs- oder Suspensionsformulierungen beträgt der Sättigungsgrad des Trägermediums bevorzugt mehr als 80%, besonders bevorzugt mehr als 90%, am stärksten bevorzugt mehr als 95%. Ideal sind 100%.
Vorteilhaft sind ebenfalls Verfahrensvarianten, bei denen als Trägermedium Luft verwendet wird. Ein Grund hierfür ist wiederum, daß die Verwendung von Luft als Trägermedium den tatsächlichen Verhältnissen entspricht und somit einer guten Simulation im Versuch dient.
Vorteilhaft sind Verfahren, bei denen das konditionierte Aerosol nach Durchführung der Messung zur Aerosol-Partikelgrößenverteilung mittels des Laserbeugungsverfahren und/oder der Streulichtmethode zusätzlich mittels der hnpaktormethode vermessen wird. Bei dieser Verfahrensvariante dient die zusätzlich angewendete hnpaktormethode in erster Linie dazu, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Meßergebnisse zu verifizieren. Versuche haben ergeben, daß die Meßergebnisse der beiden Verfahren eine gute Übereinstimmung aufweisen.
Zu bevorzugen sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Messung zur Aerosol-Partikelgrößenverteilung mittels des Laserbeugungsverfahrens und/oder der Streulichtmethode in mindestens einer im USP-Throat integrierten Meßzelle durchgeführt wird. Das USP-Throat ist ein von der FDA (Food and Drag Agency) anerkanntes Versuchsmittel.
Dabei kann die mindestens eine Meßzelle sowohl im ersten Teilstück des USP- Throats als auch im zweiten Teilstück des USP-Throats angeordnet werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, wenn zwei Meßzelllen vorgesehen werden, eine Meßzelle im ersten Teilstück und die zweite Meßzelle im zweiten Teilstück des USP-Throats anzuordnen, wobei auch hier wiederum die Möglichkeit besteht, beide Meßzellen im ersten oder im zweiten Teilstück des USP-Throats anzuordnen.
Vorteilhaft an dieser Verfahrensvariante ist, daß es sich bei dem USP-Throat um ein exakt genormtes Bauteil handelt, welches den Mund-Hals-Rachenraum des Menschen nachbildet, und eine genau definierte Aerosol-Strömung gewährleistet.
Günstig sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen das vermessene Aerosol zur Abscheidung der Partikel einem Abscheider zugeführt wird. Dies dient der Bestimmung der absoluten Gesamtpartikelmasse der mit dem Aerosol zugeführten Partikel bzw. Arzneistoff-Formulierung. Dabei kann als Abscheider ein Filter verwendet werden.
Günstig ist dies vor allem im Zusammenhang mit der Verfahrensvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem das Laserbeugungsverfahren nicht in Kombination mit der Streulichtmethode, sondern für sich allein angewendet wird. In diesem Fall besteht nämlich Bedarf an einer Vorrichtung, die auch quantitative Aussagen hinsichtlich der zugeführten Partikelmasse zuläßt.
Während die Streulicht- oder Kaskadenimpaktor-Methode qualitative und quantitative Ergebnisse liefert, d.h. sowohl Informationen hinsichtlich der Größenverteilung als auch hinsichtlich der Partikelmassen zuläßt, kann mit dem Laserbeugungsverfahren lediglich eine Aussage hinsichtlich der Größenverteilung getroffen werden und nicht hinsichtlich der Quantität der Aerosol-Partikel.
Günstig sind Verfahren, bei denen als Lichtquelle für das Laserbeugungsverfahren bzw. die Streulichtmethode ein Laser verwendet wird. Vorteilhaft an der Verwendung eines Lasers ist, daß dieser ein paralleles Licht hoher Intensität aussendet.
Die vorrichtungsmäßige Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit: einer Konditioniereinrichtung zur Sättigung eines Trägermediums mit einem Konditionierungsmittel entsprechend einem vorgegebenen Sättigungsgrad,
einer Dosiereinrichtung für die Dosierung und Bereitstellung einer Arzneistoff-Formulierung,
einer Mischkammer zum Mischen des bereitgestellten, konditionierten Trägermediums und der bereitgestellten Arzneistoff-Formulierung zu einem konditionierten Aerosol, und
mindestens einer Meßzelle, in die das konditionierte Aerosol durch Durchführung einer Messung zur Aerosol-Partikelgrößenverteilung mittels des Laserbeugungsverfahrens und/oder der Streulichtmethode zugeführt wird.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Vorrichtung, bei denen die mindestens eine Meßzelle zur Durchführung des Laserbeugungsverfahrens mindestens ein Eintrittsfenster zum Eintreten eines Lichtstrahles einer Lichtquelle und mindestens ein Austrittsfenster zum Austreten des Streulichtes des Lichtstrahles aufweist, wobei vorzugsweise das mindestens eine Eintrittsfenster gekippt zu den einfallenden Lichtstrahlen der Lichtquelle angeordnet ist und vorzugsweise das mindestens eine Austrittsfenster gekippt zu den einfallenden Lichtstrahlen angeordnet ist. Dadurch, daß der Lichtstrahl nicht senkrecht auf das Eintritts- bzw. Austrittsfenster trifft, werden Reflektionen vermieden. Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Vorrichtung, bei denen das mindestens eine Eintrittsfenster und das mindestens eine Austrittsfenster um gleich große Winkel - aber entgegengesetzt - gegenüber den einfallenden Lichtstrahlen gekippt angeordnet sind. Durch die entgegengesetzte Verkippung der beiden Fenster und gleich große Winkel wird der Strahlversatz der ein- bzw. ausfallenden Lichtstrahlen infolge der Verkippung wieder aufgehoben.
Günstig sind Ausführungsformen der Vorrichtung, bei denen das mindestens eine Eintrittsfenster und/oder das mindestens eine Austrittsfenster demontierbar ausgeführt sind. Hierdurch ist es möglich, die Meßzelle, aber auch die Fenster selbst nach durchgeführter Messung zu reinigen bzw. eine Ablagerung von Aerosol-Partikeln in der Meßzelle und auf den Fenstern zu untersuchen.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Vorrichtung, bei denen das mindestens eine Eintrittsfenster und das mindestens eine Austrittsfenster dünn ausgeführt sind, insbesondere eine Dicke von weniger als 2 mm aufweisen. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, daß der vorzugsweise schräg auf die gekippten Fenster ein- bzw. ausfallende Lichtstrahl, der beim Eintritt von der Umgebungsatmosphäre in das Glas gebeugt wird, bei nur dünn ausgeführten Fenstern einen lediglich kleinen Strahlversatz erfährt.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Vorrichtung, bei denen die mindestens eine Meßzelle zur Durchführung der Streulichtmethode mindestens ein Eintrittsfenster zum Eintreten eines Lichtstrahles einer Lichtquelle und mindestens ein Austrittsfenster zum Austreten des Streulichtes des Lichtstrahles aufweist, wobei die beiden Fenster vorzugsweise im wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
Gelöst wird die verfahrenstechnische Aufgabe ebenfalls durch ein Verfahren der gattungsbildenden Art, das folgende Nerfahrensschritte umfaßt:
Bereitstellen eines Trägermediums, Mischen des Trägermediums mit der Arzneistoff-Formulierung zu einem Aerosol,
Zuführen des Aerosols in mindestens eine Meßzelle und Durchführung einer Messung zur Aerosol-Partikelgrößenverteilung mittels des Laserbeugungverfahrens und/oder der Streulichtmethode, wobei die mindestens eine Meßzelle in den USP-Throat integriert ist.
Gemäß dem erfϊndungsgemäßen Verfahren muß das Trägermedium nicht zwingend konditioniert werden. Es dient nämlich auch als Garant für eine definierte Strömung, die das Aerosol durch die Meßapparatur führt. Die Besonderheit dieses Verfahrens liegt in der Anordnung der mindestens einen Meßzelle zur Durchführung der Messung zur Aerosol-Partikelgrößenverteilung.
Diese mindestens eine Meßzelle wird nämlich in dem in den Figuren 2a bis 2d dargestellten und in der Eingangsbeschreibung ausführlich erläuterten USP-Throat integriert.
Damit ist es möglich, daß Laserbeugungsverfahren und/oder die Streulichtmethode an einer definierten, wohlbekannten Aerosol-Strömung durchzuführen. Damit wird die als nachteilig empfundene Bestimmung der Partikelgrößenverteilung an einer freien, inhomogenen und nicht reproduzierbaren Aerosolwolke durch ein definiertes Verfahren unter Zuhilfenahme standardisierter Bauteile ersetzt.
Überraschender Weise hat sich in Versuchen gezeigt, daß durch eine geeignete Modifikation des USP-Throats zur Integration mindestens einer Meßzelle die Vorteile des Laserbeugungsverfahrens und/oder der Streulichtmethode mit den Vorteilen der hnpaktormethode aufgrund des USP-Throats verknüpft werden können, wobei zum Erstaunen der Fachleute die Modifikation, das heißt, die konstruktive Änderung des USP-Throats keinen Einfluß auf die Meßergebnisse der Partikelgrößenverteilung hat. Dies wurde in mehreren Versuchen verifiziert, wobei ein konventioneller Kaskadenimpaktor mit dem modifizierten USP-Throat versehen wurde und Vergleichsmessungen angestellt wurden, die den Messungen mit dem herkömmlichen USP-Throat gegenübergestellt wurden. Das Ergebnis der Vergleichsmessung zeigt Figur 5, in welcher die Verteilungssumme Q3 in Abhängigkeit vom Partikeldurchmesser dargestellt ist. Die mit einem kleinen Niereck gekennzeichneten Meßwerte repräsentieren die Ergebnisse eines mit einem Original-Throat ausgerüsteten Kaskadenimpaktors, wohingegen die mit einem kleinen Kreis gekennzeichneten Meßergebnisse die Meßergebnisse repräsentieren, die mit einem Kaskadenimpaktor ermittelt wurden, der mit dem erfindungsgemäßen, modifizierten USP-Throat ausgestatt ist. Es ergibt sich eine überaus gute Übereinstimmung, so daß die Schlußfolgerung zulässig ist, daß die Modifikation des USP-Throats die mit dem Original-Throat gewonnen Daten nicht wesentlich ändert.
Damit ist das erfindungsgemäße Nerfahren, das die Anordnung mindestens einer Meßzelle in dem USP-Throat vorsieht, geeignet, das konventionelle Nerfahren mittels Kaskadenimpaktors, welches aufgrund der aufwendigen Analytik keine schnellen Messungen zulässt, zu ersetzen.
Norteilhafterweise werden auch bei diesem Verfahren Ausfuhrungsformen bevorzugt, bei denen das Trägermedium entsprechend einem vorgegebenen Sättigungsgrad mit einem Konditionierungsmittel gesättigt wird und das in der Art konditionierte Trägermedium mit der Arzneistoff-Formulierang zu einem konditionierten Aerosol gemischt wird, bevor es der mindestens einen Meßzelle zugeführt wird.
Die Vorteile dieser Verfahrensvariante wurden im Rahmen mit dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren bereits erläutert.
Günstig sind Verfahrensvarianten, bei denen bei Vorliegen einer treibgas-freien Lösungs- oder Suspensions-Formulierung als Konditionierungsmittel das Lösungs- bzw. Suspensionsmittel verwendet wird. Dabei sind Wasser, Wasser- Alkohl-Gemische oder Alkohol bevorzugt. Bevorzugter Alkohol ist Ethanol. Wasser ist am stärksten bevorzugt. Bei Vorliegen einer Pulver-Formulierang sind Verfahrensvarianten zu bevorzugen, bei denen als Konditionierungsmittel Wasser verwendet wird.
Vorteilhaft sind Verfahrensvarianten, bei denen als Trägermedium Luft verwendet wird.
Günstig sind Verfahrensvarianten, bei denen das konditionierte Aerosol nach Durchführung der Messung zur Aerosol-Partikelgrößenverteilung mittels des Laserbeugungsverfahrens und/oder der Streulichtmethode zusätzlich mittels der hnpaktormethode vermessen wird.
Vorteilhaft sind Verfahrensvarianten, bei denen das vermessene Aerosol zur Abscheidung der Partikel einem Abscheider zugeführt wird, wobei dies besonders vorteilhaft in dem Falle ist, in dem ausschließlich das Laserbeugungsverfahren eingesetzt wird, welches keine quantitativen Aussagen hinsichtlich der Partikelmasse zuläßt.
Vorteilhaft sind Verfahrensvarianten, bei denen als Lichtquelle für das Laserbeugungsverfahren bzw. die Streulichtmethode ein Laser verwendet wird. Die Vorteile der bevorzugten Ausführungsformen des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens sind die im Rahmen der Erörterung des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens genannten.
Die vorrichtungsgemäße Aufgabe wird durch eine Vorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung zur Durchführung des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst, welche im einzelnen die folgenden Bestandteile aufweist:
eine Dosiereinrichtung für die Dosierung und Bereitstellung einer Arzneistoff-Formulierang,
eine Mischkammer zum Mischen eines bereitgestellten Trägermediums und der bereitgestellten Arzneistoff-Formulierung zu einem Aerosol, und mindestens eine Meßzelle, in die das Aerosol zur Durchführung einer Messung zur Aerosol-Partikelgrößenverteilung mittels des Laserbeugungsverfahrens und/oder der Streulichtmethode zugeführt wird, wobei die mindestens eine Meßzelle im USP- Throat integriert ist und mit diesem zusammen eine Winkelmeßzelle bildet.
Desweiteren beansprucht die vorliegende Erfindung Schutz für eine Winkelmeßzelle, insbesondere als Bestandteil oder Ersatzteil einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche den USP-Throat und mindestens eine in den USP-Throat integrierte Meßzelle umfaßt.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Meßzelle, bei denen die mindestens eine Meßzelle zur Durchführung des Laserbeugungsverfahrens mindestens ein Eintrittsfenster zum Eintritt eines Lichtstrahles einer Lichtquelle und mindestens ein Austrittsfenster zum Austreten des Streulichtes des Lichtstrahles aufweist.
Günstig sind Ausführungsformen der Winkelmeßzelle, bei denen das mindestens eine Eintrittfenster gekippt zu den einfallenden Lichtstrahlen der Lichtquelle angeordnet ist, wobei vorzugsweise auch das mindestens eine Austrittsfenster gekippt zu den einfallenden Lichtstrahlen angeordnet ist, wobei vorzugsweise das mindestens eine Eintrittsfenster und das mindestens eine Austrittsfenster um gleichgroße Winkel - aber entgegengesetzt - gegenüber den einfallenden Lichtstrahlen gekippt angeordnet sind.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Winkelmeßzelle, bei denen das mindestens eine Eintrittsfenster und/oder das mindestens eine Austrittsfenster demontierbar ausgeführt sind.
Günstig sind Ausführungsformen der Winkelmeßzelle, bei denen das mindestens eine Eintrittsfenster und das mindestens eine Austrittsfenster dünn ausgeführt sind, insbesondere eine Dicke von weniger als 2 mm aufweisen, wobei das mindestens eine Eintrittsfenster und das mindestens eine Austrittsfenster gegenüberliegend angeordnet sind. Norteilhaft sind Ausführungsformen der Winkelmeßzelle, bei denen das mindestens eine Austrittsfenster und das mindestens eine Eintrittsfenster der mindestens einen Meßzelle zur Durchführung der Streulichtmethode im wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles gemäß den Figuren 6a, 6b und 7 erläutert, hn einzelnen zeigt:
Figur 1 einen Andersenkaskadenimpaktor mit dem USP-Throat in der Seitenansicht, teilweise geschnitten,
Figur 2a bis 2d den USP-Throat mit seinen genormten, geometrischen Maßen,
Figur 3 eine Impaktordüse schematisch und geschnitten in der
Seitenansicht,
Figur 4 ein Diagramm, bezüglich der Abhängigkeit der
Tröpfchengröße von der Tröpfchen-Lebensdauer für drei unterschiedliche Sättigungsgrade mit Wasser.
Figur 5 ein Diagramm zur Gegenüberstellung der Eigenschaften eines herkömmlichen USP-Throat gegenüber jenen der Winkelmeßzelle.
Figur 6a bis 6b ein Ausführangsbeispiel einer Winkelmeßzelle in den Seitenansichten, teilweise geschnitten und
Figur 7 ein Ausfuhrungsbeispiel der Norrichtung zur Messung der
Aerosol-Partikelgrößenverteilung.
Figur 6a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Winkelmeßzelle 20, welche einen USP-Throat 2 und eine Meßzelle 23 zur Durchführung des Laserbeugungsverfahrens umfaßt. Dabei ist die Meßzelle im ersten Teilstück 2a des USP-Throats angeordnet, so daß die Aerosol-Strömung noch vor Abscheidung der ersten Partikelfraktion im Kniestück beim Übergang des ersten Teilstückes 2a in das zweite Teilstück 2b vermessen wird.
Die im Schnitt dargestellte Meßzelle 23 verfügt über ein Eintrittsfenster 21 und ein Austrittsfenster 22. Beide Fenster 21, 22 sind demontierbar ausgeführt, so daß nach erfolgter Messung die Meßzelle 23 gereinigt und untersucht werden kann. Sowohl das Eintrittsfenster 21 als auch das Austrittsfenster 22 sind gegenüber dem einfallenden Lichtstrahl leicht gekippt, wodurch eine Reflektion des einfallenden Lichtstrahles vermieden wird. Dabei sind die beiden Fenster 21, 22 entgegengesetzt zueinander im gleichen Winkel gekippt, um den Strahlversatz des einfallenden Laserlichts infolge der Verkippung zu kompensieren.
Gut zu erkennen ist, daß das Eintrittsfenster 21 gegenüber dem Austrittsfenster 22 relativ klein ausgeführt ist. Grund hierfür ist, daß es sich bei dem durch das Eintrittsfenster 21 einfallende Licht um einen sich ungestört geradlinig ausbreitenden Lichtstrahl handelt, wohingegen es sich bei dem durch das Austrittsfenster 22 austretenden Licht um das Streulicht des an den Aerosol- Partikeln gebeugten einfallenden Lichtstrahles handelt, weshalb das Austrittsfenster 22 auch in derart auszubilden ist, daß Streulicht eines genügend großen Winkelbereiches erfaßt wird, das heißt, die Meßzelle 23 verlassen kann, um so von einem Detektor wahrgenommen zu werden.
Figur 6b zeigt die in Figur 6a dargestellte Winkelmeßzelle 20 in einer gegenüber der in Figur 6a dargestellten Position um 90° gedrehten Ansicht, teilweise geschnitten.
Gut zu erkennen ist der aus dem ersten Teilstück 2a und dem zweiten Teilstück 2b bestehende USP-Throat 2 und die an ihm im ersten Teilstück 2a integrierte Meßzelle 23. Hierdurch wird die durch die Eintrittsöffnung 3 eintretende Aerosol- Strömung vermessen, bevor sie durch das Kniestück in das zweite Teilstück 2b umgeleitet wird. Dargestellt ist auch die Flugbahn eines auf der Innenwand des zweiten Teilstückes 2b einschlagenden Partikels, der mit den anderen an dieser Stelle einschlagenden Partikel die erste abgeschiedene Fraktion der Aerosol- Strömung bildet. Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Messung der Aerosol- Partikelgrößenverteilung in einer schematischen Darstellung.
Die Vorrichtung umfaßt eine Konditioniereinrichtung 24 zur Sättigung eines Trägermediums mit einem Konditioniermittel entsprechend einem vorgegebenen Sättigungsgrad. Das so konditionierte Trägermedium wird einer Mischkammer 25 zugeführt, in der ein zu untersuchender Vernebler, welcher eine in ihm bevorratete Arzneistoff-Lösung zerstäubt, angeordnet ist. Der Vernebler 26 dient als Dosiereinrichtung 26 für die Dosierung und Bereitstellung einer Arzneistoff- Lösung. Die mittels der Dosiereinrichtung 26 bereitgestellte Arzneistoff-Lösung wird in der Mischkammer 25 mit dem konditionierten Trägermedium zu einem konditionierten Aerosol vermischt.
Das in derart konditionierte Aerosol wird einer Meßzelle 23 zugeführt.
Diese Meßzelle 23 ist in einem ersten Teilstück 2a des USP-Throats 2 angeordnet und bildet mit dem Throat 2 zusammen eine Winkelmeßzelle 20, die in Figur 7 durch eine gestrichelte Linie umschlossen wird.
Das vom Laser 27 ausgesendete Licht fällt durch das Eintrittsfenster 21 ins Innere der Meßzelle 23 und trifft dort auf die vom ersten Teilstück 2a des USP-Throats 2 geführte Aerosol-Strömung. Das einfallende Laserlicht wird an den Partikeln des Aerosol, welches für das Licht ein Hindernis darstellen gebeugt. Das Streulicht, welches durch die Beugung des einfallenden Laserlichts an den Partikeln des Aerosols generiert wird, verläßt die Meßzelle 23 durch das Austrittsfenster 22, wird dann durch eine Linse 28 gebündelt und einem Halbleiter-Dektor 29 zur Auswertung zugeführt. Die Aerosolströmung wird im Anschluß an die Vermessung in der Meßzelle 23 in das zweite Teilstück 2b des USP-Throats 2 umgeleitet. Nach Durchlaufen des Throats 2 bzw. der Winkelmeßzelle 20 kann die mittels des Laserbeugungsverfahrens vermessene Aerosol-Strömung einem Partikelabscheider zugeführt werden, um auf diese Weise auch quantitative Aussagen hinsichtlich der Partikelmasse zu ermöglichen, wobei der Partikelabscheider in Form eines Filters ausgeführt werden kann. Eine zusätzliche Meßzelle zur Durchführung einer Messung gemäß der Streulichtmethode könnte vorgesehen werden, wobei diese Meßzelle sowohl im ersten Teilstück 2a als auch im zweiten Teilstück 2b des USP-Throats 2 angeordnet werden kann. Damit wäre ebenfalls die Möglichkeit gegeben, eine quantitative Aussage hinsichtlich der Partikelmasse zu treffen.
An die in Figur 7 dargestellte Vorrichtung könnte sich ebenfalls ein Andersen- Kaskadenimpaktor anschließen, der unter anderem zur Verifizierung der mittels Laserbeugungsverfahren ermittelten Aerosol-Partikelgrößenverteilung dienen könnte.
Fazit:
Mit der vorliegenden Erfindung wird zum ersten Mal für die Zwecke der Pharmaindustrie ein Verfahren vorgestellt, welches die Teilchengröße von vernebelten Aerosolen gleichzeitig, bzw. einander nachgeschaltet, mittels der Laserbeugungsmethode (Laserdiffraction) und der in der Fachwelt anerkannten Kaskadenimpaktor-Methode mißt. Die Messungen finden dabei bevorzugt bei Raumtemperatur statt. Durch diese Art der Messung können die Abweichungen der Ergebnisse wie sie bei beiden Nerfahren auftreten bestimmt und für das Laserbeugungsverfahren korrigiert werden.
Dadurch wird es möglich, die Zuverlässigkeit der Ergebnisse des erfindungsgemäßen Laserbeugungsverfahren auf die des Kaskadenimpaktors anzugleichen, und so ein Nerfahren zu schaffen, welches die Vorteile des schnellen Laserbeugungsverfahrens mit der Genauigkeit der ansonsten zeitintensiven Kaskadenimpaktor-Methode verbindet.
Für das Verfahren wurde der "USP throat" erfindungsgemäß verändert. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorteilhaft der Einfluß der Luftfeuchtigkeit auf die Meßgenauigkeit einbezogen. Bevorzugt wird deshalb das mit dem h halator erzeugte Aerosol mit Luft vermischt, welche bevorzugt mit Wasser gesättigt ist. Ebenso kann mit dem Verfahren der Einfluß der Luftströmung und der aktiven Substanzen, die Meßgenauigkeit der mit dem Inhalator vernebelten Aerosolpartikel bestimmt und berücksichtigt werden.
Das Verfahren wird bevorzugt für die Messung des Sprühbildes eines treibgasfreien "soft mist inhalers", bevorzugt der Marke Respimat®, offenbart beispielsweise in der WO 97/12687, verwendet. Bevorzugte Formulierungen sind in der WO 97/01329 und WO 98/27959 beschrieben.
Figure imgf000027_0001
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Q3m [%]
Kummulierte Massenverteilung Q3ACI (gemessen mit dem Andersen Kaskadenimpaktor) in Abhängigkeit der kummulierten Massenverteilung Q3LD (gemessen mit der Laserbeugung). Die Messpunkte beziehen sich auf die jeweiligen Cut-Off Durchmesser des Andersen Kaskadenimpaktors bei einer Flußrate von 28.3 1/min., d.h. es sind die Q3-Werte für 0.4, 0.7, 1.1, 2.1, 3.3, 4.7, 5.8, 9.0 und 10.0 μm angegeben. Im Idealfall sollte Q3ACI = Q3LD, was unabhängig von der Formulierung nahezu erfüllt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung der Größenverteilung der in einem Aerosol enthaltenen Partikel, insbesondere der Partikel einer pharmazeutischen Arzneistoff-Formulierung, insbesondere einer Lösungs-Formulierung, Suspensions-Formulierung oder Pulver-Formulierung, das folgende Verfahrensschritte umfaßt:
Bereitstellen eines Trägermediums, welches entsprechend einem vorgegebenen Sättigungsgrad mit einem Konditionierungsmittel gesättigt ist,
Mischen des konditionierten Trägermediums mit der Arzneistoff- Formulierang zu einem konditionierten Aerosol,
Zuführen des konditionierten Aerosols in mindestens eine Meßzelle und Durchführung einer Messung zur Aerosol- Partikelgrößenverteilung mittels des Laserbeugungverfahrens und/oder der Streulichtmethode.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen einer Lösungs-Formulierung - d.h. einer Arzneistoff-Lösung - als Konditionierungsmittel das Lösungsmittel, in dem der Arzneistoff gelöst ist, verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen einer Suspensions-Formuherang - d.h. einer Arzneistoff-Suspension - als Konditionierangsmittel das Suspensionsmittel, in dem der Arzneistoff als Schwebepartikel enthalten ist, verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen einer Pulver-Formulierung - d.h. einem Arzneistoff in Pulverform - als Konditionierungsmittel Wasser verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermedium Luft verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das konditionierte Aerosol nach Durchführang der Messung zur Aerosol-Partikelgrößenverteilung mittels des Laserbeugungverfahrens und/oder der Streulichtmethode zusätzlich mittels der Impaktormethode vermessen wird.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Messung zur Aerosol-Partikelgrößenverteilung mittels des Laserbeugungverfahrens und/oder der Streulichtmethode in mindestens einer im USP-Throat integrierten Meßzelle durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das vermessene Aerosol zur Abscheidung der Partikel einem Abscheider zugeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle für das Laserbeugungverfahren ein Laser verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle für die Streulichtmethode ein Laser verwendet wird.
11. Vorrichtung zur Bestimmung der Größenverteilung der in einem Aerosol enthaltenen Partikel, insbesondere der Partikel einer pharmazeutischen Arzneistoff-Formulierung, insbesondere einer Lösungs-Formulierung, Suspensions-Formulierung oder Pulver-Formulierung, insbesondere Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche mit: einer Konditioniereinrichtung (24) zur Sättigung eines Trägermediums mit einem Konditionierangsmittel entsprechend einem vorgegebenen Sättigungsgrad, einer Dosiereinrichtung (26) für die Dosierung und Bereitstellung einer Arzneistoff-Formulierang,
einer Mischkammer (25) zum Mischen des bereitgestellten, konditionierten Trägermediums und der bereitgestellten Arzneistoff-Formulierung zu einem konditionierten Aerosol, und
mindestens einer Meßzelle (23), in die das konditionierte Aerosol zur Durchführang einer Messung zur Aerosol-Partikelgrößenverteilung mittels des Laserbeugungverfahrens und/oder der Streulichtmethode zugeführt wird .
12. Norrichtung nach Ansprach 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Meßzelle zur Durchführung des Laserbeugungsverfahrens mindestens ein Eintrittsfenster (21) zum Eintreten eines Lichtstrahles einer Lichtquelle und mindestens ein Austrittsfenster (22) zum Austreten des Streulichtes des Lichtstrahles aufweist.
13. Norrichtung nach Ansprach 12, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Eintrittsfenster (21) gekippt zu den einfallenden Lichtstrahlen der Lichtquelle angeordnet ist.
14. Norrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Austrittsfenster (22) gekippt zu den austretenden Lichtstrahlen angeordnet ist.
15. Norrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Eintrittsfenster (21) und das mindestens eine . Austrittsfenster (22) um gleichgroße Winkel - aber entgegengesetzt - gegenüber den einfallenden Lichtstrahlen gekippt angeordnet sind.
16. Norrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Eintrittsfenster (21) und/oder das mindestens eine Austrittsfenster (22) demontierbar ausgeführt sind.
17. Norrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Eintrittsfenster (21) und das mindestens eine Austrittsfenster (22) dünn ausgeführt sind, insbesondere eine Dicke von weniger als 2mm aufweisen.
18. Norrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Eintrittsfenster (21) und das mindestens eine Austrittsfenster (22) gegenüberliegend angeordnet sind.
19. Norrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Meßzelle (23) zur Durchführung der Streulichtmethode mindestens ein Eintrittsfenster (21) zum Eintreten eines Lichtstrahles einer Lichtquelle und mindestens ein Austrittsfenster (22) zum Austreten des Streulichtes des Lichtstrahles aufweist.
20. Norrichtung nach Ansprach 19, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Austrittsfenster (22) und das mindestens eine Eintrittsfenster (21) der mindestens einen Meßzelle (23) zur Durchführung der Streulichtmethode im wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
21. Nerfahren zur Bestimmung der Größenverteilung der in einem Aerosol enthaltenen Partikel, insbesondere der Partikel einer pharmazeutischen Arzneistoff-Formulierung, insbesondere einer Lösungs-Formulierang, Suspensions-Formulierung oder Pulver-Formulierung, das folgende Nerfahrensschritte umfaßt:
Bereitstellen eines Trägermediums,
Mischen des Trägermediums mit der Arzneistoff-Formulierung zu einem Aerosol, Zuführen des Aerosols in mindestens eine Meßzelle und Durchführang einer Messung zur Aerosol-Partikelgrößenverteilung mittels des Laserbeugungverfahrens und/oder der Streulichtmethode, wobei die mindestens eine Meßzelle in den USP-Throat integriert ist.
22. Verfahren nach Ansprach 21 dadurch gekennzeichnet, daß
das Trägermedium entsprechend einem vorgegebenen Sättigungsgrad mit einem Konditionierungsmittel gesättigt wird, und daß das in der Art konditionierte Trägermedium mit der Arzneistoff-Formulierung zu einem konditionierten Aerosol gemischt wird, bevor es der mindestens einen Meßzelle zugeführt wird.
23. Verfahren nach Ansprach 22 dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen einer Lösungs-Formulierang - d.h. einer Arzneistoff-Lösung - als Konditionierungsmittel das Lösungsmittel, in dem der Arzneistoff gelöst ist, verwendet wird.
24. Verfahren nach Anspruch 22 dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen einer Suspensions-Formulierungen - d.h. einer Arzneistoff-Suspension - als Konditionierangsmittel das Suspensionsmittel, in dem der Arzneistoff als Schwebepartikel enthalten ist, verwendet wird.
25. Verfahren nach Anspruch 22 dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen einer Pulver-Formulierungen - d.h. einem Arzneistoff in Pulverform - als Konditionierungsmittel Wasser verwendet wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25 dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermedium Luft verwendet wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26 dadurch gekennzeichnet, daß das konditionierte Aerosol nach Durchführung der Messung zur Aerosol-Partikelgrößenverteilung mittels des Laserbeugungsverfahrens und/oder der Streulichtmethode zusätzlich mittels der hnpaktormethode vermessen wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27 dadurch gekennzeichnet, daß das vermessene Aerosol zur Abscheidung der Partikel einem Abscheider zugeführt wird.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle für das Laserbeugungsverfahren ein Laser verwendet wird.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle für die Streulichtmethode ein Laser verwendet wird.
31. Vorrichtung zur Bestimmung der Größenverteilung der in einem Aerosol enthaltenen Partikel, insbesondere der Partikel einer pharmazeutischen Arzneistoff-Formulierung, insbesondere einer Lösungs-Formulierung, Suspensions-Formulierung oder Pulver-Formulierung, insbesondere Vorrichtung zur Durchführang eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche mit:
einer Dosiereinrichtung für die Dosierung und Bereitstellung einer Arzneistoff-Formulierung,
einer Mischkammer zum Mischen eines bereitgestellten Trägermediums und der bereitgestellten Arzneistoff-Formulierang zu einem Aerosol, und
mindestens einer Meßzelle, in die das Aerosol zur Durchführung einer Messung zur Aerosol-Partikelgrößenverteilung mittels des Laserbeugungsverfahrens und/oder der Streulichtmethode zugeführt wird, wobei die mindestens eine Meßzelle in den USP- Throat integriert ist und mit diesem zusammen eine Winkelmeßzelle bildet.
32. Winkelmeßzelle (20), insbesondere als Bestandteil oder Ersatzteil einer Vorrichtung nach Anspruch 31, welche den USP-Throat und mindestens eine in den USP-Throat integrierte Meßzelle umfaßt.
33. Winkelmeßzelle (20) nach Ansprach 32, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Meßzelle (23) zur Durchführung des Laserbeugungsverfahrens mindestens ein Eintrittsfenster (21) zum Eintreten eines Lichtstrahles einer Lichtquelle und mindestens ein Austrittsfenster (22) zum Austreten des Streulichtes des Lichtstrahles aufweist.
34. Winkelmeßzelle (20) nach Ansprach 33, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Eintrittsfenster (21) gekippt zu den einfallenden Lichtstrahlen der Lichtquelle (27) angeordnet ist.
35. Winkelmeßzelle (20) nach Ansprach 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Austrittsfenster (22) gekippt zu den einfallenden Lichtstrahlen angeordnet ist.
36. Winkelmeßzelle (20) nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Eintrittsfenster (21) und das mindestens eine Austrittsfenster (22) um gleichgroße Winkel - aber entgegengesetzt - gegenüber den einfallenden Lichtstrahlen gekippt angeordnet sind.
37. Winkelmeßzelle (20) nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Eintrittsfenster (21) und/oder das mindestens eine Austrittsfenster demontierbar ausgeführt sind.
38. Winkelmeßzelle (20) nach einem der Ansprüche 33 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Eintrittsfenster (21) und das mindestens eine Austrittsfenster (22) dünn ausgeführt sind, insbesondere eine Dicke von weniger als 2mm aufweisen.
39. Winkelmeßzelle (20) nach einem der Ansprüche 33 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Eintrittsfenster (21) und das mindestens eine Austrittsfenster (22) gegenüberliegend angeordnet sind.
40. Winkelmeßzelle (20) nach einem der Ansprüche 32 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Meßzelle (23) zur Durchführung der Streulichtmethode mindestens ein Eintrittsfenster (21) zum Eintreten eines Lichtstrahles einer Lichtquelle (27) und mindestens ein Austrittsfenster (22) zum Austreten des Streulichtes des Lichtstrahles aufweist.
41. Winkelmeßzelle (20) nach Ansprach 40, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Austrittsfenster (22) und das mindestens eine Eintrittsfenster (21) der mindestens einen Meßzelle (23) zur Durchführung der Streulichtmethode im wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
Bezugszeichenliste
1 Andersen-Kaskadenimpaktor
2 Throat
2a erstes Teilstück
2b zweites Teilstück
3 Eintrittsöffhung
4 Verbindungsstück
5 Probensammler
6! Kaskade
62 Kaskade
63 Kaskade
64 Kaskade
65 Kaskade
66 Kaskade
67 Kaskade
68 Kaskade
69 Kaskade
7ι Impaktor-Düsen
72 Impaktor-Düsen
73 Impaktor-Düsen
74 Impaktor-Düsen
75 Impaktor-Düsen
76 Impaktor-Düsen
77 hnpaktor-Düsen
78 Impaktor-Düsen
8 Eintrittsöffhung
9ι Austrittsöffhung
92 Austrittsöffhung
10ι Stromlinien
102 Stromlinien
11 Impaktor-Platte
12 Flugbahn eines einschlagenden Partikels
20 Winkelmeßzelle 21 Eintrittsfenster
22 Austrittsfenster
23 Meßzelle
24 Konditioniereinrichtung
25 Mischkammer
26 Dosiereinrichtung, Vernebler
27 Laser
28 Linse
29 Halbleiter-Detektor
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