Аэрозольный генератор и способы изготовления и использования аэрозольного генератора - RU2232032C2
Код документа: RU2232032C2
Чертежи
Описание
Данное изобретение относится к аэрозольным генераторам, в частности к аэрозольным генераторам, способным создавать аэрозоли без сжатых газов-вытеснителей, и способам изготовления и использования таких аэрозольных генераторов. Данное изобретение относится также в целом к дозировочным клапанам в ингаляторах, в частности к дозировочным клапанам, которые подают заданный объем в ингаляторы, включая аэрозольные генераторы, способные создавать аэрозоли без газов-вытеснителей.
Аэрозоли являются полезными во многих случаях применения. Например, часто желательно лечить респираторные заболевания или доставлять лекарственные вещества с помощью аэрозольного распыления мелко распределенных частиц жидких и/или твердых, например порошковых, медикаментов и т.д., которые ингалируются в легкие пациента. Аэрозоли также используют в целях создания желаемого аромата внутри помещений, нанесения ароматов на кожу, а также для доставки краски и смазывающих веществ.
Известны различные технологии создания аэрозолей. Например, в патентах США № 4811731 и 4627432 раскрыты устройства для введения пациенту медикаментов, в которых капсула прокалывается штифтом для выделения лекарства в виде порошка. Затем пользователь ингалирует выделенное лекарство через отверстие в устройстве. Хотя такие устройства пригодны для использования для подачи лекарств в виде порошка, они не пригодны для подачи лекарств в жидком виде. Устройства также, естественно, мало пригодны для введения лекарств лицам, которые могут иметь трудности при создании достаточного потока воздуха через устройство для правильного ингалирования лекарств, такие как страдающие астмой. Устройства также не пригодны для подачи материалов в других случаях применения, отличных от введения лекарств.
Другая хорошо известная технология создания аэрозоля связана с использованием приводимого в действие вручную насоса, который вытягивает жидкость из резервуара и прогоняет через небольшое отверстие сопла для образования мелко распыленной струи. Недостатком таких аэрозольных генераторов, по меньшей мере при применении для введения лекарств, является сложность правильной синхронизации ингалирования и накачивания. Однако более важным является то, что поскольку такие аэрозольные генераторы склонны образовывать частицы большого размера, то их использование в качестве ингаляторов недостаточно эффективно, поскольку крупные частицы обычно не проникают глубоко в легкие.
Одна из наиболее популярных технологий создания аэрозоля, включающего жидкие или порошковые частицы, связана с использованием сжатого газа-вытеснителя, часто содержащего хлорфлуоруглерод (CFC) или метилхлороформ, для увлечения за собой материала, обычно с использованием принципа Вентури. Например, ингаляторы, содержащие сжатые газы-вытеснители, такие как сжатый газ для увлечения за собой лекарства, часто приводятся в действие посредством нажатия на кнопку для выпускания короткого заряда сжатого газа-вытеснителя. Газ-вытеснитель увлекает за собой лекарство, когда газ-вытеснитель проходит над резервуаром с лекарством, так что пользователь может ингалировать газ-вытеснитель и лекарство. Поскольку лекарство переносится газом-вытеснителем, то такие основанные на газе-вытеснителе системы хорошо пригодны для тех, кто имеет трудности при ингалировании. Тем не менее, аэрозоли, создаваемые с помощью основанных на газе-вытеснителе систем, имеют частицы, которые слишком велики для обеспечения глубокого проникновения в легкие.
Однако в основанных на газе-вытеснителе системах лекарство может быть неправильно доставлено в легкие пациента, когда пользователю необходимо синхронизовать нажатие на исполнительный механизм, такой как кнопка, с ингалированием. Кроме того, такие системы обычно плохо пригодны для подачи материалов в больших количествах. Хотя основанные на газе-вытеснителе аэрозольные генераторы имеют широкое применение для использования в качестве распылителей антиперспирантов и деодорантов и распылителей краски, их использование часто ограничено из-за хорошо известного отрицательного воздействия на окружающую среду хлорфлуоруглерода и метилхлороформа, которые относятся к наиболее часто применяемым газам-вытеснителям в аэрозольных генераторах такого типа.
При применении для доставки лекарственных веществ обычно желательно создавать аэрозоль, имеющий средний диаметр частиц менее 2 микрон, для обеспечения глубокого проникновения в легкие. Большинство известных аэрозольных генераторов неспособны создавать аэрозоли, имеющие средние диаметры частиц меньше чем 2-4 микрона. Для некоторых случаев подачи лекарственных веществ желательно также вводить лекарства с большими скоростями потока, например более 1 миллиграмма в секунду. Большинство аэрозольных генераторов, пригодных для подачи лекарственных веществ, неспособны обеспечивать такие высокие скорости потока в диапазоне размеров 0,2 - 2,0 микрон.
В патенте США № 5743251, полное содержание которого включается в данное описание, раскрыт аэрозольный генератор наряду с определенными принципами работы и материалами, используемыми в аэрозольном генераторе, а также способ создания аэрозоля и аэрозоль. Раскрытый в патенте № 5743251 аэрозольный генератор имеет значительные улучшения по сравнению с ранее известными аэрозольными генераторами, такими как используемые в ингаляторных устройствах. Желательно создать аэрозольный генератор, который является переносным и простым в использовании.
Согласно одному объекту данного изобретения аэрозольный генератор включает в себя проточный канал, такой как трубка, имеющая вход и выход, нагреватель, расположенный относительно проточного канала с возможностью нагревания по меньшей мере части проточного канала, источник материала, подлежащего испарению, при этом вход проточного канала соединен с источником материала, и управляемый клапан расположен между источником материала и каналом потока, причем клапан выполнен с возможностью открывания и закрывания для открывания и закрывания соединения между источником материала и выходом проточного канала. Предусмотрена система сжатия для обеспечения ввода материала, находящегося в источнике материала, в проточный канал из источника материала, когда клапан находится в открытом положении. Предусмотрен источник энергии для приведения в действие нагревателя и клапана, и предусмотрено устройство управления для управления подачей энергии от источника энергии в нагреватель и клапан.
Согласно другому объекту данного изобретения создан способ изготовления аэрозольного генератора. Согласно этому способу нагреватель устанавливают относительно проточного канала с возможностью нагревания канала потока, при этом проточный канал имеет вход и выход. Вход проточного канала соединен с источником материала, подлежащего испарению. Открываемый и закрываемый клапан предусмотрен между источником материала и каналом потока. Предусмотрена система сжатия для обеспечения ввода материала, находящегося в источнике материала, в проточный канал из источника материала, когда клапан находится в открытом положении. Клапан соединен с источником энергии для открывания и закрывания клапана. Нагреватель соединен с источником энергии. Источник энергии соединен с устройством управления для управления подачей энергии от источника энергии в нагреватель и клапан.
Согласно еще одному объекту данного изобретения создан способ создания аэрозоля. Согласно этому способу создают первый сигнал, указывающий на намерение пользователя создать аэрозоль, и передают в устройство управления. С помощью устройства управления и в ответ на первый сигнал подают второй сигнал в источник энергии для обеспечения открывания выполненного с возможностью открывания и закрывания клапана с помощью источника энергии, при этом клапан расположен между источником материала, подлежащего испарению, и проточным каналом, причем открывание клапана позволяет материалу из источника материала протекать из источника материала в проточный канал. Таким образом, материал из источника материала принудительно проходит из источника материала в проточный канал. С помощью устройства управления и в ответ на первый сигнал посылают третий сигнал в источник энергии для подачи энергии в нагреватель, расположенный относительно проточного канала с возможностью нагревания проточного канала. Материал из источника материала нагревается в проточном канале с помощью нагревателя до температуры испарения, так что материал испаряется и расширяется из выхода проточного канала.
Согласно данному изобретению создано также дозировочное устройство в ингаляторе, имеющем находящийся под давлением источник лекарственной жидкости и дозировочную камеру, соединенную с находящимся под давлением источником жидкости. Дозировочная камера имеет форму, обеспечивающую выдачу заданного объема жидкости в нагретый канал в ингаляторе.
Согласно одному варианту выполнения дозировочного устройства дозировочная камера является поворотным клапаном, включающим в себя высверленное отверстие и вытеснительный элемент, расположенный внутри отверстия. Вытеснительный элемент выполнен с возможностью перемещения из первого положения, когда жидкость заряжается в зарядную часть высверленного отверстия, во второе положение, когда заданный объем жидкости выталкивается из высверленного отверстия.
Согласно другому варианту выполнения дозировочного устройства дозировочное устройство включает в себя подающий канал, включающий в себя упругую часть. Дозировочная камера расположена в упругой части подающего канала. Упругая часть подающего канала сжимается для выталкивания заданного объема жидкости.
Согласно другому аспекту изобретения ингалятор предпочтительно включает в себя аэрозольный генератор, в котором проточный канал имеет вход и выход и находящийся под давлением источник жидкости, нагреватель расположен относительно проточного канала с возможностью нагревания по меньшей мере части проточного канала; и дозировочная камера соединена с находящимся под давлением источником жидкости и имеет форму, обеспечивающую выдачу заданного объема в проточный канал.
Согласно другому аспекту изобретения создан способ выдачи заданного объема лекарственной жидкости в ингаляторе, в котором ингалятор включает в себя дозировочное устройство, имеющее находящийся под давлением источник жидкости, который соединен с дозировочной камерой. Согласно этому способу дозировочную камеру заполняют из находящегося под давлением источника жидкости и заданный объем жидкости выталкивают из дозировочной камеры в нагреваемый проточный канал.
Краткое описание чертежей
Признаки и преимущества данного изобретения следуют из приведенного ниже подробного описания со ссылками на чертежи, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями и на которых изображено:
фиг.1 - аэрозольный генератор согласно варианту выполнения данного изобретения, в частичном разрезе на виде сбоку;
фиг.2 - блок-схема снабжаемых энергией компонентов аэрозольного генератора согласно варианту выполнения данного изобретения;
фиг.3 - аэрозольный генератор согласно второму варианту выполнения данного изобретения, в частичном разрезе на виде сбоку;
фиг.4 - аэрозольный генератор согласно третьему варианту выполнения данного изобретения, в частичном разрезе на виде сбоку;
фиг.5 - аэрозольный генератор согласно четвертому варианту выполнения данного изобретения, в частичном разрезе на виде сбоку;
фиг.6А-6С - стадии способа согласно другому аспекту данного изобретения, изготовления аэрозольного генератора согласно пятому варианту выполнения данного изобретения;
фиг.7 - разрез дозировочного устройства согласно данному изобретению;
фиг.8 - дозировочное устройство согласно данному изобретению;
фиг.9 - разрез дозировочного устройства, показанного на фиг.7, на виде спереди;
фиг.10 - разрез дозировочного устройства, показанного на фиг.8, на виде сбоку;
фиг.11А-11С - разрез другого дозировочного устройства согласно данному изобретению;
фиг.12 - разрез модифицированного дозировочного устройства согласно данному изобретению, на виде спереди;
фиг.13 - разрез части подающего канала, показанного на фиг.12, на виде сбоку.
Подробное описание
Аэрозольный генератор 21 согласно данному изобретению показан на фиг.1. Принципы работы аэрозольного генератора 21 и материалы, используемые в аэрозольном генераторе, предпочтительно являются аналогичными принципам действия и материалам, используемым в аэрозольном генераторе, раскрытом в патенте США № 5743251, полное содержание которого включается в данное описание.
Предпочтительным применением аэрозольного генератора 21 является применение в качестве ингаляционного устройства, такого как ингалятор для лекарств, таких как вещества для лечения астмы, болеутоляющие вещества или другие терапевтические вещества для лечения телесных заболеваний. Аэрозольный генератор 21 предпочтительно включает первый составной элемент компонент 23, который предпочтительно включает материал, который необходимо перевести в аэрозоль, и который предпочтительно выполнен с возможностью удаления после одного или заданного количества использований, соединенный с возможностью удаления со вторым составным элементом 25, который предпочтительно включает в себя, например, источник энергии и систему логических схем и который является предпочтительно постоянным в том смысле, что его можно повторно использовать с последовательно заменяемым первым составным элементом. Первый и второй составные элементы 23 и 25 выполнены с возможностью соединения друг с другом конец в конец или сторона к стороне. Однако, если желательно или необходимо, то аэрозольный генератор может быть выполнен как единое целое.
Первый составной элемент 23 предпочтительно включает в себя проточный канал в виде трубки 27, имеющей первый и второй концы 29, 31, и нагреватель 33, расположенный относительно трубки с возможностью нагревания трубки. Клапан 35 предусмотрен в трубке 27 или же между вторым концом 31 трубки и источником 37 материала, при этом клапан предпочтительно выполнен с возможностью открывания и закрывания для открывания и закрывания соединения между первым концом 29 трубки и источником материала. Клапан 35 может образовывать второй конец 29 трубки. Клапан 35 предпочтительно выполнен с возможностью электронного открывания и закрывания, предпочтительно в виде клапана соленоидного типа. Первый составной элемент 23 предпочтительно содержит источник 37 материала, подлежащего испарению. Первый составной элемент 23 предпочтительно содержит также систему 39 сжатия для принудительного ввода материала, содержащегося в источнике 37 материала, в трубку 27 из источника материала, когда клапан 35 находится в открытом положении.
Второй составной элемент 25 предпочтительно выполнен с возможностью присоединения и отсоединения от первого составного элемента 23 и включает в себя источник 41 энергии для нагревателя 33 и для клапана 35 и устройство 43 управления, такое как микрочип для управления подачей энергии в нагреватель и в клапан. Источник 41 энергии предпочтительно представляет собой батарею, более предпочтительно заряжаемый аккумулятор, однако, если желательно или необходимо, то источник энергии может быть неистощимым источником энергии, таким как обычная электрическая сеть. В международной публикации WO 98/17131 раскрыт контроллер энергии и способ работы электрической системы курения, в котором описаны источник энергии и устройство управления, в частности, для нагревателей, принципы действия и признаки которых применимы для данного изобретения, и содержание которой поэтому включается в данное описание.
Согласно WO 98/17131 энергию подводят к нагревателю в соответствии с заданной серией фаз, при этом каждой фазе придаются различные общие энергии на цели и заданные периоды времени для каждой фазы, так что обеспечивается тепловая обработка. Согласно WO 98/17131 контроллер выполнен с возможностью модуляции энергии в каждой фазе, так что энергия на цели поддерживается вне зависимости от внешних условий, таких как напряжение аккумуляторов или т.п. Предпочтительно вся жидкость, входящая в проточный канал, образованный трубкой 27, испаряется перед выходом из трубки 27. Можно использовать указанную выше модуляцию мощности внутри одной или более фаз энергетического цикла для обеспечения непрерывного испарения в широком диапазоне напряжения аккумуляторов, которые встречаются в разрядном цикле аккумуляторов.
Общая работа аэрозольного генератора 21 включает в себя создание пользователем сигнала, например нажатием на кнопку или выполнением другого действия, такого как ингалирование вблизи первого конца 29 трубки 27, для приведения в действие детектора обнаружения потока или детектора, обнаруживающего падение давления, сигнал от которого принимает устройство 43 управления. В ответ на этот сигнал устройство 43 управления предпочтительно управляет подачей энергии от источника 41 энергии в клапан 35, так что он открывается, и подачей энергии в нагреватель 33 для нагрева до желаемой рабочей температуры. В зависимости от применения и используемого оборудования может быть желательно или необходимо открыть клапан 35 перед или после подачи энергии в нагреватель 33.
После открывания клапана 35 система 39 сжатия вызывает введение материала из источника 37 материала в трубку 27. Материал в трубке 27 нагревается до температуры испарения, испаряется и расширяется из свободного конца 29 трубки. После выхода из трубки 27 испаряемый материал приходит в контакт с более холодным воздухом и конденсируется с образованием аэрозоля. После заданного периода времени устройство 43 управления предпочтительно автоматически закрывает клапан 35 и отключает подачу энергии в нагреватель 33.
После одного или более использований первый составной элемент 23 предпочтительно отделяют от второго составного элемента 25 и удаляют его, и присоединяют новый первый составной элемент ко второму составному элементу для дальнейшего использования.
Поскольку предпочтительным в настоящее время применением аэрозольного генератора 21 является использование в качестве ингалятора, то аэрозольный генератор предпочтительно имеет возможно меньшие размеры. Клапан 35 предпочтительно является микроклапаном. Более предпочтительно, клапан 35, нагреватель 33 и трубка 27 являются единым микроэлектронным устройством, выполненным на одном кристалле. В случае изготовления других элементов аэрозольного генератора 21 согласно изобретению в виде микроэлектронных устройств они могут быть также выполнены на одном кристалле вместе с клапаном 35, нагревателем 33 и трубкой 27 или на другом кристалле.
Согласно предпочтительному варианту выполнения источник 37 материала включает в себя гибкий контейнер 45, а система 39 сжатия включает в себя камеру 47, в которой расположен гибкий контейнер. Сжатый газ G предпочтительно герметизирован в камере 47 и окружает гибкий контейнер 45. Система 39 сжатия предпочтительно является так называемым сепра-контейнером типа, используемого, например, для выдачи гелевых кремов для бритья, заливочных компаундов и депиляторов, хотя при желании и необходимости можно использовать другие системы сжатия для подачи материала, такие как газы-вытеснители и ручные или автоматические насосы. Система сжатия типа сепра-контейнера является особенно предпочтительной, в частности, из-за ее способности выдерживать изменения окружающей температуры, а также изменения давления газа G, поскольку газ не истощается. Если желательно выдавать материал из источника 37 материала и клапан 35 открыт, то давление газа G, которое предпочтительно примерно на две атмосферы (около 30 фунтов на квадратный дюйм) больше чем окружающее давление, сжимает гибкий контейнер 45, заставляя материал входить в трубку 27 через второе отверстие 31 трубки, соединенной с источником материала. Предпочтительным газом G является азот из-за его доступности и относительно низкой стоимости, хотя подходят также различные другие газы и могут быть предпочтительными для частных применений.
Вытеснение материала из гибкого контейнера 45 означает, что в камере 47 образуется больше пространства, что означает, что газ G, заключенный в камере, занимает больший объем. Размер гибкого контейнера 45 относительно размера камеры 47 предпочтительно выбирают так, чтобы давление газа G было примерно на 10% ниже, когда гибкий контейнер пуст, чем когда гибкий контейнер полностью заполнен.
Может быть предусмотрен датчик 48 давления для измерения давления газа G в камере 47. Как показано на фиг.2, датчик 48 давления выполнен с возможностью передачи сигнала, представляющего давление в камере 47, в устройство 43 управления. Устройство 43 управления, в свою очередь, выполнено с возможностью управления источником 41 энергии для регулирования периода времени, в течение которого энергия подается на клапан 35, и если желательно или необходимо, в нагреватель 33, в ответ на сигнал от датчика давления. Таким образом, падения давления в камере 47, которые могут быть результатом уменьшения скорости, с которой материал выдается из источника 45 материала, могут быть компенсированы за счет выдачи материала в течение несколько более длительных периодов времени, т.е. за счет удержания клапана 35 открытым несколько дольше, и если желательно или необходимо, сохранения подачи энергии в нагреватель 33.
Сигнал в устройство 43 управления на подачу энергии в клапан 35 и нагреватель 33, и при наличии в другие устройства аэрозольного генератора 21 предпочтительно подается пользователем аэрозольного генератора. Хотя сигнал может быть подан, например, нажатием на кнопку, поворотом рукоятки или включением переключателя, предпочтительная система подачи сигнала основана на создании пользователем какого-либо потока воздуха вблизи свободного конца 29 трубки 27, например, с помощью ингалирования у мундштука 49 аэрозольного генератора. Аэрозольный генератор 21 предпочтительно включает в себя устройство 51 обнаружения потока воздуха для определения наличия заданной скорости потока воздуха вблизи первого конца 29 трубки 27. Устройство 51 обнаружения потока воздуха предпочтительно выполнено с возможностью передачи сигнала в устройство 43 управления для указания наличия заданной скорости потока воздуха, что может указывать на то, что пользователь вдыхает у открытого конца 53 мундштука 49, и контроллер предпочтительно выполнен с возможностью управления источником энергии для подачи энергии в клапан 35 и нагреватель 33, а также в другие элементы в ответ на сигнал от устройства обнаружения потока воздуха. Как показано на фиг.1, устройство 51 обнаружения потока воздуха предпочтительно расположено поперек и выше по потоку от первого конца 29 трубки 27, так что устройство обнаружения потока воздуха обеспечивает наличие адекватной подачи потока воздуха для создания и эффективной доставки аэрозоля из испаренного материала при его расширении из свободного конца трубки.
Когда аэрозольный генератор 21 является устройством, состоящим из нескольких частей, устройство 51 обнаружения потока воздуха предпочтительно постоянно соединено со вторым составным элементом 25 и, таким образом, предпочтительно является постоянным составным элементом, т.е. его не удаляют. Однако, если желательно или необходимо, то устройство 51 обнаружения потока воздуха может быть удаляемым элементом, образующим часть первого составного элемента 23 и может быть разъемно соединено, например, через электрический разъем с устройством 43 управления.
Мундштук 49 предпочтительно имеет открытый конец 53. Трубка 27 предпочтительно расположена в мундштуке 49 и первый конец 29 трубки предпочтительно расположен внутри мундштука на расстоянии от открытого конца 53 для обеспечения полного смешивания испаряемого материала, выходящего из первого конца трубки, с окружающим воздухом для образования аэрозоля. Для обеспечения адекватной подачи воздуха для смешивания с испаряемым материалом, а также для обеспечения адекватной подачи воздуха для обеспечения вдыхания пользователя у мундштука и приведения в действие устройства 51 обнаружения потока воздуха первый конец трубки предпочтительно расположен в мундштуке 49 между вентиляционными отверстиями 55 и открытым концом 53 мундштука. Вентиляционные отверстия 55 предпочтительно расположены относительно трубки 27, предпочтительно вблизи конца 29 так, что воздух, проходящий через вентиляционные отверстия, не оказывает или оказывает минимальное охлаждающее воздействие на трубку. Трубка 27 может быть, естественно, изолирована от воздуха, проходящего через вентиляционные отверстия 55, например, путем расположения изоляционного материала или концентричной трубки 56 (показана пунктиром) или т.п. вокруг трубки для отвода воздуха от трубки.
В качестве альтернативного решения или дополнительно к использованию устройства 51 обнаружения потока воздуха для передачи сигнала в устройство 43 управления можно использовать, как показано пунктиром на фиг.2, устройство 57 обнаружения падения давления для обнаружения появления заданного падения давления вблизи первого конца 29 трубки 27. Устройство 57 обнаружения падения давления предпочтительно выполнено с возможностью передачи сигнала в устройство 43 управления для указания возникновения заданного падения давления, что может указывать на вдыхание пользователя у открытого конца 53 мундштука 49, и устройство 43 управления выполнено с возможностью управления источником 41 энергии для подачи энергии в клапан 35 и нагреватель 33 и в любое другое снабжаемое электрической энергией устройство, в ответ на сигнал от устройства обнаружения падения давления.
Подходящим устройством обнаружения падения давления является приводимый в действие струей воздуха датчик в виде кремниевого датчика модели 163PC01D35, производимого отделением MicroSwitch фирмы Honeywell, Inc., Freeport, III., или базовый сенсорный элемент SLP004D 0-4" Н2О, производимый фирмой SenSym, Inc., Milpitas, Calif. Для использования в аэрозольном генераторе 21 пригодны также другие устройства обнаружения потока, такие как проволочные термоанемометры. Использование устройства 51 обнаружения потока воздуха по сравнению с устройством обнаружения падения давления является в настоящее время предпочтительным для применения в ингаляторах, поскольку считается, что пользователям легче приводить в действие устройство обнаружения потока воздуха по сравнению с устройством обнаружения падения давления.
Ожидаемые в настоящее время применения устройства 21 создания аэрозоля включают применения для доставки лекарственных веществ. Для таких применений, а также в других случаях применения с использованием устройства 21 создания аэрозоля устройство 43 управления может включать в себя таймер 59 для контролирования частоты, с которой устройство управления управляет источником 41 энергии для подачи энергии в клапан 35 и нагреватель 33, а также в другие составные элементы. Таким образом, устройство 21 создания аэрозоля может автоматически ограничивать частоту, с которой пользователь может приводить в действие устройство создания аэрозоля, упрощая тем самым предотвращение возможного неправильного использования или передозировок. Кроме того, для помощи медперсоналу при лечении пациентов аэрозольный генератор 21 может быть соединен с устройством 61 дистанционного управления, находящимся на удалении от устройства 43 управления. Устройство 61 дистанционного управления предпочтительно выполнено с возможностью регулирования таймера 59 для регулирования частоты, с которой устройство 43 управления управляет источником 41 энергии для подачи энергии в клапан 35 и нагреватель 33, а также в другие составные элементы. Таким образом, если медперсонал желает увеличить или уменьшить частоту, с которой пользователь может приводить в действие аэрозольный генератор, то медперсонал может выполнять это, находясь на некотором расстоянии от пользователя. Таким образом, пользователи, которым в противном случае было бы необходимо лично обращаться к медперсоналу для изменения графика лечения, получают большую свободу передвижения.
Устройство 43 управления и, если предусмотрено, устройство 61 дистанционного управления могут быть также выполнены с возможностью обеспечения регулирования или дистанционного регулирования других снабжаемых энергией составных компонентов генератора 21 аэрозоля, например длительности времени открывания клапана 35 и длительности времени подачи энергии в нагреватель от источника 41 энергии. Таким образом, можно увеличивать и уменьшать дозировки, а также регулировать условия работы аэрозольного генератора 21 для сохранения той же работы, когда, например, давление газа G в камере 47 падает или уменьшается количество подачи энергии из источника 41 энергии, например, когда аэрозольный генератор используют при различных температурах, при расходовании материала в гибком контейнере 45, или уменьшается заряд аккумуляторов, образующих источник энергии.
Таймер 59 устройства управления предпочтительно соединен с индикатором 63, таким как зуммер или источник света, образующим часть таймера или же, например, электрически соединенным с таймером, указывающим на готовность устройства 43 управления управлять источником 41 энергии для подачи энергии в клапан 35 и нагреватель 33 и другие компоненты. Когда, например, аэрозольный генератор 21 используется для амбулаторной медикаментозной терапии, индикатор 63 служит для напоминания пользователю, что пришло время лечения. Индикатором 63 можно также, если желательно или необходимо, управлять с помощью устройства 61 дистанционного управления. Индикатор 63 можно также использовать для указания пользователю времени с момента приведения в действие аэрозольного генератора 21, например, когда аэрозольный генератор используется в качестве ингалятора и пользователь должен задерживать свое дыхание в течение некоторого времени после ингаляции, при этом индикатор 63 указывает, когда истек этот период времени.
Аэрозольный генератор 21 может также включать в себя дисплей 65, например дисплей на жидких кристаллических диодах, для отображения информации, такой как количество раз управления устройством 43 управления источником 41 энергии для подачи энергии в клапан и нагреватель, дисплей 65 может отображать, например, количество раз приведения в действие аэрозольных генератора 21, т.е. 1, 2 или 3, или количество оставшихся раз применения, что может основываться, например, на размере источника 37 материала и количестве материала, выдаваемом каждый раз при открывании и закрывании клапана 35, или на сроке службы источника 41 энергии, например, на остаточном заряде аккумуляторов. Тот же или дополнительный дисплей можно использовать для отображения другой информации, такой как давление в камере 47 сжатия и уровень энергии источника 41 энергии. Кроме того, аэрозольный генератор 21 может быть оборудован различными датчиками и дисплеями для обеспечения обратной связи для отображения на дисплее 65, с целью, например, обучения пользователя правильному использованию аэрозольного генератора в качестве ингалятора, такими как датчики для измерения объема и длительности ингаляции после завершения ингаляции, а также для обеспечения обратной связи во время ингаляции для обеспечения оптимального использования ингалятора. Дисплей 65 предпочтительно управляется устройством 43 управления и снабжается энергией от источника 41 энергии.
Устройство 43 управления может быть выполнено с возможностью индивидуального программирования, например, фармацевтом для управления аэрозольным генератором 21 с целью выполнения медикаментозной терапии согласно рецепту, т.е. задаются количество лечения, частота и т.д., а также для ввода информации, которая предотвращает неправильное использование аэрозольного генератора.
Таким образом, можно использовать меньше типов аэрозольных генераторов 21 для широкого диапазона медикаментозной терапии. Конкретный аэрозольный генератор 21 можно предпочтительно оптимизировать для различных классов медикаментозной терапии и затем тонко настраивать, например фармацевтом, для специального лекарства или рецепта.
Аэрозольный генератор 21 можно также программировать для предотвращения использования после установленного периода времени. Таким образом, становится возможным исключение использования лекарств, срок годности которых истек. Это можно осуществить, например, за счет того, что аккумуляторы источника 41 энергии нельзя заменять, или посредством предусмотрения аккумуляторов и/или устройства управления, которые следят за датой и временем и исключают приведение в действие после определенной даты или времени.
Не вдаваясь в подробности теории, зависящей от выбора факторов, считающихся в настоящее время включающими в первую очередь скорость подачи энергии от источника 41 энергии в нагреватель 33, диаметр трубки 27 и материал, подлежащий испарению и подаче в виде аэрозоля, аэрозольный генератор 21 специально выполняется для создания аэрозоля, имеющего определенные желаемые характеристики. Для многих применений, в частности для медикаментозной терапии, аэрозольный генератор 21 согласно данному изобретению предпочтительно выполнен с возможностью создания аэрозоля, имеющего средний диаметр частиц менее 3 микрон, более предпочтительно менее 2 микрон, еще более предпочтительно между 0,2 и 2,0 микрон и еще более предпочтительно между 0,5 и 1,0 микрон. Не вдаваясь в подробности теории, зависящей от выбора факторов, считающихся в настоящее время включающими в первую очередь длину трубки 27, давление, с которым система 39 сжатия подает материал из источника 37 материала, и количество подачи энергии из источника 41 энергии, устанавливают скорость, с которой материал подается и испаряется в трубке 27. Аэрозольный генератор 21 обычно выполнен с возможностью подачи и испарения материала со скоростью больше 1 миллиграмма в секунду.
Может быть желательным создавать аэрозоль, образованный из различных жидких компонентов, которые в силу различных причин лучше всего держать раздельно до момента времени, в который желательно образовать аэрозоль. Как показано на фиг.3, в другом варианте выполнения аэрозольный генератор 121 дополнительно к признакам, описанным применительно к аэрозольному генератору 21, включает в себя предпочтительно в виде части модифицированного первого составного элемента 123 источник 137 второго материала в жидком виде, который подается в трубку 27 вместе с материалом из первого источника 37 материала. Источник 137 второго материала предпочтительно соединен с трубкой 27 в точке 171 перед нагревателем 33. Отдельный клапан 135 предпочтительно снабжается энергией от источника 41 энергии и управляется устройством 43 управления для обеспечения с помощью системы 39 сжатия принудительного ввода материала из источника 137 второго материала в трубку 27, когда клапан 35 находится в открытом положении. Клапан 35 и клапан 135, если желательно или необходимо, можно открывать и закрывать в различное время.
Источник 137 второго материала предпочтительно включает в себя второй гибкий контейнер 145. Система 39 сжатия предпочтительно включает в себя вторую камеру 147, в которой расположен второй гибкий контейнер 145, и второй сжатый газ G2, герметизированный во второй камере и окружающий второй гибкий контейнер. Сжатый газ G и второй сжатый газ G2 могут быть сжаты до различных давлений для обеспечения подачи материала и второго материала в трубку 27 с различными скоростями. Гибкий контейнер 45 и второй гибкий контейнер 145, если желательно или необходимо, могут быть расположены в одной и той же камере сжатия. Могут быть предусмотрены дополнительные источники материала и другие компоненты для создания аэрозоля, имеющего дополнительные компоненты.
Как показано на фиг.4, в третьем варианте выполнения аэрозольный генератор 221 может включать в себя предпочтительно в виде части модифицированного первого составного элемента 223 устройство или несколько устройств, которые по существу являются полностью параллельными устройству первого составного элемента, для обеспечения создания аэрозоля, образованного из двух или более составных элементов. Аэрозольный генератор 221 предпочтительно содержит вторую трубку 227, имеющую первый и второй концы 229, 231. Второй нагреватель 233 предпочтительно установлен относительно второй трубки 227 с возможностью нагревания трубки 227. Предусмотрен предпочтительно второй клапан 235 на второй трубке 227, выполненный с возможностью открывания и закрывания для открывания и закрывания соединения между первым и вторым концами 229 и 231 второй трубки. Предусмотрен источник 237 второго материала, подлежащего испарению, и второй конец 231 второй трубки 227 соединен с источником второго материала. Предусмотрена вторая система 239 сжатия для принудительного ввода материала из источника 237 второго материала во вторую трубку 227, когда второй клапан 235 находится в открытом положении. Если желательно или необходимо, то можно использовать систему 39 сжатия для принудительного ввода материала из источника 237 второго материала во вторую трубку 227. Источник 41 энергии предпочтительно снабжает энергией второй нагреватель 233 и второй клапан 235, а также все другие электрически питаемые составные элементы аэрозольного генератора, и устройство 43 управления управляет подачей энергии из источника энергии во второй нагреватель и второй клапан.
Аэрозольный генератор 221 предпочтительно содержит камеру 249, такую как мундштук. Первые концы 29 и 229 трубки 27 и второй трубки 227 предпочтительно расположены в камере 249 вблизи друг друга. Камера 249 предпочтительно имеет достаточные размеры и форму для обеспечения смешивания испаряемого материала и испаренного второго материала, которые выходят из трубки 27 и второй трубки 227, с окружающим воздухом, так что первый испаряемый материал и второй испаряемый материал образуют соответственно первый и второй аэрозоли, при этом первый и второй аэрозоли смешиваются друг с другом с образованием комбинированного аэрозоля, включающего в себя первый и второй аэрозоли.
В варианте выполнения, описанном применительно к фиг.1, комбинированный аэрозоль можно создавать посредством использования материала в источнике 37 материала, который включает в себя два или более компонентов, смешанных вместе, перед испарением материала. Хотя компоненты в источнике 37 материала могут быть двумя или более жидкостями, возможно также взвешивать твердые частицы в растворе жидкого материала, или растворить твердые частицы в жидком материале. Если желательно или необходимо, то твердые частицы, когда они взвешены в растворе, могут иметь больший средний диаметр, чем частицы материала в виде аэрозоля. Твердые частицы, когда они образуют часть аэрозоля, могут иметь больший средний диаметр, чем частицы материала в виде аэрозоля. Твердые частицы могут быть, естественно, взвешены в растворе жидких материалов в вариантах выполнения, описанных применительно к фиг.3 и 4.
Как указывалось выше, предпочтительная система 39 сжатия для аэрозольного генератора 21 содержит контейнер типа сепра. Аэрозольный генератор 321, имеющий альтернативную систему 339 сжатия, показан на фиг.5. В этом варианте выполнения источник 337 материала предпочтительно включает в себя вторую трубку 345, имеющую первый и второй концы 345а, 345b. Первый конец 345а второй трубки 345 соединен со вторым концом 31 трубки 27. Система 339 сжатия содержит камеру 347, наполненную сжатым газом G. Второй конец 345b второй трубки 345 расположен в камере 347 и открыт в камеру. Источник 337 материала, вторая трубка 345 и трубка 27 предпочтительно образуют часть модифицированного первого соединительного элемента 323.
Как показано на фиг.6А-6С, источник 337 материала предпочтительно заполнен материалом при первом открывании клапана 35 в трубке 27, затем погружают открытый второй конец 345b второй трубки 345 в жидкий материал L (фиг.6А). После того, как жидкий материал, в который погружена вторая трубка 345, заполнит вторую трубку, клапан 35 закрывают. Вторую трубку 345 извлекают из жидкого материала, при этом жидкий материал, который заполнил вторую трубку, остается во второй трубке вследствие закрывания клапана (фиг.6В), т.е. воздух не может проходить за жидкий материал во второй трубке. Затем вторую трубку 345 помещают в камеру 347, и в камере создается давление (фиг.6С). Когда клапан 35 открыт, давление в камере вынуждает жидкий материал во второй трубке 345 входить в трубку 27, где он может быть испарен с помощью нагревателя 33.
В способе изготовления аэрозольного генератора 21, описанного со ссылками на вариант выполнения, показанный на фиг.1, нагреватель 33 расположен относительно трубки 27 с обеспечением нагревания трубки. Второй конец трубки 27 соединен с источником 37 материала, подлежащего испарению. Открываемый и закрываемый клапан 35 предусмотрен для открывания и закрывания соединения между источником 37 материала и трубкой 27.
Предусмотрена система 39 сжатия для принудительного ввода материала из источника 37 материала в трубку 27, когда клапан 35 находится в открытом положении. Клапан 35 соединен с источником 41 энергии для открывания и закрывания клапана. Нагреватель 33 также соединен с источником 41 энергии. Источник 41 энергии соединен с устройством 43 управления для управления подачей энергии в нагреватель 33 и клапан 35, а также в другие составные элементы аэрозольного генератора.
Стадия создания системы 39 сжатия предпочтительно включает расположение источника 37 материала в камере 47 и создание в камере давления, предпочтительно около 2 атмосфер. Источник 37 материала предпочтительно включает в себя гибкий контейнер 45. Однако возможны также другие варианты выполнения. Например, как описано применительно к фиг.5 и 6А-6С, источник 337 материала может включать в себя вторую трубку 345, имеющую первый и второй концы 345а, 345b, при этом первый конец второй трубки соединен со вторым концом 31 трубки 27, а второй конец 345b второй трубки расположен в камере 345.
При изготовлении аэрозольного генератора 21 согласно данному изобретению, в частности, является предпочтительным, чтобы нагреватель 33, трубка 27, клапан 35, источник 37 материала и система 39 сжатия были расположены относительно друг друга с образованием первого составного элемента 23, а источник 41 энергии и устройство 43 управления были расположены относительно друг друга с образованием второго составного элемента 25, и чтобы второй составной элемент был выполнен с возможностью присоединения и отсоединения от первого составного элемента. Таким образом, второй составной элемент 25 можно изготавливать как постоянное устройство, при этом большинство или все более дорогие детали аэрозольного генератора соединены со вторым составным элементом, а первый составной элемент 23, который предпочтительно включает в себя расходуемые или менее дорогие составные элементы аэрозольного генератора, может быть одноразовым. Различные признаки аэрозольного генератора 21 могут быть предусмотрены для любого из элементов 23 и 25, если они кажутся подходящими для частного применения. Однако согласно рассматриваемому в настоящее время предпочтительному применению аэрозольного генератора в качестве медицинского ингаляторного устройства считается, что распределение признаков на составные элементы 23 и 25 правильно распределяет более или менее одноразовые признаки.
Аэрозольный генератор 21 предпочтительно используется при создании пользователем первого сигнала, указывающего на намерение пользователя использовать аэрозольный генератор, для устройства 43 управления. Первый сигнал может создаваться пользователем путем нажатия на кнопку 58 (показана на фиг.2 пунктиром), однако, в частности, когда аэрозольный генератор используется в качестве устройства для ингаляции, предпочтительно, чтобы первый сигнал создавался с помощью приводимого в действие вдыханием устройства, такого как датчик 53 обнаружения падения давления или, что более предпочтительно, датчика 51 обнаружения потока воздуха.
Устройство 43 управления в ответ на первый сигнал передает второй сигнал в источник 41 энергии для подачи энергии для открывания открываемого и закрываемого клапана 35. Клапан 35 предпочтительно расположен между трубкой 27 и источником 37 материала. Открывание клапана 35 позволяет материалу из источника 37 материала протекать из источника материала в трубку 27.
Материал из источника 37 материала принудительно течет из источника материала в трубку 27 предпочтительно с помощью системы сжатия. Источник 37 материала предпочтительно включает в себя гибкий контейнер 45, и материал, находящийся в контейнере, принудительно вытекает из источника материала с помощью системы 39 сжатия. Система 39 сжатия предпочтительно включает в себя камеру 47, наполненную под давлением газом G, и в которой расположен гибкий контейнер 45. В альтернативном варианте выполнения, как описано применительно к фиг.5 и 6А-6С, источник 337 материала включает в себя вторую трубку 345, имеющую первый и второй концы 345а, 345b. Первый конец 345а второй трубки 345 соединен со вторым концом 31 трубки 27, и материал, находящийся в источнике 337 материала, принудительно вытекает из источника материала с помощью системы 339 сжатия. Система 339 сжатия включает в себя камеру 347, наполненную под давлением газом G, и в которой расположен второй конец 345b второй трубки 345.
В ответ на первый сигнал устройство 43 управления передает третий сигнал в источник 41 энергии для подачи энергии в нагреватель 33, расположенный относительно трубки 27 с возможностью нагревания трубки 27. Материал из источника 37 материала нагревается в трубке 27 нагревателем 33 до температуры испарения, так что материал испаряется и выходит из первого конца 29 трубки.
Аэрозольный генератор согласно данному изобретению предпочтительно сконструирован в соответствии с определенными принципами конструирования, которые признаны изобретателями. Эти конструктивные взаимосвязи позволяют конструировать аэрозольный генератор с определенной устойчивостью, в частности, относительно окружающей температуры и изменений давления в контейнере, так что возможно обеспечить по существу постоянную скорость подачи аэрозоля. Не вникая в теорию, одна взаимосвязь относится к скорости (D), с которой подается аэрозоль, которая рассматривается как по существу линейно зависимая от давления, действующего на жидкость, подлежащую испарению, т.е. давления (Р), согласно зависимости D=k1P1, где k является по существу постоянной и зависит от факторов конструкции, присущих конкретному аэрозольному генератору.
Устройство 43 управления может быть выполнено программируемым для обеспечения того, чтобы по мере падения давления газа G происходили определенные изменения в работе для компенсации этих изменений. Например, по мере уменьшения давления газа G подача того же количества материала требует большего времени. В соответствии с этим устройство 43 управления может быть запрограммировано, например, на удерживание клапана 35 в открытом положении в течение более длительного времени. Не вдаваясь в подробности теории, в случае, когда проточный канал содержит круглое отверстие капиллярной трубки, для заданной скорости D подачи аэрозоля диаметр d трубки должен выбираться с учетом влияния диаметра трубки на размер частиц.
Желательно, чтобы ингалятор поставлял пользователю точно повторяемый объем лекарственных веществ. При разработке ингалятора, который работает за счет испарения жидкости, подаваемой в нагреваемый канал, такой как трубка, желательно подавать повторяемый и точный объем в нагреваемую трубку. Таким образом, дозировочное устройство для использования в ингаляторе согласно изобретению предпочтительно выполнено с возможностью надежной подачи известного объема жидкости в создающую аэрозоль часть ингалятора (т.е. в нагреваемую трубку).
Согласно одному варианту выполнения изобретения создан ингалятор, в котором одна или более частей, контактирующих с лекарственной жидкостью, удаляются после конкретного количества выданных доз ингаляции (например, 200). Таким образом, желательно, чтобы дозировочное устройство для такого ингалятора имело простую и экономичную по стоимости конструкцию, содержащую минимальное количество смачиваемых частей.
Дозировочное устройство согласно предпочтительному варианту выполнения данного изобретения включает в себя находящийся под давлением источник лекарственной жидкости и дозировочную камеру, которая обеспечивает выдачу точного и повторяемого объема жидкости. Дозировочное устройство предпочтительно включает в себя небольшое количество смачиваемых частей и просто в изготовлении.
Для лучшего понимания изобретения ниже приводится подробное описание со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны примеры выполнения данного изобретения.
На фиг.7 схематично показан ингалятор 401, включающий в себя пример выполнения дозировочного устройства 403. В этом примере поворотный клапан 405 в корпусе 406 содержит дозировочную камеру 407. Поворотный клапан 405 расположен между находящимся под давлением источником 408 жидкости и нагреваемым проточным каналом, содержащим трубку 409, в которой испаряется жидкость для создания аэрозоля для ингаляции пользователем. Трубка 409 может нагреваться с помощью подходящей системы. На фиг.7 показан в качестве примера источник 411 энергии и электрические проводники 413 для нагревания трубки 409 с помощью нагревателя (не изображен).
В этом примере дозировочная камера 407 в поворотном клапане включает в себя высверленное отверстие 415, содержащее скользящий или "плавающий" поршень 417. Первое и второе отверстия 419, 421 на каждом конце высверленного отверстия 415 могут иметь диаметры, меньше чем диаметр поршня 417, так что поршень 417 заключен внутри высверленного отверстия 415. Однако поршень 417 может удерживаться в высверленном отверстии 415 с помощью подходящей системы, такой как имеющие подходящие размеры проточные каналы в корпусе 406, которые удерживают поршень в высверленном отверстии. Предпочтительный объем образован в виде разницы между объемом высверленного отверстия 415 и объемом поршня 417.
В соответствии с этой системой заданный объем подается при каждом ходе поршня 417. Например, находящаяся под давлением жидкость входит в первое отверстие 419 в поворотном клапане и перемещает скользящий поршень 417 из первого положения, где скользящий поршень 417 находится смежно с первым отверстием в высверленном отверстии, во второе положение, где скользящий поршень 417 находится смежно со вторым отверстием 421, загружая тем самым заданный объем жидкости в поворотный клапан 405. Когда поворотный клапан 405 поворачивается для соединения второго отверстия 421 высверленного отверстия с находящимся под давлением источником 408 жидкости, то скользящий поршень 417 перемещается под давлением жидкости из первого положения во второе положение для выталкивания заданного объема из первого отверстия 419 в нагреваемую трубку 409 и загрузки нового заданного объема через второе отверстие 421 в поворотный клапан 405. Таким образом, в показанном на фиг.7 примере каждый поворот на 180° поворотного клапана 405 выдавливает заданный объем жидкости и загружает следующий заданный объем жидкости. Поворотный клапан может вращаться с помощью любой подходящей техники, например вручную при приведении в действие нажимной кнопки, соединенной с подходящим передаточным механизмом или соединением, или электронно, например путем приведения в действие переключателя, который приводит в действие электродвигатель, соединенный с клапаном. Исполнительный механизм с нажимной кнопкой более подробно описан применительно к дозировочному устройству, показанному на фиг.9 и 10.
Для предотвращения утечки жидкости поршень 417 предпочтительно включает в себя одно или более скользящих уплотнений, таких как кольца 425 круглого сечения, которые также отделяют загрузочную сторону поршня от стороны выдавливания поршня 417. Другие средства герметизации загрузочной стороны поршня 417 от стороны выдавливания поршня 417 также находятся внутри объема изобретения. Например, поршень 417 может иметь такую конструкцию и/или быть выполненным из материала, который обеспечивает одну или более секций, которые сопряженно охватывают высверленное отверстие для скользящего отделения стороны выдавливания от загрузочной стороны.
Заданный объем определяется разницей между объемом скользящего поршня 417 и объемом высверленного отверстия 415. Например, объем в 5 мкл может поставляться поршнем, имеющим диаметр 0,093 дюйма (2,4 мм) и ходом 0,048 дюйма (1, 2 мм) внутри высверленного отверстия 415. Заданный объем можно модифицировать с помощью изменения одного размера дозировочной камеры 407. Например, заданный объем можно увеличивать за счет укорачивания поршня 417 или увеличения длины высверленного отверстия 415, увеличивая тем самым ход поршня 417. В соответствии с этим заданный объем можно просто и недорого модифицировать для приспособления к детским дозам ингаляции и к взрослым дозам ингаляции, а также для изменения доставляемого объема, необходимого для различной медикаментозной терапии.
Согласно модифицированному варианту выполнения поршень может быть заменен гибкой диафрагмой 427, закрепленной внутри высверленного отверстия 415. Пример поворотного клапана такого вида схематично показан на фиг.8, в котором объем на одной стороне высверленного отверстия выдавливается, когда диафрагма 427 перемещается жидкостью из находящегося под давлением источника 408 жидкости, заполняющей другую сторону высверленного отверстия. Заданный объем определяется объемом высверленного отверстия 415 на стороне выдавливания диафрагмы 427, вытесняемым диафрагмой 427. Преимуществом применения вытеснительного элемента в виде диафрагмы заключается в том, что имеется меньшая вероятность прохождения находящейся под давлением жидкости мимо вытеснительного элемента или неправильной работы вытеснительного элемента в результате неполного перемещения в канале.
Желательно, чтобы находящийся под давлением источник 408 жидкости сохранял по существу постоянное давление по мере расходования жидкости из находящегося под давлением источника 408. Т.е. предпочтительно, чтобы происходило незначительное изменение давления жидкости, подаваемой из источника 408 между подачей первого объема и подачей последнего объема. В источнике 408 жидкости давление может создаваться любым подходящим образом. Например, как показано на фиг. 7 и 8, может использоваться упругий элемент, такой как пружина 429, для нажимания поршнем 431 на жидкость. В качестве альтернативного решения поршень 431 может поджиматься сжатым газом к жидкости или к жидкости, находящейся в герметичном сжимаемом мешке. Когда используется механизм из поршня и пружины для создания давления в источнике жидкости, то ход поршня предпочтительно мал по сравнению с объемом жидкости, содержащейся в источнике, для минимизации изменения давления по мере расходования жидкости.
Пример выполнения механизма для приведения в действие поворотного клапана 405 показан на фиг.9 и 10, где поворотный клапан 405 можно приводить в действие с помощью нагруженной пружиной нажимной кнопки 435. Каждый раз при нажатии нагруженной пружиной нажимной кнопки 435 поворотный клапан 405 поворачивается примерно на 180°, выдавливая тем самым заданный объем жидкости из высверленного отверстия 415. Кнопочный механизм включает в себя нагруженную пружиной нажимную кнопку 435, соединенную с возможностью поворота с храповым рычагом 437. Ближний конец 439 храпового рычага 437 соединен с возможностью поворота с нажимной кнопкой 435, а дальний конец 441 храпового рычага 437 находится в зацеплении со штифтом 443 первой шестерни 445 с помощью выемки 447 на дальнем конце 441 храпового рычага 437. Первая шестерня включает в себя шесть штифтов 443 на угловом расстоянии 60° друг от друга. При нажатии на кнопку 435 храповой рычаг 437 прикладывает усилие к одному из шести штифтов 443, толкая первую шестерню в направлении часовой стрелки. Пружина 449 соединена одним концом с частью ингалятора, которая неподвижна относительно перемещения храпового рычага 437. Другой конец пружины 449 соединен с храповым рычагом 437 и оттягивает храповой рычаг 437 обратно в исходное положение после отпускания кнопки 435. Выемка 447 на дальнем конце 441 храпового рычага 437 в этом случае располагается смежно со следующим штифтом первой шестерни 445.
Первая шестерня 445 находится в зацеплении со второй шестерней 451, которая находится на оси 452, соединенной с поворотным клапаном 405. При повороте оси 452 канал 415 поворачивается относительно источника 408 жидкости. Например, первая шестерня 445 имеет 60 зубцов, а вторая шестерня - 20 зубцов, так что когда первая шестерня поворачивается на 60°, то вторая шестерня 451 поворачивается на 180°.
Желательно синхронизовать нагревание проточного канала в аэрозольном ингаляторе капиллярного типа с выдавливанием заданного объема жидкости, так чтобы эффективно испарять жидкость в проточном канале. Устройство синхронизации, например, включает в себя пару контактов или кулачковых поверхностей 453 на второй шестерне 451 для создания выступающих концов 455, расположенных на угловом расстоянии 180° друг от друга. Нагруженный пружиной электрический контакт или переключатель 457 соединен с нагревательным устройством (не изображено) для проточного канала. Нагруженный пружиной электрический контакт или переключатель 457 включается каждый раз при вхождении в контакт с концом поверхности 457. Таким образом, согласно этому варианту выполнения каждый поворот на 180° оси 452, несущей поворотный клапан 405, приводит к выталкиванию заданного объема, загрузке заданного объема и включению нагревательного устройства для нагревания присоединенного проточного канала.
Как указывалось выше применительно к варианту выполнения, показанному на фиг.7, желательно сохранять постоянное давление в находящемся под давлением источнике жидкости. На фиг.9 показан в качестве примера механизм, минимизирующий уменьшение давления при расходовании жидкости источника. В этом примере дозировочная камера 407 соединена с возможностью прохождения жидкости с источником 408, включающим в себя два резервуара 459 находящейся под давлением жидкости. Каждый резервуар 459 имеет нагруженный пружиной поршень 461, который проходит меньшее расстояние при выдаче всего объема источника, чем в одной системе из поршня и пружины, имеющих ту же площадь поперечного сечения, что и в одной из двух систем из поршня и пружины. Таким образом, можно минимизировать разницу давлений, оказываемых на жидкость в исходном наполненном состоянии и в последующем израсходованном состоянии.
Другой пример выполнения дозировочного устройства 463 согласно данному изобретению схематично показан на фиг.11-13. В этом примере выполнения дозировочная камера 464 является частью подающего канала 465, имеющего упругую часть 467. Источник 469 лекарственной жидкости соединен с возможностью прохождения жидкости с подающим каналом 465. Упругая часть 467 подающего канала 465 деформируется для выдавливания заданного объема жидкости в подающий канал 469.
На фиг.11А-11С схематично показан вариант выполнения дозировочного устройства 463 согласно данному изобретению. В этом примере выполнения подающий канал 465 образован упругой трубкой 471. Упругая трубка 471 может быть выполнена из силикона или других известных упругих материалов. Первый деформирующий элемент, такой как прижимной ролик 473 деформирует упругую трубку 471, так что предотвращается прохождение жидкости через трубку за ролик 473 в направлении потока. Выше по потоку от первого деформирующего элемента 473 имеется второй деформирующий элемент, такой как дозировочный ролик 475. Дозировочный ролик 475 выполнен так, что он проходит заданный путь 477. По меньшей мере на части пути 477 дозировочный ролик 475 действует как вытеснительный элемент, когда он приходит в контакт с упругой трубкой 471 для деформации части упругой трубки 471 и оказывает давление на содержащуюся в ней жидкость. Одновременно прижимной ролик 473 перемещается на достаточное расстояние для обеспечения выдавливания заданного объема жидкости из трубки 471. Прижимной ролик 473 может отводиться или подниматься за счет давления, создаваемого дозировочным роликом 475 или с помощью подходящей механической системы наподобие систем, показанных на фиг.12 и 13.
Заданный объем определяется внутренним диаметром упругой трубки 471, которая герметизируется и опорожняется с помощью дозировочного ролика 475. Также как и в других примерах, иллюстрирующих данное изобретение, заданный объем можно изменять посредством изменения одного размера дозировочного устройства. Например, для увеличения заданного объема можно увеличить внутренний диаметр упругой трубки 471 или путь ролика 475.
Преимуществом этого примера выполнения дозировочного устройства 463 является то, что жидкость можно изолировать в упругой трубке, исключая тем самым непосредственный контакт с движущимися частями. В предназначенных для повторного применения ингаляторах источник жидкости может быть выполнен с возможностью замены на баллончик, имеющий подающий канал 465, соединенный с ним, после того как израсходованный источник жидкости выдаст предписанное количество раз дозированных объемов.
Другой пример выполнения дозировочного устройства 463 согласно данному изобретению схематично показан на фиг.12 и 13. В этом примере выполнения источник 469 жидкости сдавливается пружиной 479, соединенной с поршнем 481. Дозировочная камера 483 является частью подающего канала 485, который включает в себя упругую часть 487. Упругая часть подающего канала 485 выполнена из упругого листа 489 (смотри фиг.13), герметизированного на части подающего канала 485. Упругий лист 489 может быть выполнен из силикона или другого подходящего упругого материала.
В показанном примере выполнения колесо 491, включающее пять роликов 493, расположено смежно с упругой частью 487 подающего канала 485. Каждый ролик 493 находится на угловом расстоянии 72° от смежных роликов. Колесо 491 установлено смежно с упругой частью 487 подающего канала 485, так что при повороте колеса 491 выпуклые поверхности роликов 493 деформируют упругий лист 489 в вогнутую поверхность подающего канала 485.
Как показано на фиг.12 и 13, часть подающего канала между роликами 493, находящимися в контакте с листом 489, образует дозировочный объем жидкости, подлежащей подаче в ингалятор. При повороте колеса 4091 на 72° ролики 493, находящиеся в контакте с упругим листом 489, перемещают жидкость, находящуюся в подающем канале 485, между роликами в направлении потока для подачи в распылительный механизм ингалятора. Находящийся под давлением источник 469 жидкости заполняет канал 485, когда ролики проходят за вход 484 дозировочной камеры 483. Таким образом, заданный объем жидкости принудительно проталкивается через подающий канал в нагреваемый проточный канал ингалятора, который выталкивает испаряемую жидкость для образования струи аэрозоля. Объем подающего канала, расположенный между двумя смежными роликами, определяет заданный объем и зависит от расстояния между смежными роликами 493 на колесе 491. В показанном на фиг.12 и 13 варианте выполнения дозированный объем выталкивается при каждом повороте колеса 491 на 72° .
Колесо 491 поворачивается на оси 495, которую можно поворачивать вручную или с помощью механического или электромеханического механизма. Например, ось 495 можно поворачивать с помощью обычного пружинного часового механизма 497. Согласно этому варианту выполнения можно управлять скоростью потока выдавливаемой жидкости дополнительно к заданному объему. Часовой механизм 497 управляет периодом времени и скоростью, с которой колесо 491 поворачивается на заданное расстояние. Таким образом, можно с заданной скоростью дозировать заданный объем.
Компоненты дозировочной камеры согласно данному изобретению могут быть изготовлены с использованием обычной технологии литья под давлением. Компоненты можно формировать из пластичных полимеров или других материалов, известных как подходящие для применения в ингаляторах.
Согласно данному изобретению, может быть создано дозировочное устройство, которое выдает повторяемый, точный объем медикаментозной жидкости в ингалятор. Дополнительно к этому, дозировочное устройство, согласно данному изобретению, имеет мало смачиваемых частей и просто в изготовлении. В соответствии с этим, дозировочное устройство, согласно данному изобретению, хорошо подходит для использования в ингаляторах и, в частности, нагреваемых капиллярных аэрозольных ингаляторах.
Хотя данное изобретение иллюстрировано и описано применительно к предпочтительному варианту выполнения, очевидно, что возможны вариации и изменения без отхода от изобретения, сформулированного в формуле изобретения. Например, аэрозольный генератор может включать в себя системы для приведения в действие клапана 35 вручную, т.е. вместо приведения в действие посредством обнаружения потока воздуха или падения давления, при этом контроллер 43 выполнен с возможностью выполнения предусмотренного графиком цикла нагревания после получения сигнала, указывающего на приведение в действие клапана. Такие системы могут дополнительно содержать устройства (электрические или механические) для удерживания клапана 35 в открытом положении в течение заданного периода времени после приведения его в действие вручную. Кроме того, мундштук является необязательным и не должен составлять часть ингаляторов или других устройств, использующих аэрозольный генератор, согласно изобретению.
Реферат
Аэрозольный генератор включает в себя проточный канал, имеющий вход и выход; нагреватель, расположенный относительно проточного канала с возможностью нагревания проточного канала; источник материала, подлежащего испарению, соединенный с входом проточного канала; клапан для открывания и закрывания соединения между источником материала и входом проточного канала; и систему сжатия, которая вынуждает материал, находящийся в источнике материала, входить в проточный канал из источника материала, когда клапан находится в открытом положении. Аэрозольный генератор дополнительно содержит источник энергии для приведения в действие нагревателя и клапана и устройство управления для управления подачей энергии из источника энергии в нагреватель и клапан. Дозировочное устройство в ингаляторе включает в себя находящийся под давлением источник медикаментозной жидкости и дозировочную камеру, выполненную с возможностью подачи заданного объема жидкости в нагреваемый проточный канал в ингаляторе. Технический результат - повышение эффективности доставки вещества в легкие пациента. 5 с. и 27 з.п. ф-лы, 13 ил.
