Диспергатор

(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ЗИГФРИД ГЕНЕРИКС ИНТЕРНЭШНЛ АГ (CH) Диспергатор для порошкового ингалятора содержит мундштук (10) с кольцевым каналом (12) для подачи потока частиц. Кольцевой канал имеет осевое входное отверстие (14) и осевое выходное отверстие (16), к которому примыкает кольцеобразная отклоняющая камера (18), в которой аксиально входящий поток частиц отклоняется преимущественно в радиальном направлении. К отклоняющей камере (18) в осевом направлении примыкает вращательная камера (20) с кругообразной периферийной стенкой и осевым выходным отверстием (24). К осевому выходному отверстию (24) вращательной камеры (20) примыкает, в частности, вогнуто-расширяющийся выпускной канал (30). 014837 Изобретение относится к диспергатору для порошкового ингалятора. Такие диспергаторы, в принципе, известны и служат для диспергирования аэрозоли, причем аэрозоль состоит из смеси действующего вещества и вещества-носителя, например лактозы. Вещество-носитель служит, главным образом, для того, чтобы контролировать физические свойства состава, например его текучесть. При этом тонкое действующее вещество в основном пристает к поверхности грубого вещества-носителя. Существующие между частицами вещества-носителя и действующего вещества или между агломератами частиц действующего вещества адгезионные силы должны преодолеваться во время ингаляции, чтобы создать высокую долю проникающих в легкие частиц действующего вещества. Необходимая при этом энергия может быть сообщена в диспергаторе. У известных диспергаторов силы сдавливания или турбулентности либо их комбинация используются для диспергирования. Также известно диспергирование с помощью отражательных стенок и дополнительных приточных каналов. Задачей изобретения является создание диспергатора, который был бы предельно компактным,конструктивно простым, с помощью которого можно было бы без потери силы всасывания создать как можно более высокую фракцию мелких частиц. Эта задача решается посредством признаков п.1 формулы и, в частности, посредством диспергатора, содержащего мундштук, в котором выполнен кольцевой канал для подачи потока частиц. При этом кольцевой канал имеет осевые входное и выходное отверстия для подачи потока частиц, состоящего из смеси действующего вещества и вещества-носителя. Согласно изобретению к осевому выходному отверстию кольцевого канала примыкает кольцеобразная отклоняющая камера, в которой аксиально входящий поток частиц отклоняется преимущественно в радиальном направлении. Одновременно в этой отклоняющей камере может быть достигнуто ускорение потока частиц, так что он кругообразно вращается в примыкающей в осевом направлении к отклоняющей камере вращательной камере с кольцеобразной периферийной стенкой и осевым выходным отверстием. При этом к осевому выходному отверстию вращательной камеры примыкает, в частности, вогнуто-расширяющийся выпускной канал. Следовательно, только за счет сосания мундштука подаваемому по кольцевому каналу потоку частиц после выхода из отклоняющей камеры может быть придана кольцеобразная траектория вращения,причем легкие частицы, например только частицы действующего вещества размером менее 5 мкм, благодаря своей меньшей центробежной силе могут заблаговременно выходить из осевого выходного отверстия вращательной камеры. С другой стороны, крупные частицы, например, включающие в себя действующее вещество частицы вещества-носителя, благодаря инерции своей массы задерживаются дольше во вращательной камере, которую они несколько раз огибают и при этом ударяются о ее периферийную стенку, в результате чего мелкие частицы действующего вещества дополнительно отделяются от крупных частиц вещества-носителя. Все мелкие частицы следуют за воздушным потоком через осевое выходное отверстие вращательной камеры с замедленной скоростью и находятся наготове для ингаляции в виде не баллистической аэрозоли. Аэрозольные частицы, выходящие из выходного отверстия вращательной камеры с относительно высокими составляющими скорости поперек направления ингаляции, в зоне выпускного канала замедляются, причем движение аэрозоли в выпускном канале ориентируется преобладающим образом в продольном направлении. Одновременно за счет увеличения сечения выпускного канала достигается медленный выход аэрозоли, так что пациент вдыхает не баллистическую аэрозоль. Такая геометрия мундштука позволяет за счет оказания влияния на направление и скорость выхода сократить нахождение аэрозоли в ротоглоточной области пациента. Хотя аэрозоль выходит из вращательной камеры в выходное отверстие с относительно высокими радиальными скоростями, скорость выхода аэрозоли в конце выпускного канала относительно мала. Согласно изобретению отклоняющая и вращательная камеры не используются для отделения крупных частиц, а используется разное по средней продолжительности пребывания распределение крупных и мелких частиц. Вплоть до окончания процесса ингаляции крупные частицы тоже могут покидать вращательную камеру, так что не остается никаких заметных остатков порошка, которые могли бы ухудшить функционирование ингалятора или равномерность выдачи дозы при употреблении дополнительных доз. Согласно изобретению кольцевой канал имеет аксиально ориентированные входное и выходное отверстия. В принципе, однако, вводимый в кольцевой канал поток частиц может иметь также тангенциальные составляющие потока. Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в описании, на чертеже и в зависимых пунктах формулы. Согласно первому предпочтительному варианту в отклоняющей камере могут быть расположены направляющие лопатки, ориентированные под углом к осевому направлению. Подобные направляющие лопатки позволяют простым образом отклонять аксиально входящий через кольцевое пространство поток частиц в тангенциальном направлении, причем одновременно за счет формы отклоняющих лопаток может быть вызвано ускорение потока частиц в отклоняющей камере. Предпочтительно, если направляющие лопатки искривлены для достижения желаемого отклоняющего и ускоряющего действия. При этом может быть предпочтительным, если кривизна направляющих-1 014837 лопаток уменьшается в осевом направлении. За счет этого направляющая лопатка может быть выполнена по типу турбинной лопатки для достижения как можно более оптимальных отклонения и ускорения. В этой связи может быть также предпочтительным, если направляющие лопатки имеют в разрезе профиль несущего крыла с криволинейной скелетной линией. Также в этой связи может быть предпочтительным,если направляющие лопатки имеют в зоне входного отверстия отклоняющей камеры скругленную переднюю кромку, а в зоне выпускного отверстия отклоняющей камеры - менее сильно скругленную заднюю кромку. Проведенные испытания показали, что такой профиль позволяет достигать очень хороших результатов. Согласно другому предпочтительному варианту осевое выходное отверстие вращательной камеры расположено по центру. За счет этого легкие частицы могут покидать вращательную камеру через выходное отверстие, а более тяжелые частицы вращаются вдоль ее периферийной стенки. Далее может быть предпочтительным, если выпускной канал имеет на конце со стороны выхода участок в форме кругового цилиндра, поскольку за счет этого может быть обеспечено осевое фокусирование выпускаемого потока частиц. Вместо вогнутой формы выпускного канала возможна также его выпуклая форма. Отделение легких частиц из вращательной камеры может быть дополнительно улучшено за счет того, что выпускной канал примыкает к ней острокромочно и, в частности, с остроугольной в сечении кромкой. Также оказалось предпочтительным выполнение частично криволинейным перехода во вращательной камере от кругообразной периферийной стенки к осевому выходному отверстию, поскольку это, с одной стороны, улучшает динамику аэрозоли, а с другой стороны, уменьшает отложение частиц. В диспергаторе между осевым выходным отверстием кольцевого канала и выходным отверстием вращательной камеры отсутствуют воздуховпускные отверстия для подвода внешнего воздуха. Это исключает необходимость в дополнительной мощности всасывания для поддержания функционирования диспергатора, которая не идет на пользу ни мобилизации порошка из диспергатора, ни, собственно, производительности диспергирования. Отклонение потока частиц и направленный выход в полость глотки реализованы согласно изобретению только за счет геометрических форм. Ниже изобретение описано исключительно на примере с помощью предпочтительного варианта его осуществления и со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором изображают вид сбоку диспергатора частично в разрезе. На чертеже изображен диспергатор для порошкового ингалятора (не показан) с мундштуком 10, в нижней стороне которого выполнен кольцевой канал 12 для подачи потока частиц. Он вырабатывается, в принципе, за счет сосания мундштука, например, когда в ингаляторе создается заданная доза из действующего вещества и вещества-носителя, которая затем за счет сосания мундштука всасывается в кольцевой канал 12. Кольцевой канал 12 выполнен в направлении периферии огибающим и имеет осевое входное отверстие 14 и осевое выходное отверстие 16, причем оба проходят по всей периферии кольцевого канала 12. К осевому выходному отверстию 16 кольцевого канала 12 примыкает также кольцеобразная отклоняющая камера 18, которая имеет приблизительно такую же осевую протяженность, что и кольцевой канал 12, и в которой аксиально входящий поток частиц отклоняется преимущественно в радиальном направлении. При этом ориентированный в основном радиально поток частиц направляется на выходе отклоняющей камеры 18 во вращательную камеру 20, которая имеет кругообразную периферийную стенку 22 и осевое выходное отверстие 24. Как показано на фигуре, кольцевой канал 12, отклоняющая камера 18 и вращательная камера 20 имеют, по существу, одинаковый наружный диаметр. Также внутренние диаметры кольцевого канала 12 и отклоняющей камеры 18 соответствуют друг другу. Внутренний диаметр осевого выходного отверстия 24 вращательной камеры 20 меньше внутреннего диаметра отклоняющей камеры 18. Чтобы отклонить аксиально входящий поток частиц в отклоняющей камере 18 преимущественно в радиальном направлении и одновременно ускорить его, в отклоняющей камере 18 по ее периферии распределены несколько направляющих лопаток 26, ориентированных под углом к осевому направлению. Каждая направляющая лопатка 26 проходит по всему сечению отклоняющей камеры 18, причем каждая направляющая лопатка выполнена искривленной, и кривизна уменьшается в осевом направлении, т.е. на входе отклоняющей камеры 18 сильнее, чем на выходе. В продольном разрезе направляющие лопатки 26 имеют профиль несущего крыла с искривленной скелетной линией. Согласно одному предпочтительному варианту направляющие лопатки имеют в зоне входа отклоняющей камеры 18 скругленную переднюю кромку, а в зоне выхода отклоняющей камеры 18 - менее сильно скругленную заднюю кромку, так что профиль направляющих лопаток 26 схож с крылом самолета. Как показано на фигуре, периферийная стенка 22 вращательной камеры 20 выполнена в форме кругового цилиндра и примыкает непосредственно к выходу отклоняющей камеры 18, причем отклоняющая камера 18 и вращательная камера 20 имеют приблизительно одинаковую осевую протяженность. На своем конце со стороны выхода вращательная камера 20 содержит торцевую стенку 28, которая образует переход между периферийной стенкой 22 и расположенным по центру осевым выходным отверстием 24.-2 014837 При этом переход от кругообразной периферийной стенки 22 к торцевой стенке 28 выполнен в зоне угла искривленным. К осевому выходному отверстию 24 вращательной камеры 20 примыкает выпускной канал 30, периферийная стенка 32 которого имеет вогнутое расширение. Переход между торцевой стенкой 28 вращательной камеры 20 и периферийной стенкой 32 выпускного канала 30 выполнен острокромочным и в данном примере остроугольным. Кроме того, выпускной канал 30 имеет на своем конце со стороны выхода участок 33 в форме кругового цилиндра, который проходит до конца выпускного канала 30 и обеспечивает осевую фокусировку выпускаемого потока частиц. Как показано на фигуре, между входным отверстием 14 кольцевого канала 12 и выпускным каналом 30 отсутствуют воздуховпускные отверстия для подвода внешнего воздуха. При пользовании описанным диспергатором пациент сосет мундштук 10, в результате чего в направлении стрелок (осевое направление) через мундштук направляется поток частиц, предварительно подготовленный в нужной дозе порошковым ингалятором (не показан). Всасываемый поток частиц входит сначала через входное отверстие 14 в кольцевой канал 12 и выходит из него через кольцеобразное осевое выходное отверстие 16 в кругообразную отклоняющую камеру 18. В ней поток частиц, с одной стороны, ускоряется направляющими лопатками 26, а с другой стороны, отклоняется преимущественно в радиальном направлении, так что поток частиц на выходе отклоняющей камеры 18 входит приблизительно тангенциально во вращательную камеру 20, которая в осевом направлении примыкает к отклоняющей камере 18. Во вращательной камере 20 поток частиц вращается, причем более тяжелые частицы в зоне кругообразной периферийной стенки 22 вращаются дольше, а более легкие частицы следуют за воздушным потоком и быстрее движутся в направлении выпускного канала 30. Вращающиеся во вращательной камере 20 более тяжелые частицы во время своего вращения отдают за счет контакта с периферийной стенкой 22 все больше мелких частиц активного вещества, пока эти вращающиеся во вращательной камере 20 частицы также не будут следовать за воздушным потоком, а затем будут выпущены. Описанный диспергатор изготавливается согласно одному предпочтительному варианту из пластика. При этом может быть предпочтительным выполнение направляющих лопаток 26 за одно целое с вставкой 27, например в виде отливки под давлением, причем вставка 27 с отформованными на ней направляющими лопатками 26 может быть вставлена внутрь мундштука 10. Перечень ссылочных позиций 10 - мундштук,12 - кольцевой канал,14 - входное отверстие кольцевого канала,16 - выходное отверстие кольцевого канала,18 - отклоняющая камера,20 - вращательная камера,22 - кругообразная периферийная стенка,24 - выходное отверстие вращательной камеры,26 - направляющие лопатки,27 - вставка,28 - торцевая стенка,30 - выпускной канал,32 - периферийная стенка,33 - участок в форме кругового цилиндра. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Диспергатор для порошкового ингалятора, содержащий мундштук (10), в котором выполнен кольцевой канал (12) для подачи потока частиц, имеющий осевое входное отверстие (14) и осевое выходное отверстие (16), причем к осевому выходному отверстию (16) примыкает кольцеобразная отклоняющая камера (18), в которой аксиально входящий поток частиц отклоняется преимущественно в радиальном направлении, а к отклоняющей камере (18) в осевом направлении примыкает вращательная камера (20) с кругообразной периферийной стенкой (22) и осевым выходным отверстием (24), причем к осевому выходному отверстию (24) вращательной камеры (20) примыкает, в частности, вогнуторасширяющийся выпускной канал (30). 2. Диспергатор по п.1, в котором в отклоняющей камере (18) расположены направляющие лопатки(26), ориентированные под углом к осевому направлению. 3. Диспергатор по п.2, в котором направляющие лопатки (26) выполнены с возможностью ускорения потока частиц. 4. Диспергатор по п.2 или 3, в котором направляющие лопатки (26) искривлены, причем кривизна уменьшается в осевом направлении. 5. Диспергатор по одному из пп.2, 3 или 4, в котором направляющие лопатки (26) имеют в разрезе-3 014837 профиль несущего крыла с искривленной скелетной линией. 6. Диспергатор по одному из пп.2-5, в котором направляющие лопатки (26) имеют в зоне входа отклоняющей камеры (18) скругленную переднюю кромку, а в зоне выхода отклоняющей камеры (18) менее сильно скругленную заднюю кромку. 7. Диспергатор по одному из пп.1-6, в котором осевое выходное отверстие (24) вращательной камеры (20) расположено по центру. 8. Диспергатор по п.7, в котором выпускной канал (30) примыкает к вращательной камере (20) по острой кромке, в частности, под острым в сечении углом. 9. Диспергатор по п.7 или 8, в котором выпускной канал (30) имеет на конце со стороны выхода участок (33) в форме кругового цилиндра для обеспечения осевой фокусировки выходящего потока частиц. 10. Диспергатор по одному из пп.1-9, в котором во вращательной камере (20) переход (28) от кругообразной периферийной стенки (22) к осевому выходному отверстию (24) частично искривлен. 11. Диспергатор по одному из пп.1-10, в котором выходное отверстие (16) кольцевого канала (12) проходит по всей периферии. 12. Диспергатор по одному из пп.1-11, в котором воздуховпускные отверстия для подвода внешнего воздуха выполнены вне зоны между осевым выходным отверстием (16) кольцевого канала (12) и выходным отверстием (24) вращательной камеры (20).