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Die Erfindung betrifft einen Inhalator, mit dem ein Medikament in Form
eines Pulvers einem Patienten verabreicht werden kann.
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Es sind Inhalatoren bekannt, die ausschließlich durch Einatmen des
Patienten funktionieren. Die resultierende eingeatmete Luft trägt das Pulver,
welches ein Arzneimittel oder ein Medikament enthält, in die Lungen des
Patienten. Ein Beispiel eines derartigen Inhalators ist in der EP-A-539469
beschrieben. Der in dieser Patentbeschreibung beschriebene Inhalator
umfaßt einen Körper, der eine Speicherkammer für die zu verabreichende
Substanz und weiterhin einen Inhalationsdurchgang bildet, durch welchen
Luft über ein Mundstück eingezogen wird. Ein Dosierelement dient der
Weiterleitung einer volumetrischen Dosis der Substanz von der
Speicherkammer zu dem Inhalationsdurchgang. Das Dosierelement ist mit
Spenderschalen versehen und beweglich von einer ersten Position, in der eine
Spenderschale in die Vorratskammer eingeführt wird, um eine Dosis der
Substanz aufzunehmen, in eine zweite Position, in welcher die Dosis der
Substanz in den Inhalationsdurchgang eingebracht ist.
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Andere Trockenpulverinhalatoren sind in EP-A-0 079 478, EP-A-0 166 294,
GB-A-2 165 159, US-A-2 587 215, US-A-4 274 403 und EP-A-0 069 715
beschrieben.
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Das Pulver, welches sich in einem derartigen Trockenpulverinhalator
befindet, kann typischerweise eine Mischung des Medikaments selbst und
eines Materials wie Laktose sein, wobei das Ganze die Form eines
mikronisierten Pulvers aufweist. Die Anwesenheit der Laktose fördert die freie
Strömung des Arzneimittels, welches andernfalls dazu neigt,
zusammenzuklumpen oder an der inneren Fläche des Inhalators anzuhaften.
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Die Formel der Pulvermischung und die Größe jeder Dosis werden sorgsam
überwacht, so daß die gewünschte Menge des Pulvers und damit des
Medikaments eine geeignete Größe aufweist, um die erforderlichen Bereiche
der Lungen zu erreichen. Dieser Betrag ist bekannt als die einatembare
Fraktion. Allerdings erreicht in der Verwendung ein gewisser Teil der Dosis
nicht die Lungen, sondern verbleibt im Rachen des Patienten. Für bestimmte
Medikamente ist dies unerwünscht, und es besteht ein Bedarf, einen
Inhalator zu schaffen, der in der Lage ist, bei der Verwendung Pulver mit einer
Partikelgröße zurückzuhalten, die oberhalb der der einatembaren Fraktion
liegt, und diesem Material nicht das Eindringen in den Mund des Patienten
zu ermöglichen.
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Es wurden bereits Vorschläge gemacht, um Inhalatorpulver, welche Partikel
mit recht großer Größe aufweisen, zu handhaben. Zum Beispiel beschreibt
die WO-A-92/05825 einen Trockenpulverinhalator, der eine
Ausgabekammer aufweist, in welche das Pulver bei Betrieb eingebracht wird. Die
Ausgabekammer ist über einen Kanal mit einem Mundstück verbunden,
durch welches der Patient einatmen kann, um die Luft dazu zu veranlassen,
durch die Kammer, den Kanal und dann das Mundstück zu strömen. In dem
Kanal ist eine feststehende Platte im wesentlichen quer zur Richtung der
Strömung durch den Kanal angeordnet. Daraus folgt, daß im wesentlichen
die gesamte Luftströmung durch den Kanal abrupt umgelenkt wird, um der
Platte auszuweichen und die großen Partikel aufgrund ihrer Trägheit gegen
die Platte prallen. Durch derartige Mittel werden die großen Partikel
entweder zertrümmert oder verbleiben in dem Inhalator, wodurch ihre
Zufuhr in den Mund und den Rachenraum des Patienten und dadurch
Nebeneffekte des Arzneimittels reduziert werden.
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Wie erwähnt, verwenden Vorrichtungen wie die in WO-A-92105825
beschriebene eine oder mehrere Platten oder Ablenkscheiben innerhalb der
Einrichtung, um die Vorwärtsbewegung größerer Teilchen zu verlangsamen
oder diese zu zertrümmern. Die kleinen Teilchen sind in der Lage, die
Richtung schnell mit der Luftströmung zu ändern und strömen daher durch
die Vorrichtung. Ein Nachteil einer derartigen Vorrichtung ist, daß ihre
Wirksamkeit von der Zeitdauer abhängt, während der Luft durch die
Vorrichtung gezogen wird, und von der Geschwindigkeit der Luft. Es
besteht ein Bedarf für eine Vorrichtung, welche unabhängig von der
Strömungszeit der Luft und der Strömungsgeschwindigkeit der Luft effektiv ist.
Es wurde ebenfalls vorgeschlagen, eine zyklonartige Abtrennung größerer
Partikel von kleineren Partikeln einzusetzen, um die Anzahl größerer
Partikel, welche das Mundstück des Inhalators erreichen, zu reduzieren. Die
größeren Partikel sind selbstverständlich schwerer als die kleineren Partikel,
so daß beim Einbringen einer Mischung dieser Partikel in einen Wirbel oder
ein anderes zyklonartiges System die auf die Partikel wirkenden
Zentrifugalkräfte dazu neigen, die größeren Partikel weiter von dem
Rotationszentrum des Systems zu schleudern als die leichteren Partikel. Die Verwendung
eines zyklonartigen Systems zum Zurückhalten der schwereren Partikel ist
beispielsweise durch EP-A-407 028 beschrieben, welche einen Inhalator
beschreibt, bei dem eine Luft/Pulvermischung in eine zylindrische
Zyklonkammer durch einen tangential angeordneten Einlaß eingeführt wird. Die
Luft/Pulvermischung wird aus der Zyklonkammer durch einen Auslaß
abgeführt, der orthogonal zum Einlaß ist und auf der Achse der
zylindrischen Kammer liegt. Diese Anordnung soll die kleineren Partikel für die
Inhalation auswählen. Ein vergleichbares System ist in GB-A-1478138
beschrieben, welche einen Pulverinhalator zeigt, der mit Lufteinlässen
versehen ist, die derart angeordnet sind, daß sie einen Wirbel in einer
Pulver-Speicherkammer erzeugen, um die schwereren Partikel in der
Speicherkammer einzufangen, während den leichteren Partikeln das
Austreten in ein Gehäuse zur Inhalation ermöglicht wird; dieses Gehäuse hat
Lufteinlässe, welche ausgebildet sind, um einen Wirbel in dem Gehäuse zu
verursachen, der dazu dient, die schwereren Partikel näher an die Wand des
Gehäuses zu werfen als die leichteren Partikel, so daß sie gefangen und an
dem Austreten aus dem Gehäuse gehindert werden können. US-5 301 666
beschreibt einen Trockenpulverinhalator mit einer Speicherkammer und
einem Inhalationsdurchgang, einem Mundstück, welches einen Einlaß und
einen Auslaß aufweist und einen Strömungskanal bildet, der gerade Schlitze
aufweist, welche in eine Zyklonkammer führen.
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Sowohl die Ablenkscheibensysteme als auch die Zyklonsysteme können zwei
Zwecken dienen, erstens dem Zertrümmern agglomerierter Partikel und
zweitens dem Einfangen der Agglomerate, welche nicht zertrümmert
wurden. Jedoch ist die Konstruktion dieser Systeme für eine maximale
Effektivität in diesen beiden Aspekten schwieriger aufgrund der begrenzten
Saugkraft, die ein typischer Patient auf das Mundstück ausüben kann. Diese
Schwierigkeit fällt besonders im Fall eines Zyklonsystems auf, da die
Effektivität eines Zyklonabscheiders von der Zirkulationsgeschwindigkeit
der Luft/Pulvermischung abhängt, welche im wesentlichen durch die
Geschwindigkeit bestimmt wird, mit der die Luft/Pulvermischung in die
Zyklonkammer eintritt.
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Die vorliegende Erfindung schafft einen Trockenpulverinhalator mit einem
Körper, der eine Speicherkammer für ein Pulver und weiterhin einen
Inhalationsdurchgang bildet, durch den Luft über ein Mundstück angesogen
wird, wobei das Mundstück einen Einlaß und einen Auslaß aufweist und
einen Strömungskanal für eine hindurchströmende Luft/Pulvermischung
bildet, wobei der Strömungskanal sich zwischen dem genannten Einlaß und
dem genannten Auslaß erstreckt und einen Zirkulationsabschnitt (zur
Bewirkung einer zentrifugalen Trennung der schwereren und leichteren
Partikel) aufweist, in dem der Strömungskanal die Form eines Durchgangs
oder mehrerer Durchgänge aufweist, welche um eine Achse zirkulierend
angeordnet sind, die sich zwischen dem genannten Einlaß und dem
genannten Auslaß erstreckt, und wobei der Strömungskanal ferner eine
Zyklonkammer zwischen dem genannten Zirkulationsabschnitt und dem genannten
Auslaß aufweist (um die schwereren Partikel an dem Erreichen des
genannten Ausgangs zu hindern).
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Der Zirkulationsabschnitt des Strömungskanals dient im wesentlichen der
Trennung der schwereren Partikel von den leichteren Partikeln, dient jedoch
auch der sanften Umlenkung der in das Mundstück eintretenden geraden
Strömung in eine zirkulierende Strömung mit relativ geringem Verlust an
kinetischer Energie, so daß die Luft/ Pulvermischung in die Zyklonkammer
mit relativ hoher Geschwindigkeit eintritt.
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Zentrifugalkräfte wirken auf die Pulverpartikel, während die
Luft/Pulvermischung um die Achse des Mundstücks durch den Durchgang
(die Durchgänge) des Zirkulationsabschnitts zirkuliert. Diese Kräfte
erzeugen eine Größenverteilung der Partikel über den Durchgang (die
Durchgänge), wobei sich die schwereren Partikel an der Außenseite der Durchgänge
entfernt von der Achse des Mundstücks und die leichteren Partikel an der
Innenseite der Durchgänge nahe der Achse des Mundstücks befinden. Beim
Eintreten des Pulvers in die Zyklonkammer sind daher die leichteren
Partikel derart angeordnet, daß sie vorzugsweise zur Kammer-Mitte gezogen
werden, aus welcher Luft durch den auf den Auslaß des Mundstücks von
dem Patienten aufgebrachten Sog abgesogen wird. Die schwereren Partikel
verbleiben dagegen im Umlauf in der Kammer, bis der Patient das
Aufbringen der Sogkraft beendet.
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Tatsächlich trennt sich der Strömungskanal in zwei Kanäle hinter dem
Zirkulationsabschnitt. Ein Kanal, durch welchen die leichteren Partikel
hindurchtreten, führt zum Auslaß des Mundstücks und zum Patienten und
der andere Kanal, durch den die schwereren Partikel hindurchtreten, führt
zu dem radial äußeren Bereich der Zyklonkammer. Dies maximiert den
Anteil der dem Patienten zugeführten leichteren Partikel, wobei der Anteil
der inhalierten schwereren Partikel minimiert wird.
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Frühere Vorschläge zur Verwendung einer Zyklonkammer bei
Pulverinhalatoren wurden mit dem Ziel der Entklumpung eingesetzt oder zum Trennen
der schwereren und leichteren Partikel eines Pulvers in einer
Luft/Pulvermischung, bei der die Partikel vorher keiner Trennung
unterworfen wurden und nach wie vor im wesentlichen gleichförmig verteilt sind. Bei
dieser Erfindung ist die Hauptfunktion der Zyklonkammer nicht die
Entklumpung und/oder Trennung, sondern das Zurückhalten der schwereren
Partikel auf einer Umlaufbahn, welche zuvor von den leichteren Partikeln
durch den Zirkulationsabschnitt getrennt wurden, so daß sie in dem
Mundstück zurückgehalten werden, um anschließend nach der Verwendung des
Inhalators entfernt werden zu können. Ein gewisses Entklumpen von
Partikeln und eine gewisse Trennung der Partikel kann in der
Zylkonkammer erfolgen, jedoch ist dies zufällig und nicht wesentlich. Entsprechend
wird hier der Begriff "Zyklonkammer" verwendet, um jede Kammer zu
bezeichnen, in der eine Luft/Pulvermischung mit einer
Winkelgeschwindigkeit zirkulieren kann, welche ausreichende Zentrifugalkräfte erzeugt, um
schwerere Teilchen der Pulvermischung in Umlauf um eine Achse durch die
Kammer zu halten.
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Der Zirkulationsabschnitt des Strömungskanals kann eine beliebige
Ausbildung haben, welche derart angepaßt ist, um eine zirkulierende Strömung der
Luft/Pulvermischung um die Achse des Mundstücks derart zu erreichen, daß
die schwereren und leichteren Partikel des Pulvers voneinander durch
Zentrifugalkraft getrennt sind.
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Der Zirkulationsabschnitt ist vorzugsweise ein gewundener Abschnitt, bei
dem der Strömungskanal die Form eines oder mehrerer Durchgänge mit im
wesentlichen gewundener Ausbildung aufweist, vorzugsweise in Form einer
oder mehrerer Wendeln um die zuvor genannte Achse. Vorzugsweise wächst
der Durchmesser jeder der Wendeln in Richtung vom Einlaß zum Auslaß
hin. Die Begriffe "Wendel" und "gewunden" werden verwendet, um sowohl
spiralförmige als auch wendelförmige Ausbildungen, flach oder gestreckt
und mit konstanten oder variablen Durchmessern zu umfassen und um
weniger als eine Windung und eine oder mehrere Windungen zu umfassen.
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Vorzugsweise nimmt die Querschnittsfläche jedes der genannten Durchgänge
in dem Zirkulationsabschnitt in der Richtung vom Einlaß zum Auslaß ab.
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Vorzugsweise umfaßt der Strömungskanal einen zwischen dem Einlaß und
dem gewundenen Abschnitt angeordneten Abschnitt, der derart angeordnet
ist, daß die Luft/Pulvermischung, welche durch das Mundstück strömt, eine
abrupte Richtungsänderung ausführt. Dadurch trifft die Luft/Pulvermischung
in diesem Abschnitt auf eine Fläche, gegen welche sie prallt. Dieser
Vorgang bewirkt das Zertrümmern zusammengeklumpter Partikel.
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Vorzugsweise endet der gewundene Abschnitt des Strömungskanals kurz vor
dem Auslaß, und der Strömungsdurchgang zwischen dem genannten
gewundenen Abschnitt und dem Auslaß umfaßt einen Abschnitt mit einer
Querschnittsfläche, welche erheblich kleiner ist als der kreisförmige
Flankendurchmesser des oder jedes Durchgangs in dem gewundenen Abschnitt.
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Weiter bevorzugt ist der genannte Auslaßabschnitt entlang der Längsachse
des gewundenen Abschnitts angeordnet.
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Vorzugsweise erstreckt sich die Zylkonkammer quer, beispielsweise
rechtwinklig zu der Achse zwischen dem Einlaß und dem Auslaß, wobei die
Mitte dieser Kammer vorzugsweise auf dieser Achse liegt.
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Vorzugsweise ist der Strömungskanal derart, daß aus dem gewundenen
Abschnitt in den mittig angeordneten Auslaßabschnitt strömende Luft einen
Venturi-Effekt erzeugt, der einen Unterdruck in der äußeren Kammer
hervorruft, der dem Halten der in der Kammer angeordneten Partikel dient.
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Ein Mundstück für einen Trockenpulverinhalator ist beschrieben, wobei das
Mundstück zur Befestigung an dem Körper des Inhalators vorgesehen ist und
einen Einlaß und einen Auslaß aufweist und einen Strömungskanal für eine
hindurchströmende Luft/ Pulvermischung bildet, wobei der Strömungskanal
sich zwischen dem genannten Einlaß und dem genannten Auslaß erstreckt
und einen Zirkulationsabschnitt aufweist, in dem der Strömungskanal die
Form eines oder mehrerer Durchgänge aufweist, wobei der genannte eine
Durchgang oder die genannten mehreren Durchgänge um eine Achse
zirkulierend angeordnet sind, welche sich zwischen dem Einlaß und dem
Auslaß erstreckt, und wobei der Strömungskanal ferner eine Zyklonkammer
zwischen dem genannten Zirkulationsabschnitt und dem genannten Auslaß
aufweist.
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Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf den beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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Fig. 1 eine Ausführungsform eines Inhalators der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Inhalator aus Fig. 1 zeigt;
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Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer anderen
Ausführungsform des Inhalators zeigt;
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Fig. 4 eine Seitenansicht des Inhalators aus Fig. 3 zeigt;
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Fig. 5 eine Rückansicht des Inhalators aus Fig. 3 zeigt;
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Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht des Inhalators aus Fig. 3
zeigt;
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Fig. 7 eine entlang der Schnittlinie VII-VII in Fig. 4 teilweise
geschnittene Darstellung des Inhalators aus Fig. 3 zeigt;
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Fig. 8 eine schematische Darstellung einiger Konstruktionsmerkmale
des Inhalators aus Fig. 3 zeigt;
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Fig. 9 eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
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Fig. 9a, 9b, 9c und 9d Konstruktionsdetails des Inhalators aus
Fig. 9 zeigen.
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Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen kann ein
Trockenpulverinhalator 1 im wesentlichen ähnlich dem in der EP-A-539469
beschriebenen sein. Er umfaßt ein integriertes rohrförmiges Mundstück 2. Bei dieser
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine weitere separate
Mundstück-Vorrichtung 3 verwendet, um sicherzustellen, daß Pulver mit
einer Partikelgröße, die größer ist als diejenige, die die einatembare
Fraktion bildet, nicht in den Mund des Benutzers der Vorrichtung eintritt.
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Die Mundstück-Vorrichtung 3 umfaßt einen Einlaß 5, in den das integrierte
Mundstück 2 des Inhalators eingreift. Die Mundstück-Vorrichtung 3 umfaßt
einen Auslaß 7, durch welchen der Patient einatmet, um eine
Luft/Pulvermischung aus dem Inhalator 1 durch die Mundstück-
Vorrichtung 3 in den Mund des Benutzers anzusaugen.
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Zwischen dem Einlaß 5 und dem Auslaß 7 umfaßt die Mundstück-
Vorrichtung 3 einen Körperabschnitt 9 von im wesentlichen
kegelstumpfförmiger Form, wobei der Körperabschnitt 9 symmetrisch um eine gerade
Linie, die sich zwischen dem Einlaß 5 und dem Auslaß 7 erstreckt,
angeordnet ist und sein eingeschnürtes Ende mit dem Einlaß 5 verbunden ist.
Wie arm besten in Fig. 2 erkennbar, besteht die Mundstück-Vorrichtung 3
aus drei Teilen 11, 13 und 15, welche jeweils ein Kunststoff-Spritzteil sind.
Das Teil 11 umfaßt den Einlaß 5 und sich hiervon in Richtung des
Auslasses 7 erstreckend die äußere kegelstumpfförmige Wand 17 der Vorrichtung.
Das zweite Teil 13 ist ein inneres kegelstumpfförmiges Element, dessen
Außenfläche derart dimensioniert ist, daß dieses Teil 13 mittig in das erste
Teil 11 eingefügt werden kann, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Das dritte Teil
15 schließt das große Ende des ersten Teils 11 ab, außer im Bereich eines
durch das dritte Teil 15 verlaufenden, mittigen Durchgangs 19. Das dritte
Teil 15 umfaßt den Auslaß 7 und ist derart dimensioniert, daß es in feste
Verbindung mit dem integrierten Endflansch 21 des ersten Teils 11 - wie in
Fig. 2 gezeigt - gedrückt werden kann.
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Die Mundstück-Vorrichtung 3 bildet einen Strömungskanal für eine
Luft/Pulvermischung von dem Einlaß 5 zu dem Auslaß 7. Dieser
Strömungskanal wird durch die drei Teile der Vorrichtung gebildet und folgt
einem im wesentlichen kurvenreichen Weg, wie es nachfolgend im Detail
beschrieben wird.
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Das zweite Teil 13 der Vorrichtung ist - wie oben erwähnt - ein im
wesentlichen kegelstumpfförmiges Teil mit einem massiven kegelstumpfförmigen
Abschnitt 23, der in eine mittige Position in dem ersten Teil 11 eingedrückt
ist. Das Teil 13 umfaßt eine flache Oberfläche 14, welche zum Einlaß S
gerichtet ist. Nach dem Hindurchtreten durch den Einlaß neigt die
Luft/Pulvermischung zunächst dazu, gegen die Oberfläche 14 zu treffen,
welche nahe dem Einlaß angeordnet ist und einen direkten Strömungsweg
von dem Einlaß 5 zu dem Auslaß 7 blockiert. Dieser Aufprall der
Luft/Pulvermischung auf die Oberfläche 14 dient dem Zertrümmern von
Agglomeraten der Partikel des Pulvers, welche noch nicht in dem Inhalator
1 zertrümmert wurden.
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Zwischen dem mittigen Abschnitt 23 und der Innenfläche der Wand 17 ist
ein gewundener Abschnitt des Strömungskanals angeordnet. In diesem
gewundenen Abschnitt ist der Strömungskanal in eine Vielzahl von
Durchgängen mit gewundener Ausbildung aufgeteilt, wobei jede Wendel einen im
Verlauf durch den gewundenen Abschnitt vom Einlaßende zum Auslaßende
hin zunehmenden Durchmesser aufweist. Folglich wird die
Luft/Pulvermischung dazu veranlaßt, sich spiralförmig nach außen und zum Mundstück
der Vorrichtung hin durch den gewundenen Abschnitt zu bewegen, wie es
schematisch durch die Pfeile AA der Fig. 1 dargestellt ist. Die
gewundenen Durchgänge in dem gewundenen Abschnitt 25 weisen am Auslaßende
eine reduzierte Querschnittsfläche auf, wodurch die Geschwindigkeit der
Luft/Pulvermischung steigt.
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Am Auslaßende des gewundenen Abschnitts 25 tritt die Luft/Pulvermischung
in einen durch alle drei Teile der Vorrichtung gebildeten Bereich ein. Der
dritte Teil 15, der - wie oben beschrieben - einen Stopfen am großen Ende
des ersten Teils 11 bildet, umfaßt einen mittleren Körperabschnitt 27, durch
welchen sich ein Durchgang 19 erstreckt, der den Endabschnitt des
Strömungskanals durch die Vorrichtung bildet. Zwei integrierte kreisförmige
Flansche 29 und 31 erstrecken sich radial nach außen von dem mittleren
Körperabschnitt 27. Der Flansch 29 bildet die auslaßseitige Endwand der
Vorrichtung und greift in den kurzen Flansch 21 des ersten Teils 11 ein.
Der Flansch 31 liegt innerhalb der Vorrichtung und ist in Richtung zum
Einlaß 5 hin im Abstand von dem Flansch 29 angeordnet. Der äußere
periphere Rand des Flansches 31 ist im Abstand von der Innenfläche der
kegelstumpfförmigen Wand 17 des ersten Teils 11 der Vorrichtung
angeordnet. Der Flansch 31 ist ebenfalls in Längsrichtung im Abstand von der
auslaßseitigen Endfläche des zweiten Teils 13 angeordnet.
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Folglich wird aus den drei Teilen der Vorrichtung ein Abschnitt 33 des
Strömungskanals von dem auslaßseitigen Ende des gewundenen Abschnitts
25 zu dem Endabschnitt 19 gebildet. Der Strömungskanal-Abschnitt 33 wird
im wesentlichen durch einen Spalt 33a zwischen dem Flansch 31 und dem
zweiten Teil 13 gebildet. Dementsprechend fließt die Luftmischung von dem
gewundenen Abschnitt mit einer radial nach innen verlaufenden Bewegung
in diesen Spalt und anschließend in den Endabschnitt 19, bevor sie in den
Mund des Benutzers eintritt, wie durch den Pfeil AA der Fig. 1
dargestellt.
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Das Zurückhalten übergroßer Partikel in der Vorrichtung 3 wird mit Hilfe
von Zentrifugalkräften erreicht. Die Trennung der übergroßen Partikel von
den Partikeln mit zulässiger Größe erfolgt in zwei Stufen, nämlich ersten in
dem gewundenen Abschnitt 25 und zweitens in dem Strömungsweg hinter
dem gewundenen Abschnitt.
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Aufgrund des gewundenen Weges, dem die Luft/Pulvermischung in dem
gewundenen Abschnitt 25 folgt, - wie in Fig. 1 dargestellt - neigen die
schwereren Partikel dazu, zur Außenseite jedes gewundenen Durchgang
geworfen zu werden. Die kleineren Partikel neigen dazu, sich an der
Innenseite jedes gewundenen Durchgangs zu konzentrieren, wie durch die
durchgezogenen Pfeile D in Fig. 2 angezeigt. Wenn die
Luft/Pulvermischung aus dem gewundenen Abschnitt austritt, neigt ihr
innerer Anteil, der die kleineren Partikel enthält, dazu, auf das äußere Teil
des Flansches 31 zu prallen und daher dem Weg des Strömungskanals, wie
durch die durchgezogenen Pfeile B in Fig. 2 dargestellt, zu folgen.
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Dagegen neigt der äußere Anteil der Luft/Pulvermischung, welcher die
größeren Partikel enthält, dazu, entlang einem äußeren Spiralweg
weiterzuströmen (siehe umrissene Pfeile C in Fig. 2) und in eine Kammer 35
einzuströmen, welche im wesentlichen durch die zwei Flansche 29 und 31
und die kegelstumpfförmige Wand 17 gebildet wird.
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Die Trennung der übergroßen Partikel von Partikeln mit zulässiger Größe
erfolgt daher als ein Resultat der Zentrifugalkraft, welche auf das Pulver in
dem gewundenen Abschnitt 25 wirkt und ist in der Praxis wirkungsvoll, um
sicherzustellen, daß wenig oder keine der übergroßen Partikel ihren Weg zu
dem Auslaß 7 finden, sondern in die Kammer 35 umgeleitet werden. Ein
wenig weitere Trennung der übergroßen Partikel von den verbleibenden
Partikeln zulässiger Größe erfolgt in dem Strömungskanal-Abschnitt 33 und
der Kammer 35 aufgrund der Tatsache, daß die aus dem gewundenen
Abschnitt 25 austretende Luft und in die Kammer 35 eintretende
Luft/Pulvermischung eine drehende Bewegung der Luft in dem
Strömungskanal-Abschnitt 33 und in der Kammer 35 aufbaut und beibehält. Die
schwersten der übergroßen Partikel sammeln sich an der Basis der Kammer.
Weniger schwere, übergroße Partikel, welche weiterhin in der drehenden
Luft zirkulieren, werden dynamisch in der Kammer 35 gehalten, wobei alle
Partikel mit zulässiger Größe aus der Kammer 35 durch den Luftstrom zum
Auslaß 7 hin mitgezogen werden können. Die Kammer 35 und der
Strömungskanal-Abschnitt 33 einschließlich der Spalt 33a bilden eine
Zyklonkammer zum Zurückhalten größerer Partikel, wobei kleineren Partikeln das
Erreichen des Auslasses 7 ermöglicht wird. Wenn der Patient aufhört
einzuatmen, läßt die zyklonartige Bewegung der Luft in dem
Strömungskanal-Abschnitt 33 und der Kammer 35 nach und jegliches Pulver, welches mit
der Luft darin zirkulierte, fällt auf den Boden der Kammer, von welchem es
zu gegebener Zeit entfernt werden kann.
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Der Endabschnitt 19 des Luftkanals weist die Form einer mittig durch den
dritten Abschnitt 15 verlaufenden Ausströmöffnung auf. Diese
Ausströmöffnung hat einen Durchmesser, der wesentlich kleiner ist als der kreisförmige
Flankendurchmesser des gewundenen Abschnitts 25 an seinem Auslaßende.
Die aus den Spiraldurchgängen in die im Anfangsbereich konvergierende
Ausströmöffnung 19 eintretende Luft erzeugt einen Venturi-Effekt, der
einen Unterdruck in der Kammer 35 erzeugt, welcher auch dazu dient, die
in dieser Kammer befindlichen Partikel zurückzuhalten.
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Es ist erkennbar, daß eine Mundstück-Vorrichtung - wie die oben
beschriebene - in den Hauptkörper des Trockenpulverinhalators integriert sein kann,
anstatt ein hiervon separates und daran zu befestigendes Teil zu bilden.
Die Fig. 3 bis 8 zeigen einen Inhalator 41, der im wesentlichen ähnlich
dem Inhalator 1 der Fig. 1 und 2 ausgebildet ist, ausgenommen, daß der
Inhalator 41 eine Mundstück-Vorrichtung 43 aufweist, welche von dem
Mundstück 3 des Inhalators 1 abweicht.
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Die Mundstück-Vorrichtung 43 umfaßt einen Einlaß 45, in welchen das in
den Inhalator 41 integrierte Mundstück 42 eingreift. Die Mundstück-
Vorrichtung 43 umfaßt einen Auslaß 47, durch welchen der Patient
einatmet.
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Zwischen dem Einlaß 45 und dem Auslaß 47 umfaßt das Mundstück einen
Körperabschnitt 49, der einen ersten kegelstumpfförmigen Abschnitt 50,
einen zylindrischen Abschnitt 51, einen zweiten kegelstumpfförmigen
Abschnitt 52 und einen zweiten zylindrischen Abschnitt 53 umfaßt, welche
alle symmetrisch um eine Achse, die sich zwischen Einlaß 45 und Auslaß 47
erstreckt, angeordnet sind.
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Wie am besten in Fig. 6 ersichtlich, wird die Mundstück-Vorrichtung 43
aus fünf Teilen gebildet. Das Teil 60 ist ein hohles Formteil, welches die
Abschnitte 50, 41, 52 und 53 des Körperabschnitts 49 bildet. Das Teil 61 ist
eine hohle Kappe, welche in das größere Ende des zweiten zylindrischen
Abschnitts 53 des Körperabschnitts 49 paßt und zusammen mit dem
Körperabschnitt 49 die Außenfläche der Mundstück-Vorrichtung 43 bildet. Das
Teil 62 der Mundstück-Vorrichtung ist im wesentlichen in dem ersten
zylindrischen Abschnitt 51 angeordnet und hat die Form eines Ringes mit
einer äußeren Zylinderwandung (welche das satte Einpassen des Teils in
Abschnitt 51 ermöglicht), einem mittigen Loch 65 und einer
kegelstumpfförmigen Innenwand 64, welche von dem mittigen Loch 65 in Richtung von
dem Einlaß 45 zum Auslaß 47 hin divergiert und in deren Oberfläche
gewundene Nuten 66 eingeformt sind. Das Teil 67 ist ein massives
kegelstumpfförmiges Element, welches derart ausgebildet ist, daß es in die
kegelstumpfförmige Innenwand 64 paßt und dadurch die offenen Oberseiten
der gewundenen Nuten 66 absperrt. Das Teil 67 bildet daher mit der
Innenwand 64 des Teils 62 gewundene Durchgänge 66a, welche sich von
dem Loch 65 zu dem Inneren des zweiten kegelstumpfförmigen Abschnitts
52 erstrecken.
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Das Teil 68 der Mundstück-Vorrichtung ist im wesentlichen innerhalb des
Teils 61 angeordnet und besteht aus einem rohrförmigen Abschnitt 69,
durch welchen Luft durch den Patienten eingezogen wird; es ist einstückig
mit zwei kreisförmigen Flaschen 70 und 71 verbunden. Der Flansch 70 ist
an der Innenfläche des größeren Endes des Teils 61 befestigt. Der Flansch
71 weist einen axialen Abstand von dem Flansch 70 auf. Er ist ebenfalls von
der Fläche 72 des größeren Endes des kegelstumpfförmigen Teils 67
beabstandet, um einen ringförmigen Raum 71a mittels innerer Stege (nicht
dargestellt) zu bilden, welche von der Fläche des Flansches 71 hervorragen
und dazu dienen, das Teil 67 in festem Kontakt mit der
kegelstumpfförmigen Innenwand 64 des Teils 62 zu halten. Der Flansch 71 weist einen
kleineren Durchmesser auf als der Flansch 70 und ist an seinem Umfang im
Abstand von der Innenwand des zweiten zylindrischen Abschnittes 53
angeordnet.
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Bei der Verwendung ist die Funktionsweise der Mundstück-Vorrichtung 43
ähnlich der der Mundstück-Vorrichtung 3 der Fig. 1 und 2. Der durch
den Patienten an dem Auslaß 47 aufgebrachte Sog bewirkt, daß die
Luft/Pulvermischung in die Vorrichtung durch den Einlaß 45 eingesogen
wird. Ein Teil dieser Mischung trifft auf die flache Fläche 80 des
kegelstumpfförmigen Teils 67, wodurch zu einem gewissen Grad ein
Zertrümmern der Agglomerate bewirkt wird. Jedoch ist dieser Effekt weniger
ausgeprägt als in der Mundstück-Vorrichtung der Fig. 1 und 2, da die
flache Fläche 80 kleiner als die Fläche 14 ist, so daß weniger der
eintretenden Luft/Pulvermischung darauf trifft. Obwohl der
De-Agglomerierungseffekt geringer ist, tritt auch ein geringerer Verlust an kinetischer Energie
auf und die Strömungsgeschwindigkeit der Luft/ Pulvermischung wird
weniger reduziert. Dies steigert die Effektivität der nachfolgenden
zyklonartigen Trennung der schwereren und leichteren Partikel in der Mundstück-
Vorrichtung. Die umrissenen Pfeile 81 in Fig. 8 zeigen schematisch, daß
ein großer Teil der Luft/Pulverströmung durch den Einlaß 45 nicht auf die
flache Fläche 80 trifft.
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Die Luft/Pulvermischung strömt durch das Loch 65 in die gewundenen
Durchgänge 66a und tritt daraus tangential in eine Zyklonkammer 82 aus,
welche im wesentlichen durch die Innenwand des zweiten zylindrischen
Abschnittes 53, die Fläche 72 des kegelstumpfförmigen Teils 67 und den
Flansch 70 begrenzt ist. Der Flansch 71 befindet sich in dieser Kammer und
bildet zusammen mit der Fläche 72 einen Ringraum 71a.
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Die Luft/Pulvermischung tritt aus den gewundenen Durchgängen 66a in die
Kammer 82 mit einer derartigen Geschwindigkeit und Richtung aus, daß in
der Kammer 82 eine zyklonartige Bewegung erzeugt wird. Während des
Hindurchtretens der Luft/Pulvermischung durch die gewundenen
Durchgänge 66a bewirken Zentrifugalkräfte, daß die schwereren Partikel in einem
größeren Maß nach außen geworfen werden als die leichteren Partikel. Die
Mischung tritt daher in die Zyklonkammer 82 in Strömen ein, welche die
leichteren Partikel näher an der Achse dieser Kammer und die schwereren
Partikel näher an der Innenwand des zweiten zylindrischen Abschnittes 53
aufweisen. Die leichteren Partikel sind daher besser positioniert, um in den
Ringraum 71a einzutreten, von dem aus sie durch den Auslaß 47 strömen
können. Die schwereren Partikel werden dagegen dynamisch durch
Zentrifugalkraft davon abgehalten, in den Ringraum 71a einzutreten und werden in
einer Umlaufbahn in der Kammer 82 gehalten, bis zu dem Zeitpunkt, in dem
der Patient aufhört einzuatmen. Wenn das Pulver einen hohen Anteil
schwererer Partikel aufweist, verlagern sich diese Partikel gegenseitig zum
Flansch 70 hin und können sich dann in dem Raum zwischen den Flanschen
70 und 71 einlagern, welcher somit als Falle dient, um einem Anlagern der
schwereren Partikel um den Umfang des Ringraumes 71a zu vermeiden. Der
Durchgang der Luft von der Kammer 82 zum Auslaß 47 erzeugt einen
negativen Druck in dem Raum zwischen den Platten 70 und 71, welcher
Kräfte erzeugt, die die Zentrifugalkräfte beim Halten der schwereren
Partikel in einer Umlaufbahn unterstützen.
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Die Fig. 9, 9a, 9b, 9c und 9d zeigen eine andere Ausführungsform der
Erfindung. Der Inhalator 91 ist ähnlich dem Inhalator aus Fig. 1, jedoch
die Mundstück-Vorrichtung 93 unterscheidet sich von der
Mundstück-Vorrichtung 3 aus Fig. 1.
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Das Mundstück 93 umfaßt eine Scheibe 94 mit einem Schlitz 84a, in dem
die Außenwand des Mundstücks 92 des Inhalators 91 eingepaßt ist, eine
zylindrische Scheibe 95 mit gebogenen Schlitzen 96, eine Deckscheibe 97
und einen hohlen Deckel 98, der eine rohrförmige Verlängerung 99 mit
offenem Ende aufweist.
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Die gebogenen Schlitze 96 sind in zwei Paaren angeordnet. Jeder Schlitz
96a eines ersten Paares erstreckt sich von dem Umfang der Scheibe 95 zu
einer Position nahe der Mitte der Scheibe. Jeder Schlitz 96b eines zweiten
Paares erstreckt sich von dem Umfang der Scheibe 95 zu einer Position etwa
auf halber Strecke zwischen dem Umfang und der Mitte der Scheibe. Die
zylindrische Scheibe 95 ist mit der geschlitzten Scheibe 94 klebend
verbunden, wobei der Schlitz 94a so in bezug auf die Schlitze 96 ausgerichtet ist,
daß jeder Schlitz 96 in Verbindung mit dem Mundstück 92 des Inhalators
steht. Wie am besten in Fig. 9d zu erkennen ist, welche die an der Scheibe
94 befestigte Scheibe 95 zeigt, bilden der Schlitz 94a und die gebogenen
Schlitze 96 vier Öffnungen aus dem Mundstück 92 des Inhalators 91 in das
Innere des Mundstücks 93 hinein. Zwei Öffnungen 99 sind an
gegenüberliegenden Enden des länglichen Schlitzes 94a angeordnet, und zwei andere
Öffnungen 100 sind zentral in bezug auf den Schlitz 94a angeordnet.
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Die Deckscheibe 97 ist an der zylindrischen Scheibe 95 klebend befestigt
und deckt die offenen Seiten der Schlitze auf der von der Scheibe 94
abgewandten Seite ab. Auf der an die Scheibe 94 grenzenden Seite der
zylindrischen Scheibe 95 sind die offenen Seiten der Schlitze durch die
angrenzende Fläche der geschlitzten Scheibe 94 abgedeckt, ausgenommen
dort, wo die Schlitze 96 in Verbindung mit dem Schlitz 94a stehen. Auf
diese Weise werden spiralförmige Durchgänge 96 gebildet, welche von dem
Mundstück 92 des Inhalators 91 zu einer durch die Scheibe 94, die Scheibe
97 und den Deckel 98 begrenzte Zyklonkammer 100 führt. Die Gestaltung
der Durchgänge 96 ist die einer flachen Spirale anstelle einer Wendel.
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Wenn die Luft/Pulvermischung in die Mundstück-Vorrichtung aus dem
Inhalator 91 eingesogen wird, tritt sie durch den Schlitz 94a in die
spiralförmigen Durchgänge 96 ein, wo sie zum Zirkulieren um die Längsachse
der Mundstück-Vorrichtung gebracht wird und tangential aus den
Durchgängen 96 in eine Zyklonkammer 100 austritt. Die leichteren Partikel des
Pulvers strömen durch den Raum 101 zwischen der Scheibe 97 und der
Innenwand des Deckels 98, durch den sie das offene Ende der rohrförmigen
Verlängerung 99 erreichen, um ihren Weg in den Mund des Patienten
finden. Dagegen werden die schwereren Partikel in der Kammer 100 durch
Zentrifugalkraft zurückgehalten. Wenn der Patient aufhört, einen Sog
auszuüben, fallen die schwereren Partikel auf den Boden der Kammer 100.
Der Deckel 98 ist entfernbar, so daß die zurückgehaltenen schwereren
Partikel von Zeit zu Zeit oder - falls erwünscht - nach jeder Benutzung des
Inhalators weggeworfen werden können.
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Die Ausführungsform aus Fig. 9 weist eine einfachere Struktur auf als die
Ausführungsformen der Fig. 1 und 3 auf und kann kostengünstiger
hergestellt werden. Dagegen tritt mehr Verlust an kinetischer Energie bei
der Ausführungsform aus Fig. 9 aufgrund eines Strömungsweges mit mehr
abrupten Richtungsänderungen auf. Dies reduziert die Geschwindigkeit, mit
der die Luft/Pulvermischung in die Zyklonkammer 100 eintritt, und
dementsprechend wird die Effektivität der zyklonartigen Trennung der schwereren
von den leichteren Partikeln reduziert.