CN1251050A - 干粉吸入器 - Google Patents

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卡伦·戴维斯
杰弗里·郑
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Abstract

一种干粉吸入器(1)具有一个铰接在吸入器壳体(5)上的盖子(20)。该吸入器包括一个混合室(8)、一个药物存储卡盘(60)和一个压力开关(19)。

Description

干粉吸入器
本发明涉及的领域是吸入器。确切地说，本发明涉及以精确分配好的干粉或液体形式输送药物的干粉吸入器。
吸入器是用来向患者肺内输送药物的。通常，吸入器包含或者提供有药物和空气或推进剂的混合物。通过患者从吸入器上的喷嘴吸气将混合物输送到患者肺内，用来治疗不同的病症，例如支气管哮喘病。然而，通过吸气输送药物的方法还可以应用于其它许多病症的治疗，其中包括那些与肺无关的疾病。
申请号为PCT/US93/09751的PCT专利申请阐述了一个众所周知的吸入器，它含有的单个药物剂量存储在多孔药物存储卡盘内，旋转药物存储卡盘，人工将药物连续地输送给患者。然而，尽管所述装置不同程度地满足了要求，但是在拔盘或精确可靠地从卡盘输送药物的量方面仍然存在一些缺点。
在此一并作为参考的美国专利5327883和5577497号阐述了一个吸入器，其具有一个螺旋叶片，而驱动螺旋叶片的电机是由叶片开关控制。上述设计中，叶片开关的叶片或瓣片是由患者吸气引起的气流推动的。瓣片的机械运动闭合开关，因而开启电机。电机使混合室内的螺旋叶片旋转从而使药物和空气充分混合，药物颗粒分散到空气中。由于吸入器流速基本是独立的，而且可以以很低的流速工作，所以开关对气流必须很敏感。尽管在过去的应用中，开关的性能很好，但是还有待于提高。
吸入器还采用了多种药物存储技术。每次使用时，为了分配药物量，有些吸入器采用散装药物存储仓结构；而还有一些吸入器，例如美国专利4778054和5327883号所述的，采用了分开包装药物的方法。然而，对干粉药物进行可靠连贯的输送问题依然是一个难以解决的课题。因此，提供一个改进的吸入器是本发明的目的。
为了这些目的，本吸入器包含一个壳体，壳体中有一个混合室或气雾室。最好，一个多剂量药物卡盘固定在壳体的顶部上。卡盘上有多个分开的单个剂量器径向分布在卡盘圈上。一个盖子铰接在壳体上，在连续输送药物时，它可以用来拔盘或前进卡盘圈定位到相邻的药物输送孔。
为了这些目的，干粉吸入器在吸入器壳体内有一个文氏空气通道。最好，该通道由锥形进口部分、咽喉部分和锥形出口部分组成。最好，压力开关安装在吸入器壳体内并启动驱动螺旋叶片的电机。当患者从吸入器喷嘴吸气时，压力差通过文氏空气通道传递。当文氏管内压力达到预定值时，压力开关启动电机。因此，吸入器可以准确可靠地感受吸气和开关电机。
其它和进一步的目的将在下面清楚地描述。
在附图中，所有几个视图中相同的参考符号表示相同的元件。
图1A是去掉可拆卸喷嘴部分的吸入器的透视图；
图1B是装在如图1A所示的吸入器上的可拆卸喷嘴的前部透视图；
图1C是图1B所示的可坼卸喷嘴的后部透视图；
图2A是图1A所示的吸入器的透视图，吸入器的盖子处于打开位置并且喷嘴还装在吸入器上；
图2B是图2A所示的吸入器的透视图，此时，吸入器的盖子处于部分打开位置；
图3是图2A和2B的吸入器的部件分解透视图；
图4是图2A所示的药物存储卡盘组件的部件分解透视图；
图4A是图4所示的卡盘外圈的剖面图；
图4B是图4所示的中间圈的一个单孔的放大剖面图；
图4C是图4所示的底部密封盘的上部放大透视图；
图4D是图4所示的底部密封盘的下部透视图；
图4E是图4所示的顶部密封盘的上部放大透视图；
图4F是图4所示的顶部密封盘的下部透视图；
图4G是图4所示的底部弹簧盘的上部放大透视图；
图4H是图4所示的底部弹簧盘的下部透视图；
图4I是图4所示的顶部弹簧盘的上部放大透视图；
图4J是图4所示的顶部弹簧盘的下部透视图；
图5A是图3所示的文氏空气通道组件的透视图；
图5B是图5A所示的文氏管的几何结构；以及
图6是沿图2A的线2-2剖开的局部剖面图。
转向附图，如图1-3所示，干粉吸入器1包括一个用铰链7铰接在壳体5上的盖子20。盖子20上有透明窗口22，用来观察药物存储卡盘60内各个药物剂量器67，该卡盘60固定支撑在壳体5上。如图2A和3所示，位于盖子20下侧的滑槽组件24含有一个槽G，槽G位于第一竖直面26与第二竖直面28之间。相对于吸入器的纵向中心线，第一竖直面26和第二竖直面28以一定角度延伸。肋29和竖直支撑壁30支撑着竖直面28，竖直支撑壁31支撑着竖直面26。当盖子20合上时，延长部分21有助于将卡盘60向下固定在壳体5上。
现在转向图1A、1B、1C和3。壳体5包括一个混合室或气雾室8。如图1C所示，混合室8位于模制在壳体5中的后壁9的后面和可拆卸喷嘴100的后壁101的前面。如图3所示，位于壳体5上部的药物入口10伸进混合室8内。在患者吸气时，位于混合室8内后壁9中的开口11允许空气进入混合室8内。混合室8内的螺旋叶片13与电机15的轴相接。
仍然参考图3，在壳体5上表面还有一对发光二极管(LED)16和17。LED 16最好为红光，当其发光时，向患者表明为吸入器提供能源的电池(未示出)需要更换，而LED 17最好呈不同于LED 16的颜色，比如呈绿光，则表明有足够的电池能量以及该装置的吸入次数(例如1500次)还未超出预定值。闪烁的灯光指示吸入器的电池具有足够的能量和仍具有从两个以上药盒输送药物量的寿命。固定在壳体5底部的电路板65与LED 16和17、电池以及电机相连并控制着这些功能的运行。
参照图3，杠杆凹槽21位于壳体5的上表面内。竖直柱23从壳体5的上表面向上伸出，为棘爪杆70提供一个支点。棘爪杆70包括开叉端71、竖直柱端73和齿状物75。棘爪杆70可以绕竖直柱23旋转，其运动由杠杆凹槽21的边缘约束。位于壳体5上的片簧72将棘爪杆70径向向内推压并使开叉端71靠在竖直柱23上。棘爪杆70随盖子的开合沿着片簧滑动。
压力开关19位于壳体5下部，通过控制电机15启动螺旋叶片13。如图3虚线表示的压力开关19最好是从佛罗里达的微气动逻辑元件公司(Micro Pneumatic Logic，Inc.，Ft.Lauderdale，Florida)购买的，压力开关19与电机15相连。
现在参照图3、5A和5B，干粉吸入器包含一个文氏空气通道组件40，它最好是分体模制件。如图2A和2B所示，当装配干粉吸入器时，将文氏空气通道组件40固定(例如粘结或热密封超声波焊接)到壳体5下部，从而形成由入口孔85到混合室8的通用气密通道。
文氏空气通道组件40允许压力开关19连续重复启动。参考图5B，文氏空气通道组件40的文氏管部分包括一个锥形部分42，当患者在喷嘴100处吸气时，其可以获得环境中的空气。锥形入口部分42的锥度角λ最好在约20-30度内变化，推荐值为约25度。锥形入口部分42的横断剖面可以呈不同轮廓，包括圆形、半圆形、抛物线形等等。
文氏空气通道还包括一个咽喉部分44，其与锥形入口部分42连续相接并具有恒定的轴向横截面积。象入口部分42一样，咽喉部分44可以呈不同的横断面轮廓。咽喉部分44的直径最好为约2-3毫米，推荐值为约2.5毫米。咽喉部分的长度可以在约0.8-1.8毫米之间变化，最好为约1.3毫米。测压孔48位于咽喉部分44内，在此处压力开关19测出吸气过程中的压力。
继续参考图5B，文氏空气通道组件40包括一个锥形出口部分46，它与混合室8连续相接。锥形出口部分46的锥度角φ的变化范围约5-10度，最好为7度。锥形出口部分46可以呈不同的截面轮廓，包括圆形、半圆形、抛物线形等等。在最佳实施例中，入口、咽喉部分、出口都是半圆形截面。
锥形出口部分46和锥形入口部分42的最大内径最好相等。定义咽喉部分直径与锥形入口部分的最大直径之比为β，其比率β应当在1/4和1/2之间变化，最好为约1/2。当β在上述指定范围内下降时，在有效流动条件下，压力开关19能可靠、连续地启动电机15。
现在参照图3和图4，药物存储卡盘60包括一个卡盘圈63，其四周周边分布着锯齿边缘65。圈63上的孔67中填满干粉药物。卡盘圈63夹在顶部密封盘68和底部密封盘69之间。顶部密封盘68和底部密封盘69最好由透明塑料制成，主要用来防止外来物质污染以及干粉从孔67漏出。顶部弹簧盘110设置在密封盘68上部，其具有一个带槽的中心毂112。底部弹簧盘114设置在密封盘69下面，其具有一个容器116。容器116是一个接头，可以接收并锁在容器112的毂112上，以便将圈和盘固接在一起形成夹层结构。止转孔62和64贯穿整个药物存储卡盘60，以防止盘110、68、69和114在拔盘的过程中移动。
底部密封盘69具有一个孔118和两个穿盘销柱120，穿盘销柱120装在底部弹簧盘14上的止转孔内，保证孔118与槽口66成直线上下安装。底部密封盘69的上表面124还有两个短盲销128，它从上表面124向上延伸，但不能伸出底部密封盘69的下表面。另外，上表面124须是光滑的平面。容器116通过底部密封盘69的大隙孔126内向上伸出，第三短盲销129在盘69上下伸出。由于底部密封盘69中的槽口66的存在，在使用中，孔67可以在与药物入口10成直线时，使上下孔贯通。
底部密封盘69上的柱120穿过顶部密封盘68的孔62和64延伸。阶梯柱130从顶盘的上表面向上伸出并与顶部外盘110的孔132啮合。由此使盘110、68、69和114成直线。
卡盘圈63最好由Delrin(迭尔林)制成。顶盘68和底盘69最好由聚碳酸酯制成，当圈63在夹层的盘间转动时，这些材料在滑动的表面间具有合适的润滑特性，尤其是可以防止从存药孔67中出来的粉末移走。
如图4A和4B所示，在圈63的上下有一个凹槽101，其直径为D。在装配时，密封盘本身具有一个与圈63匹配的直径(通常较小)和中心。如图4B所示，在每个孔67周围有一个唇缘或凸缘R。通过啮合在凸缘R上的密封盘将孔67密封，凸缘R高出基准圈面B的距离为H，大约为0.2毫米(0.008英寸)。凸缘R的宽度W约为0.2毫米。凸缘R在密封盘上起着刮板作用，在圈的每次运动之前、之后或之中，有助于密封孔67中的粉末。
弹簧盘110和114独立于密封盘。弹簧盘对密封盘施加了夹紧力或法向力，保证了密封盘表面与圈63贴紧，尤其是与圈63上下面上的凸缘R贴紧。该力是由装配时使毂112紧紧啮合在容器116中产生和保持的。因而，五层夹层结构的卡盘能够可靠地保存并输送准确剂量的药粉。
参照图3，为了装配药物存储卡盘60，患者将止转孔62和64对准带槽的止转销25和26，然后将卡盘压下。卡盘60的顶部弹簧盘110穿过之后，止转销25和26端部的翼片向外弹出，从而保证了将卡盘60紧贴固定在壳体5上。
参照图3，壳体盖罩组件80安装在壳体5的下面，将电机15、文氏空气通道组件40、电池和电路板65罩上。包含有弹射按钮90的弹射按钮凹槽82位于壳体盖罩组件80的下表面。弹射按钮90包含一对弹射叉92，用于将卡盘组件60从壳体弹出。要想将卡盘60弹出，患者只要用足够的力压弹射按钮90便可将卡盘60从止转销25和26上弹出。一对叉92压在底部弹簧盘114的底平面上。
现在参照图1A、1B和1C，可拆卸的喷嘴100包括一锥形嘴部分103。后壁101位于可拆卸喷嘴100D后部，在吸气过程中，后壁101中的多个孔105允许气药混合物从混合室8流进喷嘴100。围绕可拆卸喷嘴100的后部，周向分布着径向孔107。简单地参照图2A和2B，当吸入器停用时，可拆卸的喷嘴罩盖108紧压在喷嘴100上。
在喷嘴100后部的径向销109使患者很容易地从壳体5上拆卸喷嘴100，方便清洗喷嘴，该径向销与壳体5上的槽30啮合。
为了使患者进一步拔动卡盘60至下一个药剂位置，患者可以简单地先打开再关闭干粉吸入器的盖子20。参照图2A、2B和3，当患者开始打开盖子20到如图2A所示的位置时，由于圆柱端部73与盖子20中的滑槽组件24机械啮合，棘爪杆70开始绕着壳体5上的竖直柱23旋转。当盖子打开时，由于圆柱端部73与盖子20上的第一竖直面26滑动接触，它将进一步沿着图3所示的箭头A方向向前推压。当齿状物75在卡盘圈上的锯形齿上向上运动时，棘爪杆70同时将反着弹簧72向内作用力方向径向向外运动。带叉端71允许径向离开柱23。摩擦力阻止圈随着棘爪杆70的齿状物75移动。
当盖子20开到如同2A所示的完全打开位置时，齿状物75已经越过一个锯形齿并且径向向里返回，从而与卡盘圈63的锯形齿边缘重新啮合。当齿状物越过锯形齿后，弹簧73迫使齿状物部分在锯形齿后向内运动。一旦齿状物与圈63的锯形齿啮合好，患者就可以将盖子20关闭到图1A所示位置。当盖子20向关闭位置转动时，棘爪杆70的舌簧73由于它与第二竖直面28滑动接触继续向箭头B方向推压。
当棘爪杆70的齿状物75与锯形齿边缘65啮合时，由于滑槽24内舌簧73的作用使锯形齿边缘65与卡盘圈63箭头沿B方向旋转。卡盘60的盘68、69、110和114始终固定在止转销25和26上。当盖子20处在如图1A所示位置时，卡盘圈63已经向前拔盘或前进一个孔67的距离，这样，下一药量就输送给患者。
使用时，干粉吸入器要按图1A所示直立位置放置。吸气之前，患者通过开合盖子20，将药物存储卡盘60向前拨动，使下一次的药物送到位。含有粉末药物的另一个孔67移到药物入口10上方并与之成一线。因为底盘69上的槽口66与混合室8相通，所以孔67和及其所含药物不再会夹在顶盘68与底盘69的中间。
前进卡盘后，患者可以把可拆卸喷嘴100的锥形喷嘴103放进嘴里吸气。吸气时，空气通过入口孔85进入文氏空气通道组件40。流经咽喉部分44内的气流速度增加，导致咽喉部分44中的压力相应较小，这与贝努里(Bernoulli)原理一致。
图5A和6说明了经过吸入器和文氏通道40的空气路线。图5A中箭头C表示从外部经过文氏空气通道组件40的空气流经路线。图6所示箭头D所指的空气路线与图5A所示的相同，只不过，该图表示的是通过整个吸入器的气流横截面剖视图。
咽喉部分44内压力的减少由测压孔48或管子检测，该管子将咽喉部分44与压力开关19连接起来。因此，当通过咽喉部分44的压降值达到足够的幅度时，压力开关19闭合，电机15启动。固定在电机15轴上的螺旋叶片在混合室8内旋转。当喷嘴100内的流速超过大约4-8升/分的范围时，压力开关19最好关闭，4-8升/分是一个很低的阀值，实际上，这完全满足或超过所有患者的使用要求。文氏管的设计容许单独选择启动电机15的流速。文氏管也可以用作控制吸入气流阻力的控制点，它最好产生大约0.1-0.2(cmH2 O)1/2的阻力。在文氏管的压降值也可以用来确定吸气流速。这个数据可以用来记录、显示或用来判断患者是否获得适当的速率，
产生于螺旋叶片13的吸入和紊流现象迫使锥形出口部分46处的空气经过混合室8的后壁9上的开口11进入混合室8。另外，上述的吸入和紊流现象还可以将孔67内的药物粉末经过药物入口10吸进混合室8内。在混合室中，空气和药物由螺旋叶片混合。
现在参考图1C，药物粉末和空气的混合物从混合室8经过喷嘴100的后壁101上的流出孔105进入喷嘴100内，从这吸入患者肺内。
至此，一个新颖的吸入器通过上述的描述已经介绍了。当然，只要不脱离本发明的范围和宗旨，也可能有不同的变化和修改，以及使用等价设备和替代品。因此，本发明仅由随附的权利要求书限制。

Claims (28)

1、一种吸入器，其特征在于，它包括：
   一个壳体；
   一个在所述壳体内的混合室；
   一个在所述壳体内的压力开关；
   一个在所述壳体内的文氏空气通道；以及
   一个在文氏管上与压力开关相连的测压孔。
2、根据权利要求1所述的吸入器，其特征在于还包括所述壳体内的由所述压力开关启动的电机。
3、根据权利要求2所述的吸入器，其特征在于还包括固定在电机轴上的叶片，其中叶片位于所述混合室内。
4、根据权利要求1所述的吸入器，其特征在于包含在所述壳体内的所述压力开关是一个压力转换器。
5、根据权利要求1所述的吸入器，其特征在于还包括可转动地安装在所述壳体上的卡盘圈，其中卡盘圈包含多个粉末填充孔。
6、根据权利要求5所述的吸入器，其特征在于还包括装在所述壳体内的用于弹射卡盘圈的弹射按钮。
7、根据权利要求1所述的吸入器，其特征在于还包括装在所述壳体内的发光二极管，其中发光二极管指示用户什么时候需要更换电池。
8、根据权利要求1所述的吸入器，其特征在于还包括一个喷嘴，该喷嘴在所述混合室上面可拆卸地安装在所述壳体上。
9、根据权利要求8所述的吸入器，其特征在于，当喷嘴处的流速超过约4.0升/分时，所述压力开关关闭。
10、一种吸入器，其特征在于，它包括：
   一个壳体；
   一个在所述壳体内的混合室；
   一个在所述壳体内的压力开关；
   一个可转动地装在所述壳体上的卡盘圈；所述卡盘圈包括多个粉
   末填充孔；
   使所述卡盘圈从第一粉末填充孔前进到相邻的粉末填充孔的装
   置。
11、根据权利要求10所述的吸入器，其特征在于使卡盘圈前进的装置包括：
    一个具有第一端和第二端的棘爪杆，第一端铰接到壳体上，并且具有一个与卡盘圈啮合的齿状物；以及
    一个铰接在壳体上的盖子，包括第一和第二分开的曲面壁，棘爪杆的第二端位于第一和第二壁之间。
12、根据权利要求10所述的吸入器，其特征在于，卡盘圈具有一个锯形齿边缘，而棘爪杆具有一个与卡盘圈锯形齿边缘相啮合的齿状物部分。
13、根据权利要求10所述的吸入器，其特征在于，还包括：
    滑动地位于卡盘圈上的一个顶盘和一个底盘；以及
    一个在壳体上穿过顶盘和底盘延伸的止转销。
14、一种干粉吸入器，其特征在于，它包括：
    一个壳体；
    一个在所述壳体中的混合室；
    一个包含在所述壳体内的压力开关；以及
    一个装在所述壳体内的用于启动所述压力开关的文氏空气通道，所述的文氏空气通道包括：
     (a)一个锥形入口部分；
     (b)一个咽喉部分；以及
     (c)一个锥形出口部分。
15、根据权利要求14所述的吸入器，其特征在于所述的文氏空气通道的内径的范围在约0.08-0.13英寸之间。
16、根据权利要求14所述的吸入器，其特征在于所述锥形入口部分与所述锥形出口部分的最大直径约是所述咽喉部分的内径的2倍。
17、根据权利要求14所述的吸入器，其特征在于还包括一个装在所述壳体内的电机，其中电机由所述压力开关启动。
18、根据权利要求14所述的吸入器，其特征在于还包括一个可转动地安装在所述壳体上的卡盘圈，其中卡盘圈包含多个粉末填充孔，
    位于卡盘圈上的多个用于存储干粉的分开的孔；
    一个位于卡盘圈上侧的顶部密封盘；
    一个位于卡盘圈下侧的底部密封盘；
    一个位于顶部密封盘上面的顶部弹簧盘；以及
    一个位于底部密封盘下面的底部弹簧盘。
19、一种在吸入器内使用的药物存储卡盘，其特征在于，它包括：
    一个具有上侧和下侧的卡盘圈；
    位于卡盘圈上的多个用于存储干粉的分开的孔；
    一个位于卡盘圈上侧的顶部密封盘；
    一个位于卡盘圈下侧的底部密封盘；
    一个位于顶部密封盘上面的顶部弹簧盘；以及
    一个位于底部密封盘下面的底部密封盘。
20、根据权利要求19所述的卡盘，其特征在于还包括围绕卡盘圈周围周向分布的锯齿形边缘。
21、根据权利要求19所述的卡盘，其特征在于顶部密封盘和底部密封盘以及弹簧盘都用透明塑料制成。
22、根据权利要求19所述的卡盘，其特征在于，顶部弹簧盘和底部弹簧盘中之一具有一个毂，而另一个具有一个适于咬合锁在毂上的容器，以使卡盘圈、密封盘和弹簧盘以夹层结构固定在一起。
23、根据权利要求19所述的卡盘，其特征在于还包括一对贯穿密封盘和夹紧盘延伸的止转孔。
24、根据权利要求19所述的卡盘，其特征在于还包括一个底部密封盘中的一个输送孔和一个在底部弹簧盘中的槽口。
25、根据权利要求19所述的卡盘，其特征在于，卡盘圈由Delrin制成，顶部和底部密封盘由聚碳酸酯制成，以在它们的滑动面间提供适当的润滑性能。
26、根据权利要求19所述的卡盘，其特征在于，卡盘圈包括适于接收顶部和底部密封盘的顶部和底部凹槽。
27、根据权利要求25所述的卡盘，其特征在于还包括在卡盘圈上侧和下侧上的每个孔周围形成的唇缘。
28、根据权利要求27所述的卡盘，其特征在于，唇缘高约0.2毫米，宽约0.2毫米。
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