DE19720701A1 - Vorrichtung zur Applikation eines Medikament-Aerosols über die Lunge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Applikation eines Medikaments über die Lunge.

Die Verwendung des Inhalationsweges für die Applikation von Me­ dikamenten gewinnt zunehmend an Bedeutung. Dabei werden außer dem Einsatz neuer lokal wirkender Medikamente für die Therapie von Lungenerkrankungen auch neue Therapiestrategien entwickelt, die die Lunge als Eingangsorgan für systemisch wirksame Substanzen verwenden.

Für die Verwendung des Inhalationsweges zur Applikation von Medikamenten werden wachsende Anforderungen an die Qualität des Inhalationsvorganges gestellt, die von den derzeit auf dem Markt befindlichen Geräten nicht erfüllt werden können. So ist es beispielsweise erforderlich, daß die vom Arzt verordnete Medikamentendosis möglichst genau und reproduzierbar appliziert wird, wobei die verabreichte Dosis und ihre Reproduzierbarkeit im wesentlichen von dem sogenannten Atemmanöver abhängt. Unter Atemmanöver ist das inhalierte Aerosolvolumen und der Atemfluß zu subsumieren, mit dem ein Patient die Inhalation durchführt. Durch geeignete Wahl von Atemmanöver und Vernebler bzw. durch Abstimmung des verwendeten Atemmanövers auf den verwendeten Vernebler (Teilchengröße) könnte der Depositionsort des Medika­ ments in der Lunge gezielt beeinflußt und damit eine vorwie­ gend zentrale oder vorwiegend periphere Pharmakonapplikation hervorgerufen werden.

Da sich im klinischen Alltag das von Patienten verwendete Atem­ manöver üblicherweise nur wenig beeinflussen läßt bzw. das tat­ sächlich durchgeführte Atemmanöver sich fast gänzlich der ärzt­ lichen Kontrolle entzieht, wäre eine exakte Vorgabe von Atemvo­ lumen und Atemfluß bei der Inhalation therapeutischer Aerosole wünschenswert, da damit eine erhebliche Verbesserung der Inha­ lationstherapie und ihrer Reproduzierbarkeit verbunden sein würde. Außerdem ließe sich folglich bei exakter Einhaltung eines bestimmten Atemmanövers eine genauere Abschätzung der applizierten Dosis vornehmen und damit zugleich auch eine Ko­ stenersparnis bei der Verwendung insbesondere teuerer Pharmaka erzielen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, die aufge­ zeigten Bedürfnisse durch eine funktionell einfach konzipierte Vorrichtung zu befriedigen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Bevorzugte Merkmale, die die Er­ findung vorteilhaft weiterbilden, sind den nachgeordneten Pa­ tentansprüchen zu entnehmen.

In vorteilhafter Weise besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung aus einem Inhalationsmundstück, mit einem zugeordneten ein­ stellbaren Vernebler und aus einem Druckluft-Steuerventil, durch das ein voreinstellbarer Volumenstrom von Druckluft, die während einer einstellbaren Zeitdauer an den das flüssige Medi­ kament enthaltenden Vernebler lieferbar ist.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird es dem Patienten daher mit einfachen Mitteln ermöglicht, ein exakt vorgegebenes Pharmakonvolumen mit exakt vorgegebenen Atemfluß zu inhalieren. Dabei wird in günstiger Weise die im klinischen Alltag für The­ rapie-Vernebler bereits vorgesehene separate Luftzuführung der­ art gesteuert, daß nur ein vorgegebenes Luftvolumen mit einem vorgegebenen Fluß an den Vernebler abgegeben wird. Nach der Erfindung wird somit die Luft des Verneblers auf eine vorwähl­ bare Volumenstromstärke eingestellt, die vom Patienten nicht beeinflußt werden kann, wodurch sich eine Flußkonstanz ergibt. Der Zuluftvolumenstrom wird dann bevorzugt von einer elektroni­ schen Steuerungseinheit über einen fest vorgegebenen Zeitraum eingeschaltet, um so ein exakt vorgegebenes Luftvolumen zu ap­ plizieren. Vorteilhaft wird durch die nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung festlegbare Länge einer Atempause die Gesamtdeposition des Medikamentes erhöht und damit die in­ terindividuelle Variabilität der deponierten Menge reduziert.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vor dem einstellbaren Vernebler ein Regler für das Konstanthalten des Volumenstroms angeordnet, wobei bevorzugt zur Kontrolle eines vorbestimmten Volumenstroms dem Regler ein Durchflußmesser nachgeordnet ist, welcher in einer speziellen Ausführungsform einen Schwebekörper aufweist. Diese Maßnahmen tragen zur Sicherung einer kontrol­ lierten Inhalation therapeutischer Aerosole durch die Vorrich­ tung in vorteilhafter Weise bei.

Für den praktischen Gebrauch der Vorrichtung ist es weiterhin günstig, wenn zur Triggerung des Vernebelungsbeginns des Ver­ neblers ein vorzugsweise auf Saugdruck im Inhalationsmundstück ansprechender Druckmesser vorgesehen ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine elektrische Steuerungseinheit für ihren Be­ trieb auf, wobei an der Steuerungseinheit eine Verneblungszeit und eine Pausenzeit einstellbar sind und wobei bevorzugt die elektronische Steuerungseinheit ein optisches und/oder akusti­ sches Pausensignal für die Pause zwischen Inhalation und Exha­ lation aufweist, vorzugsweise in Form einer Leuchtdiode.

In günstiger Weise ist weiterhin die Zahl der Verneblungsperi­ oden als Zahl von Atemzügen einstellbar.

Hinsichtlich der Ausbildung des Verneblers ist entweder eine Ausgestaltung als Düsenvernebler mit einer separaten Druckluft­ versorgung vorgesehen, die mittels des Druckluftsteuerventils ein- und ausschaltbar ist, wobei die separate Druckluftversor­ gung für den Düsenvernebler bevorzugt zwischen dem Druckluft­ steuerventil und dem Durchflußmesser abzweigt.

Alternativ kann der Vernebler als Ultraschallwandler ausgebil­ det sein, dessen Hochfrequenzsignale direkt durch die elektro­ nische Steuerungseinheit steuerbar sind.

Das Druckluftsteuerventil ist bevorzugt als Magnetventil ausge­ bildet, und vor dem Steuerventil sind zur Anpassung an die in­ dividuellen Druckluftverhältnisse ein Druckminderer und ein Manometer angeordnet.

Vorteilhaft kann gemäß der Erfindung durch die gleichzeitige Wahl von Inhalationsfluß und inhalierten Volumen ein breites Spektrum von Atemmanövern der medizinischen Anwendung erschlos­ sen werden, wobei über unterschiedliche Atemmanöver der Deposi­ tionsort in der Lunge in gewünschter Weise beeinflußbar ist. Damit ist es erstmals möglich, Medikamente, die beispielsweise in zentralen Lungenbereichen wirken sollen, überwiegend auch dort zu deponieren.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß damit eine routinemäßige Durchführung von Inhalatio­ nen bei Patienten im klinischen Bereich verbessert werden kann, weil ein Patient durch die vorgesehene Atemtriggerung der Inha­ lation keine Probleme hinsichtlich der Synchronisierung des Starts des Verneblers und des Beginns der Inhalation hat. Au­ ßerdem können vorteilhaft Fehler bei der Inhalation, die auf eine unsachgemäße Handhabung des Verneblers zurückzuführen sind, deutlich vermindert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beige­ fügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung eines Ausführungsbei­ spiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Fig. 2 eine schematisierte Komponentenzusammenstellung des Ausführungsbeispiels der Erfindung gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist an einem Ausführungsbeispiel schematisiert das Zusammenwirken einzelner Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 dargestellt. Die Vorrichtung 10 zur Applikation eines Medikament-Aerosols über die Lunge besteht aus einem In­ halationsmundstück 11 mit einem zugeordneten in seinen Be­ triebsphasen und Intensität/Frequenz einstellbaren Vernebler 12. In Leitungsverbindung mit dem Inhalationsmundstück 11 be­ finden sich ein Volumenstromregler 13, ein Druckluftsteuerven­ til 14, das bevorzugt als Magnetventil ausgebildet ist, ein Druckminderer 15 und ein Drucklufteingang 16. Mit 17 ist ein Drucksensor bezeichnet, der zur Triggerung des Verneblungsbe­ ginns des Verneblers 12 auf Saugdruck im Mundstück anspricht.

Eine elektronische Steuerungseinheit 18 ist funktionell mit dem Druckluftsteuerventil 14, dem Drucksensor 17 und dem Vernebler 12 verbunden. Die elektronische Steuerungseinheit 18 ist sche­ matisiert als Gehäuseblock dargestellt, das zugleich eine opti­ sche Anzeige eines Durchflußmessers 19 zur Kontrolle des Inha­ lationsflusses, beispielsweise mit einem Wertebereich von 0 bis 1000 cm³/s besitzt. Der Volumenstromregler 13 dient zum kon­ stant halten des Inhalationsflusses in einem Wertebereich von beispielsweise 0-1000 cm³/s. Das Druckluftsteuerventil 14 ist bevorzugt als Magnetventil ausgebildet, das die Luftzufuhr schaltet.

Bei der elektronischen Steuerungseinheit 18 sind weiterhin in nicht dargestellter Weise die Inhalationszeit, die Pausenzeit und die Zahl der Atemzüge einstellbar, wobei als Pausensignal eine Leuchtdiode 20 vorgesehen ist.

Ergänzend zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist schema­ tisiert in Fig. 2 ein Manometer 21 zwischen dem Druckminderer 15 und dem Magnetventil 14 zur Einstellung des Betriebsdrucks des Verneblers, beispielsweise in einem Wertebereich von 0-2 bar, vorgesehen. Außerdem ist bei dieser Ausführungsform eine selbstabstellende Druckluftkupplung 22 zur Düsenversorgung ei­ nes Verneblers, in Ausbildung als Düsenvernebler vorgesehen. Zum Anschließen des Verneblers 12 selbst ist bei 23 ein Adapter dargestellt, während mit 24 eine Signalleitung zum Schalten eines als Ultraschallvernebler ausgebildeten Verneblers angege­ ben ist.

In dem Block der elektronischen Steuerungseinheit 18 sind text­ lich die einzelnen einstellbaren Funktionen wie Verneblungszeit bzw. Inhalationszeit, die Pausenzeit und die Ultraschallverneb­ lersteuerung erwähnt, wobei zur Erfassung der Atemzüge ein Atemzugzähler angesprochen ist.

Zur Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 wird zu­ nächst der Sollfluß der Inhalation mit dem Schwebkörper-Fluß­ messer 19 kontrolliert und an dem Flußkonstanzhalter bzw. Volu­ menstromregler 13 auf den gewünschten Betrag eingestellt. An­ schließend wird die gewünschte Inhalationszeit über nicht dar­ gestellte Taster an der elektronischen Steuerungseinheit 18 eingestellt, beispielsweise in einem Bereich von 0-20 Sekun­ den. Aus der Inhalationszeit und dem Inhalationsfluß ergibt sich dann das inhalierte Volumen. Die gewünschte Pausenzeitdau­ er wird über nicht dargestellte Taster ebenfalls an der Steue­ rungseinheit 18 eingestellt, beispielsweise in einem Bereich von 0-20 Sekunden. Außerdem wird der Atemzugzähler auf Null gesetzt.

Nach dieser Vorbereitung kann nun die Inhalation in der Form durchgeführt werden, daß der Patient am Mundstück 11 saugt, wodurch der Drucksensor 17 anspricht und automatisch die Inha­ lation startet. Für die Dauer der vorgewählten Inhalationszeit wird der Vernebler 12 mit Druckluft versorgt, und aus dem Mund­ stück 11 tritt mit vorgewählten Fluß das gewünschte Medikament in Aerosolform. Nach Ablauf der Inhalationszeit wird die Druck­ luftzufuhr unterbrochen und der Patient kann nicht weiter inha­ lieren. Die Leuchtdiode 20 signalisiert dem Patienten, den Atem anzuhalten. Wenn die Pausenzeit abgelaufen ist, erlischt die Pausenzeit-Leuchtdiode 20, der Patient atmet aus und der Atem­ zugzähler wird inkrementiert. Die Vorrichtung ist nun bereit zur nächsten Inhalation.

Eine weitere Einstellmöglichkeit für die Vernebelung besteht bei einem Düsenvernebler darin, die zwischen dem Magnetventil 14 und dem Durchflußstromregler 13 abgezweigte Druckluftversor­ gung zu steuern. Bei Verwendung eines Ultraschallverneblers kann das erforderliche Hochfrequenzsignal entsprechend separat gesteuert werden.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Applikation eines Medikaments über die Lunge, bestehend aus
einem Inhalationsmundstück (11) mit
einem zugeordnetem einstellbarem Vernebler (12), und aus
einem Druckluftsteuerventil (14), durch das ein vorein­ stellbarer (13) Volumenstrom von Druckluft während einer einstellbaren Zeitdauer an den das flüssige Medikamenten enthaltenden Vernebler (12) lieferbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem zeitlich einstellbaren Vernebler (12) ein Regler (13) für das Konstanthalten des Volumenstroms angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontrolle eines vorbestimmten Volumenstroms dem Regler (13) ein Durchflußmesser (19) nachgeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußmesser (19) einen Schwebekörper auf­ weist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Triggerung des Vernebelungsbeginns des Verneb­ lers (12) ein vorzugsweise auf Saugdruck im Mundstück (11) ansprechender Drucksensor (17) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch eine elektronische Steuerungseinheit (18) für den Betrieb der Vorrichtung (10, 10') wobei an der Steuerungseinheit eine Verneblungszeit und eine Pau­ senzeit einstellbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerungseinheit (18) ein opti­ sches und/oder akustisches Pausensignal für die Pause zwischen Inhalation und Exhalation aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Pausensignal von einer Leuchtdiode (20) gebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Vernebelungsperioden vorzugsweise als Zahl von Atemzügen einstellbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vernebler als Düsenvernebler ausgebildet ist und eine separate Druckluftversorgung (22) aufweist, die mittels des Druckluftsteuerventils (14) ein- und aus­ schaltbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die separate Druckluftversorgung (22) für den Düsen­ vernebler zwischen dem Druckluftsteuerventil (14) und dem Volumenstromregler abgezweigt ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vernebler als Ultraschallwandler ausgebildet ist, dessen Hochfrequenzsignale durch die elektronische Steuerungseinheit (18) steuerbar sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (14) als Magnetventil ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Steuerventil (14) ein Druckminderer (15) und ein Manometer (21) angeordnet sind.