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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen portablen, tragbaren Inhalator
für die
Verabreichung einer pharmazeutisch aktiven Substanz und genauer einen
portablen, tragbaren Inhalator, der durch den Atem des Patienten
betätigt
wird.
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Technischer
Hintergrund der Erfindung
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Es
besteht ein allgemeines Interesse an portablen tragbaren Inhalatoren.
Eine bekannte Gruppe von Inhalatoren sind solche, die ein aerosolisiertes Medikament
in einer bestimmten Einheitsdosierung abgeben, wenn ein Bedienteil
von einem Patienten betätigt,
gedrückt
oder gezogen wird.
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Es
hat sich herausgestellt, dass solche Inhalatoren nicht optimal sind,
da das abgegebene Medikament nicht immer effektiv in die Atemwege
des Patienten eingebracht wird. Die Koordination zwischen der Inhalierung
und der Medikamenten-Abgabe ist kritisch und birgt das Risiko einer
bezüglich
der Atmung unzeitigen Verabreichung. Zusätzlich variiert der Atem-Zyklus
und die Atem-Stärke
zwischen verschiedenen Patienten, was ein weiteres Problem darstellt.
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Daher
wurden durch den Atem betätigte
Inhalatoren entwickelt. Solche Inhalatoren sind mit einer Art von
Vorrichtung ausgestattet, die sensitiv bezüglich eines Luftstroms ist.
Folglich triggert die sensitive Vorrichtung die Abgabe des Medikaments, wenn
der Patient durch ein Mundstück
der Vorrichtung halation des Patienten, abgegeben, um in die Atemwege
des Patienten zu gelangen.
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Solche
Inhalatoren, bei denen eine bestimmte Einheitsdosierung verabreicht
wird, wenn der Patient inhaliert, sind beispielsweise aus WO 92/09323 bekannt.
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Es
ist jedoch sogar mit solchen Einheitsdosis-Inhalatoren möglich, dass
das Medikament nicht in der effektivsten Weise inhaliert wird. Daher
sind elektromechanisch betätigte
Inhalatoren bekannt, die den inhalierten Luftstrom überwachen
und ein Ventil in Reaktion auf den gemessenen Luftstrom öffnen bzw.
schließen,
d.h. es wird eine kontinuierliche Medikamenten-Verabreichung erreicht,
deren Dauer durch die jeweilige Inhalation des Patienten bestimmt ist.
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Ein
Beispiel eines solchen Inhalators ist in dem US-Patent Nr. 5 718
222 beschrieben, das die Basis für
den Oberbegriff des Anspruchs 1 der vorliegenden Erfindung bildet.
Unter Bezugnahme auf 17 des genannten
Patentes ist ein Medikament in einem durch ein Ventil geschlossenen
Container enthalten. Wenn eine Kontrolleinheit ein Signal von einem
mit dem Mundstück
der Vorrichtung verbundenen Strömungssensor
empfangen hat, wobei angezeigt wird, dass der Patient inhaliert, öffnet eine
Betätigungseinrichtung
das Ventil als Antwort auf ein Signal von der Kontrolleinheit. Bei
geöffnetem
Ventil gelangt das Medikament in eine Resonanz-Kavität, wo es
durch einen vibrierenden elektromechanischen Mechanismus angeregt
wird, um das Medikament durch eine Membran zu drücken. Das Medikament verlässt die
Membran im einem aerosolisierten Zustand, um von dem Patienten inhaliert
zu werden.
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Um
eine Aerosolisierung mit sehr kleinen und klar definierten Tropfen
zu erreichen, ist die Membran der Vorrichtung ent sprechend dem
US 5 718 222 eine sogenannte
Rayleigh-Typ-Membran. Das
Rayleigh-Strömungsphänomen ist
im Stand der Technik allgemein bekannt und ist beispielsweise in Hydrodynamics,
Horace H. Lamb, 6th edition, 5. 472–475, Dover Publication, New
York, 1945 beschrieben.
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Ein
Beispiel eines Atem-betätigten
Inhalators, der eine Rayleigh-Typ-Membran verwendet, ist in dem
obgenannten Patent
US 5 718 222 beschrieben.
Gemäß diesem
Patent wird eine unter Druck stehende Flüssigkeit durch die Membran
gedrückt.
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Folglich
benötigt
der Inhalator gemäß
US 5 718 222 eine elektromechanische
Anordnung, obwohl er das Problem der durch den Atem des Patienten
kontrollierten Medikamenten-Verabreichung
betrifft. Dies ist in vielen Anwendungen ein Nachteil, bei denen
niedrige Kosten und geringe Größe gewünscht sind.
Zusätzlich
macht der Bedarf elektrischer Energie die Vorrichtung anfällig in
Situationen, bei denen neue Batterien oder eine externe Energiequelle
nicht zur Verfügung
stehen.
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Ein
anderer relevanter Inhalator des Standes der Technik ist in
US 3 456 646 beschrieben.
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Es
bleibt jedoch ein Wunsch nach einem vollständig mechanischen Atem-kontrollierten
Inhalator zur kontinuierlichen Verabreichung eines Medikaments,
wenn der Patient stärker
als mit einer vorbestimmten Strömungsrate
einatmet, bestehen. Der Begriff „vollständig mechanisch" ist nicht als elektrische
oder elektronische Mittel und Teile, welche die Verwendung für den Inhalierer
erleichtern, wie beispielsweise ein elektronisches Anzeigemittel,
ein Mittel zur elektronischen Überwachung
der Inhalations-Qualität,
ausschließend
aufzufassen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung in Antwort
auf das oben beschriebene Bedürfnis
anzugeben. Dieses Ziel wird mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch
1 erreicht.
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Erfindungsgemäß wird ein
mechanischer, durch Atmung betätigter
Inhalator angegeben. Aufgrund seiner mechanischen Arbeitsweise benötigt der
Inhalator keine externe Energiequelle, was ihn unter allen Umständen zuverlässig macht.
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Ein
erfindungsgemäßer mechanischer
Inhalator, wie beispielsweise ein Inhalator gemäß einer der in der detaillierten
Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen,
erlaubt die Herstellung eines zuverlässigen Inhalators zu relativ
niedrigen Kosten.
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Außerdem ermöglicht die
vorliegende Erfindung die Konstruktion eines Inhalators zum „Paffen" („puffing") eines Medikaments,
d.h. eine bestimmte Dosis eines Medikaments könnte durch mehrere Atemzüge inhaliert
werden, anstatt der Inhalierung der gesamten Dosis in einem einzelnen
Atemzug. Beispielsweise erlaubt dies einem Patient, Nikotin in einer
Weise zu inhalieren, die sehr stark dem Rauchen ähnelt.
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Zusätzlich könnte der
Inhalator mit sehr kleinen Abmessungen konstruiert werden und dabei
einen diskreten Weg ermöglichen,
Medikamente zu inhalieren. Bei einer bevorzugten Ausführungsform und
zur Verwendung in einer Anti-Rauch-Behandlung könnte der Inhalator mit einer
Größe und Form ähnlich einer
Zigarette geformt sein.
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Die
vorliegende Erfindung, wie auch der weitere Umfang der Anwendbarkeit,
werden aus der später
hierin angegebenen detaillierten Beschreibung klar werden. Es sollte
jedoch verstanden werden, dass die detaillierte Beschreibung und
spezifische Beispiele lediglich zur Veranschaulichung angegeben
sind, während
sie bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung beschreiben. Verschiedene Veränderungen und Modifikationen
innerhalb des Geistes und des Umfangs der Erfindung werden dem mit dem
Stand der Technik vertrauten Fachmann aus dieser detaillierten Beschreibung
offensichtlich werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben, die lediglich zu veranschaulichenden Zwecken angegeben
sind und daher nicht die vorliegende Erfindung beschränken, wobei
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1 eine
perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Aerosolisierungs-Einheit
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht der aus einer zweiten Position gesehenen
Aerosolisierungs-Einheit der 2.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht eines vollständigen Inhalators gemäß der Erfindung.
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4 ist
eine Schnittansicht des Inhalators gemäß 3.
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5 ist
eine vergrößerte Schnittansicht durch
das Mundstück
des Inhalators der 3.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Aerosolisierungs-Einheit
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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7 ist
eine Schnittansicht durch das Mundstück des Inhalators mit der Aerosolisierungs-Einheit
gemäß 6.
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8 ist
eine vergrößerte Schnittansicht durch
das Mundstück
und den oberen Bereich der Aerosolisierungs-Einheit der 6, wobei
die Aerosolisierungs-Einheit
in einer ersten Position gezeigt ist, bei der die Medikamentenverabreichung
behindert ist.
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9 ist
eine vergrößerte Schnittansicht entsprechend 8,
welche die Aerosolisierungs-Einheit in einer zweiten Position zeigt,
bei der die Medikamentenverabreichung ermöglicht ist.
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10 ist
eine Schnittansicht durch das Mundstück und eine dritte Ausführungsform
einer Aerosolisierungs-Einheit
gemäß der Erfindung.
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11 ist
eine perspektivische Ansicht der Aerosolisierungs-Einheit der 10.
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12 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie XII-XII der 11.
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13 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie XII-XII der 11.
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14 ist
eine Schnittansicht des Mundstücks
und einer Variante der Aerosolisierungs-Einheit der 10.
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Es
sollte angemerkt werden, dass richtungsbezogene Begriffe, wie beispielsweise „oberer
Abschnitt" oder „Abwärts-Richtung" in der Beschreibung zu
Unterscheidungszwecken verwendet werden und üblicherweise auf eine entsprechende
Figur der Zeichnungen bezogen sind. Daher sollten solche Begriffe
nicht als limitierend bezüglich
des Umfangs der Erfindung verstanden werden.
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Detaillierte
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Bei
einem Inhalator mit einer Aerosolisierungs-Einheit gemäß der Erfindung
wird eine Kraft durch einen Luftstrom, d.h. durch den inhalierten Atem
des Patienten, ausgeübt,
wobei die Kraft über ein
mechanisches Betätigungsmittel
auf ein Ventilmittel wirkt, um das Ventil zu öffnen, so lange wie die Strömung der
Luft über
einem ausgewählten
Parameter liegt, wie beispielsweise einer Strömungsrate oder einem Druck.
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So
lange, wie das Ventil offen ist, wird eine unter Druck stehende
Flüssigkeit,
wie beispielsweise ein pharmazeutisch aktives Medikament, aerosolisiert
und an den Luftstrom abgegeben, um in die Atemwege des Patienten
verabreicht zu werden. Die Abgabe dauert an, bis der ausgewählte Parameter des
Luftstroms auf einen bestimmten Wert abgefallen ist, unter dem es
dem Mechanismus nicht länger
gelingt, das Ventil offen zu halten. Üblicherweise ist der Wert,
den der Luftstrom überschreiten
muss, um das Ventil zu öffnen,
im Wesentlichen der gleiche wie der Wert, unter dem das Ventil schließt.
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Der/die Öffnungs-
wie auch der/die Schließ-Luftstrom-Wert
oder -Werte ist/sind festgelegt durch die zusammenwirkenden Abmessungen der
das Ventilmittel und das Ventil-Betätigungs-Mittel bildenden Elemente, wie beschrieben
wird.
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Eine
erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Aerosolisierungs-Einheit 10 zur
Verwendung in einem Inhalator ist in den 1 bis 6 gezeigt.
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1 zeigt
die Aerosolisierungs-Einheit 10 aus einem Winkel, bei dem
eine an einer Seite eines Körpers 19 befestigte
flexible Membran 14 zu sehen ist, sowie ein allgemein rohrförmiger Kanal,
d.h. eine hohle Nadel 18 zum Anschließen eines Flüssigkeitscontainers
daran. Der Körper 19 besteht
aus einem oberen Körperabschnitt 19A und
einem unteren Körperabschnitt 19B.
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2 zeigt
die andere Seite der Aerosolisierungs-Einheit 10 der 1,
worin eine poröse
Membran 15 sichtbar ist. Die Aerosolisierungs-Einheit 10, die
dazu vorgesehen ist, in einem allgemein rohrförmigen Luftkanal durch ein
Paar hervorstehender Befestigungsmittel 22 montiert zu
werden, wird nun im Detail beschrieben.
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Eine
erfindungsgemäße Ausführungsform eines
vollständigen
Inhalators 20, der die Aerosolisierungs-Einheit 10 der 1 und 2 umfasst,
ist in der perspektivischen Ansicht der 3 gezeigt. Der
Inhalator umfasst einen einen Medikamentenbehälter (nicht sichtbar in 3)
aufweisenden oberen Abschnitt 33, einen ein Mundstück 31 bildenden
unteren Abschnitt und ein Verbindungsmittel zum lösbaren Verbinden
des oberen Abschnitts 33 mit dem Mundstück 31. Zur Aufnahme
der Befestigungsmittel 22 der Aerosolisierungs-Einheit 10 sind Öffnungen 24 vorgesehen.
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4 zeigt
eine Schnittansicht des Inhalators 20 der 3.
Ein die zu aerosolisierende Flüssigkeit,
d.h. üblicherweise
ein Medikament, das eine eine pharmazeutisch aktive Sub stanz umfassende Flüssigkeit
aufweist, enthaltender Einsatz 30 wird an der Aerosolisierungs-Einheit 10 durch
die hohle Nadel 18 befestigt. Die Nadel 18 wird
durch eine penetrierbare Membran an dem nähergelegenen Ende des Einsatzes 30 eingeführt. Am
entfernten Ende des Einsatzes 30 ist eine Abschlusswand
abdichtend verschiebbar. Daher wird der Flüssigkeitsdruck in dem Einsatz
erhöht,
wenn eine externe Kraft aufgebracht wird, um die Abschlusswand 35 in
den Einsatz zu drücken,
zur gleichen Zeit, wenn der Ausgang an dem nahegelegenen Ende geschlossen
ist.
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Der
obere Abschnitt 33 des Inhalators, der in einer lösbaren Weise
unter Verwendung beispielsweise einer Schraub- oder Bajonettbefestigung 36 an dem
Mundstück 31 befestigt
ist, umfasst einen Kolben 37 und eine an einem Endstück 39 abgestützte Spiralfeder 38.
In dem oberen Abschnitt 33 sind Luft-Einlassöffnungen 32 angeordnet.
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Wenn
der obere Inhalatorabschnitt 33 und der Mundstückabschnitt 31 zusammengeführt werden,
drückt
der Kolben 37 durch die Vorspannung der Feder 38 die
verschiebbare Wand 35 des Einsatzes 30 nach innen.
Die Länge
und der Durchmesser des Kolbens 37 sowie die Federkraft
der Feder 38 und ihre Verbindung mit dem Kolben sind ausgeführt, um einen
Flüssigkeitsdruck
in dem Einsatz 30 bereitzustellen.
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Die
vergrößerte Schnittansicht
der 5 zeigt das Mundstück 31 und die darin
enthaltene Aerosolisierungs-Einheit 10.
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Die
Inhalation eines Patienten erzeugt einen Luftstrom entlang einer
Strömungsbahn,
die sich von den Lufteinlassöffnungen 32 zu
dem Mundstückausgang 34 durch
den Inhalator erstreckt. Wenn der Luftstrom die Aerosolisierungs-Einheit 10 passiert,
wird er allgemein in eine erste Strömungsbahn FP1 an einer Seite
der Aerosolisierungs-Einheit 10 und eine zweite Strömungsbahn
FP2 an der anderen Seite der Aerosolisierungs-Einheit 10 getrennt.
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Wie
oben beschrieben wird die hohle Nadel 18 der Aerosolisierungs-Einheit 10 in
den Medikamenteneinsatz 30 eingeführt, um es dem Medikament zu
ermöglichen,
in die Aerosolisierungs-Einheit 10 durch
das Lumen der Nadel 18 einzutreten. Das Lumen der Nadel 18 befindet
sich in einer Fluidverbindung mit einem Ende eines Kanals 21.
Das andere Ende des Kanals 21 ist durch ein Dichtelement 13 abgedichtet,
das dabei die Flüssigkeit
auch dann daran hindert, in eine Kammer 12 einzutreten,
wenn die Flüssigkeit
unter Druck von dem Kolben 37 steht.
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Das
Dichtelement 13 bildet ein Ventilmittel zum Freigeben und
Unterbrechen einer Flüssigkeitsströmung aus
dem Kanal 21. Das Dichtelement 13 ist aus einem
permanentmagnetischen Material hergestellt oder umfasst ein solches
Material.
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Ein
mechanisches Mittel zum Betätigen
des Dichtelementes 13 umfasst ein an einer flexiblen Membran 14 befestigtes
magnetisches Element 16 zur Interaktion mit dem magnetischen
Material des Dichtelementes 13. Durch Herstellen des oberen
und des unteren Körper-Abschnitts
aus einem nichtmagnetischen Material, wie beispielsweise einem geeigneten
Polymer, wird es dem magnetischen Element 16 ermöglicht,
mit dem Dichtelement 13 zu interagieren.
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Die
magnetische Feldstärke
und die Polaritäten
des Dichtelements 13 (erster Magnet) und des zweiten magnetischen
Elements 16 werden jeweils in einer Weise ausgewählt, dass
die Elemente einander mit einer ausreichend starken Kraft abstoßen, um
gegen die Druck-Kraft des unter Druck stehenden Ka nals 21 zu
wirken, wenn kein oder ein sehr kleiner Luftstrom auf die Membran
wirkt.
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Die
aus einem geeigneten flexiblen Material wie beispielsweise einem
Elastomer gebildete Membran ist mit einer allgemein kallotenförmigen Form (obwohl
andere Formen möglich
sind) gezeigt und ihre Kante(n) ist an dem Körper der Aerosolisierungs-Einheit 10 befestigt.
Die Außenfläche der Membran
ist in einer ersten Strömungsbahn
FP1 durch das Mundstück 31 angeordnet.
Die andere Seite der Membran 14 steht ebenso über einen
Kanal 17 in Fluidverbindung mit der Luft in dem Mundstück. Die
Luft in dem Kanal 17 ist jedoch im Wesentlichen statisch
bezüglich
der in der Strömungsbahn
FP1 strömenden
Luft.
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Wie
mit verdeckten Linien (gepunktete Linien) in 5 gezeigt
ist, steht die Kammer 12 über einen Kanal 23 mit
dem Körper 19A, 19B in
Verbindung mit einer Ausgangsöffnung 11 an
der gegenüberliegenden
Seite bezüglich
der Membran 14 der Aerosolisierungs-Einheit 10.
Die Öffnung 11 ist
durch eine mit Durchlassporen mit mikroskopischen Größen versehene
poröse
Membran 15 abgedeckt. Es sollte angemerkt werden, dass
die mikroskopisch kleinen Poren nicht in 5 gezeigt
sind, sie sind jedoch durch Punkte in 2 symbolisch
dargestellt.
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Die
Membran 15 ist vorzugsweise eine Poren mit einem Durchmesser
im Bereich von ungefähr 0,25
bis 6 μm
aufweisende Rayleigh-Typ-Membran. Die genauen Abmessungen und Formen
der Poren sollten ausgewählt
werden, um für
das spezifische pharmazeutische Medikament geeignet zu sein, beispielsweise
basierend auf Hinweisen, die in der obengenannten Publikation „Hydrodynamics" angegeben sind.
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Andere
Typen von Membranen, wie auch Düsenanordnungen
könnten
natürlich
in Verbindung mit der Erfindung verwendet werden, um das Medikament
zu aerosolisieren.
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Die
poröse
Membran 15 grenzt an eine zweite Strömungsbahn FP2.
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Bei
der Verwendung inhaliert der Patent durch das Ende des Mundstücks 31 und
erzeugt dabei einen Luftstrom von der Lufteinlassöffnung 32 über die
erste und die zweite Strömungsbahn
FP1, FP2 und in den Mund des Patienten.
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Gemäß 5 erzeugt
der Luftstrom in der ersten Strömungsbahn
FP1 einen niedrigeren Druck an der Außenseite der Membran 14 als
an der Innenseite der Membran 14. Deswegen wird eine auswärts gerichtete
Kraft aufgebaut, die den zentralen Teil der Membran 14 aus
dem Körper
der Aerosolisierungseinheit 10 drückt. Da das zweite Magnetelement 16 an
der Innenseite der Membran 14 befestigt ist, folgt es der
Membran in Richtung nach außen.
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Wenn
der Luftstrom über
die Membran eine ausreichende Stärke
erreicht, d.h. eine ausreichende Strömungsrate, werden die Membran
und folglich das zweite Magnetelement um einen Abstand von dem Dichtelement 13 entfernt,
der für
die Stärke
des Magnetfelds, die etwa umgekehrt proportional zur Wurzel des
Abstandes ist, ausreichend ist, so dass es nicht länger stark
genug ist, das Dichtelement 13 zu zwingen, den Kanal 21 abzudichten.
Folglich sollte die Größe und die
Biegesteifigkeit der Membran mit einer gewünschten Öffnungs-Luftstrom-Rate korreliert sein,
um den Kanal 21 bei einer passenden Strömungsrate zu öffnen, um
eine optimale Inhalationseffizienz zu gewährleisten.
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Wenn
ein Luftstrom einer bestimmten Strömungsrate über die flexible Membran 14 strömt, hebt er
daher die Membran an, um ein Öffnen
des Kanals 21 zu ermöglichen,
und in Folge tritt unter Druck stehende Flüssigkeit aus der ersten Kammer 11 in
den Kanal 12, um die poröse Membran 15 durch
den Kanal 23 und die Öffnung 11 zu
erreichen.
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Wenn
der Kanal 12 mit unter Druck stehender Flüssigkeit
gefüllt
ist und so lange, wie das Dichtelement 13 über dem
Kanal 21 angehoben ist, wird Flüssigkeit durch die Poren der
Membran 15 herausgedrückt.
Außerhalb
der porösen
Membran 15 werden Rayleigh-Typ-Tröpfchen gebildet, um in den
Luftstrom der zweiten Strömungsbahn
FP2 abgegeben zu werden. Folglich werden die Medikamenten-Tröpfchen durch
den Luftstrom fortgetragen und wie gewünscht in die Atemwege des Patienten
getragen.
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Wenn
der Luftstrom über
die flexible Membran unter einen Schließwert sinkt, der in der vorliegenden
Ausführungsform
im Wesentlichen derselbe ist, wie ein zum Öffnen des Ventilmittels 13 nötiger Luftstrom,
kehrt die flexible Membran 14 zurück, um ihre Ausgangsposition
zu erreichen. Folglich ist die Magnetkraft auf das Dichtelement 13 erhöht, bis
das Dichtelement 13 den Kanal 21 wieder schließt. Im Wesentlichen
in diesem Moment versiegt die Abgabe von Tröpfchen durch die poröse Membran 15.
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Die
Verabreichung einer Flüssigkeit
gemäß der obigen
Beschreibung könnte
so lange wiederholt werden, wie unter Druck stehende Flüssigkeit
in dem Kanal 21 vorhanden ist.
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Natürlich ist
es möglich,
den kompletten Inhalator als Wegwerf-Inhalator zu konstruieren,
es wird jedoch aus ökonomischen
und ökologischen Gründen bevorzugt,
die Aerosolisie rungs-Einheit und das Inhalatorgehäuse als
Mehrfachverwendungs-Komponenten auszubilden, während der Einsatz ein Wegwerfteil
ist. Daher wird der obere Abschnitt 33 von dem Mundstück 31 entfernt,
wenn ein Einsatz 30 geleert ist, um den leeren Einsatz
freizugeben, der dann durch einen frischen Einsatz ersetzt werden
kann.
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Obwohl
das mechanische Betätigungsmittel der
ersten Ausführungsform
mit zwei sich abstoßenden
Magnetelementen beschrieben wurde, ist es natürlich möglich, das mechanische Betätigungsmittel in
einer anderen Weise anzuordnen. Beispielsweise durch Anordnung des
Betätigungsmittels
an der anderen Seite des Kanals 21 bezüglich des Ventilmittels 13,
wie in 5 gezeigt, und auch durch Ändern der Position der porösen Membran 15,
und die Magnetelemente könnten
stattdessen angeordnet werden, um einander anzuziehen.
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Eine
zweite Ausführungsform
eines tragbaren portablen Inhalators kleiner Größe gemäß der vorliegenden Erfindung
soll nun unter Bezugnahme auf die 6 bis 9 beschrieben
werden.
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In
der perspektivischen Ansicht der 6 ist eine
zweite Ausführungsform
einer Aerosolisierungs-Einheit 110 gezeigt, die an das
Mundstück
des Inhalators durch Befestigungsmittel 122 befestigt wird.
Ein allgemein rohrförmiger
Kanal, d.h. eine Nadel 118, zum Anschluss an den Medikamenteneinsatz
ist an dem Körper 119 der
Aerosolisierungs-Einheit 110 befestigt. Eine poröse Membran 115 zur
Abgabe des Medikaments in einer aerosolisierten Form ist an dem
Ende des Körpers 119 sichtbar.
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Die
Aerosolisierungs-Einheit 110 der 7 soll nun
unter Bezugnahme auf die Schnittansichten der 7, 8 und 9 erklärt werden.
Es wird auch auf die oben beschriebene erste Ausführungsform
zum Verständnis
der korrespondierenden Merkmale verwiesen.
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Die
Einheit 110 ist unter Verwendung des Befestigungsmittels 122 innerhalb
eines Mundstücks 131 montiert.
Das Mundstück
ist hohl, um eine Strömungsbahn
für inhalierte
Luft zu bieten. An seinem oberen Ende weist die Strömungsbahn
einen ersten Abschnitt mit einem Durchmesser D1 auf und stromabwärts des
ersten Abschnitts weitet sich die Strömungsbahn zu einem zweiten
Durchmesser D2, d.h. D2>D1.
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Ein
Medikamenteneinsatz 30 ist an der Nadel 118 angebracht,
um das Medikament an einen Einlasskanal 141 abzugeben,
der sich durch einen oberen Abschnitt der Nadel 118 erstreckt.
Der Einlasskanal 141 ist durch eine Barriere 143 von
einem Auslasskanal 142 der Nadel getrennt. Eine erste Öffnung 144 stellt
eine Verbindung zwischen dem Einlasskanal 141 und der Außenseite
der Nadel 118 bereit. Analog stellt eine zweite Öffnung 145 eine
Verbindung zwischen dem Äußeren der
Nadel 118 und dem Auslasskanal 142 bereit.
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Das
Ende des Auslasskanals 142 der Nadel 118 ist durch
einen hohlen Abschnitt 111 der Einheit 119 in
Fluidverbindung mit einer Zerstäubungs-Vorrichtung,
wie beispielsweise einer mikroporösen Membran, wie oben beschrieben.
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Eine
Hülse 113 ist
verschiebbar auf die Nadel 118 gesteckt. Ein Abschnitt 146 der
Hülse ist
dazu eingerichtet, eine Abdichtung der ersten und der zweiten Öffnung zu
gewährleisten,
wenn die Hülse 113 in
einer ersten Position entlang der Nadel 118 ist. Außerdem ist
ein ringförmiger
Kanalabschnitt 147 in der Hülse 113 um die Nadel 118 und
angrenzend an den Dichtabschnitt 146 vorgesehen. Daher
wirkt in einer ersten und abdichtenden Position bezüglich der Nadel,
wie in 8 ge zeigt, der Dichtabschnitt 146 der
Hülse 113,
um die unter Druck stehende Flüssigkeit
in dem Einsatz 133 daran zu hindern, durch die erste Öffnung 144 auszutreten.
In einer zweiten Position bezüglich
der Nadel 118, wie in 9 gezeigt, wirkt
die Hülse 113,
um eine Verbindung zwischen dem Einlasskanal 141 und dem
Auslasskanal 142 der Nadel 118 über die
erste Öffnung 144,
den Kanalabschnitt 147 und die zweite Öffnung 145 zu öffnen. Daher
bildet die Hülse 113 und
genauer der Dichtabschnitt 146 ein Ventilmittel zum Freigeben
bzw. Unterbrechen einer Strömung
des Medikaments durch das Aerosolisierungs-Mittel 115.
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Daher
bildet die Hülse 113,
d.h. ihr Dichtungsabschnitt 146, nicht nur ein Ventilmittel,
sondern bildet auch in Verbindung mit dem Mundstück und der Feder 148 ein
Ventilbetätigungsmittel.
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Der
Einsatz 30 ist bei der zweiten Ausführungsform durch eine Kolben-
und Federanordnung in Übereinstimmung
mit der Beschreibung der ersten Ausführungsform vorgespannt.
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Die 10 bis 13 zeigen
eine dritte Ausführungsform
einer Aerosolisierungs-Einheit, bei der die gleichen Komponenten
wie die der vorherigen Ausführungsform
die gleichen Bezugszeichen aufweisen. Die Aerosolisierungs-Einheit 200 ist
an dem Mundstück 31 des
Inhalators in einer geeigneten Weise durch ein unteres 202 und
ein oberes 204 Befestigungs-Bauteil befestigt. Die Befestigungs-Bauteile
sind aneinander durch zwei Rippen oder Flügel 206 befestigt,
die sich radial von der longitudinalen Achse 208 der Aerosolisierungs-Einheit
erstrecken, 11. Das untere Befestigungsbauteil
ist mit einer allgemein röhrenförmigen,
nach unten hervorstehenden Halterung 210 ausgestattet.
Das Ende der Halterung ist mit einer umlaufenden Ausnehmung 212 ausgeführt, in
der eine Ven tileinheit 214 angeordnet ist. Die Ventileinheit
umfasst einen kreisförmigen
Deckel 216 mit einer mittigen Öffnung 218, an die
sich ein in einem länglichen,
röhrenförmigen Abschnitt 220 der
Ventileinheit angeordneter Durchlass anschließt. Auf der Außenseite
der Öffnung
ist eine poröse
Membran 222, vorzugsweise eine Rayleigh-Membran, angeordnet.
Der Durchlass weist einen ersten Durchmesser auf und nimmt eine
metallische, magnetisch bewegbare Kugel 224, wie beispielsweise
eine Stahlkugel, auf. Der Durchlass verengt sich dann auf einen
kleineren Durchmesser und erstreckt sich durch den länglichen
Abschnitt, wobei eine hohle Nadel 18 eingesetzt ist. Das
obere Ende der Nadel ist in den die zu aerosolisierende Flüssigkeit
enthaltenden Einsatz 30 eingeführt. Im Granzen bietet dies
eine Verbindung von dem Inneren des Einsatzes zu der Membran durch
das Kugelventil.
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Außerhalb
des länglichen
röhrenförmigen Abschnitts
und der Nadel ist ein allgemein röhrenförmiger Körper 228 drehbar angeordnet.
Das untere Ende des röhrenförmigen Körpers erstreckt
sich durch das untere Befestigungsbauteil und endet in der Nähe des Ventilsitzes.
Das untere Ende ist mit einem umlaufenden Magnet 230 ausgerüstet. Am
unteren Befestigungsbauteil sind bogenförmige Luftdurchlässe 232 angeordnet, 11.
Der röhrenförmige Körper umfasst
weiterhin zwei sich von ihm radial erstreckende Finnen oder Segel 234.
Die obere Oberfläche
des unteren Befestigungsbauteils und die untere Oberfläche des
oberen Befestigungsbauteils weisen sich in Umfangsrichtung erstreckende
geneigte Oberflächen
auf. Das untere Befestigungsbauteil umfasst zwei solche Oberflächen 236, 236, eine
innerhalb des Luftdurchlasses und eine außerhalb des Luftdurchlasses,
wo ein unterer Absatz 239 des röhrenförmigen Körpers 228 auf der
inneren Oberfläche 238 aufliegt.
Die Flügel 234 können auf der äußeren Oberfläche aufliegen,
es kann jedoch auch ein bestimmter Abstand zwischen ihnen sein, wie
unten beschrieben wird. Das untere Befestigungsbauteil umfasst außerdem einen
Stopper-Absatz 240 zur Begrenzung der Bewegung der Flügel.
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Das
obere Befestigungsbauteil weist zwei Luftdurchlässe 242 auf, die derart
angeordnet sind, dass zwischen ihnen jeweils ein fixierter und ein
beweglicher Flügel
vorhanden ist, deren Funktion unten im Detail beschrieben wird.
Eine Kompressionsfeder 244 ist in einem Gehäuse 246 des
oberen Befestigungsbauteils angeordnet und wirkt zwischen diesem
und einem oberen Ende des röhrenförmigen Körpers.
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Die
Funktionsweise ist wie folgt. In der Ruheposition ist der röhrenförmige Körper 228 mit
den beweglichen Flügeln 234 so
durch den Einfluss der Kompressionsfeder 244 angeordnet,
dass die beweglichen Flügel
in Kontakt mit den Absätzen 240 des
unteren Befestigungsbauteils sind. In dieser in 10 gezeigten
Position ist der Magnet 230 nahe dem Ventilsitz und der
Kugel 224, wobei die Magnetkräfte die Kugel nach oben gegen
den Ventilsitz drücken
und dabei den Durchlass schließen.
Wenn ein Benutzer durch das Mundstück inhaliert, wird ein Luftstrom
durch die Luftdurchlässe 242 des
oberen Befestigungsbauteils und zwischen einem fixierten und einem
beweglichen Flügel
erzeugt. Dies erzeugt einen Druckunterschied über den beweglichen Flügeln, die
dabei den röhrenförmigen Körper 228
zum Drehen um die Nadel 18 und um den länglichen Abschnitt 220 der
Ventileinheit gegen die Kraft der Kompressionsfeder zwingen. Die
Drehbewegung veranlasst den unteren Absatz 239 des röhrenförmigen Körpers 228 dazu,
auf den inneren geneigten Oberflächen 238 des
unteren Befestigungsbauteils 202 zu gleiten, wobei der
röhrenförmige Körper in 10 nach
oben bewegt wird. Da der röhrenförmige Körper angehoben
wird, wird ebenso der Magnet angehoben, wobei der Abstand zwischen
dem Magnet und der Kugel zunimmt. Dies wiederum ver ringert die Magnetkräfte auf
die Kugel. Bei einem bestimmten Abstand zwischen ihnen überschreitet
der Druck auf die Flüssigkeit
von dem Einsatz 30 die Magnetkraft, wobei das Ventil öffnet. Die
unter Druck stehende Flüssigkeit
wird dann durch die Membran gedrückt
und dabei wird die Flüssigkeit
aerosolisiert. Wenn der Benutzer die Inhalation beendet, drückt die
Kraft der Kompressionsfeder den röhrenförmigen Körper gegen die geneigten Oberflächen, wobei
der röhrenförmige Körper zu
seiner Ausgangsposition unter Herabsenken zurückgedreht wird. Das Herabsenken
des röhrenförmigen Körpers 228 bringt
den Magneten 230 näher
an die Kugel 224, bis die Magnetkräfte den Druck der Flüssigkeit überschreiten
und das Ventil schließt.
Natürlich
müssen
die Magnetkräfte
lediglich irgendwelche eventuellen Gravitationskräfte überschreiten,
falls die gesamte Dosis der unter Druck stehenden Flüssigkeit
während
der Inhalation geleert wird.
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14 zeigt
eine Variante der Ausführungsform
der 11. Sie umfasst ebenfalls zwei an den oberen und
unteren Befestigungsbauteilen befestigte und fixierte Flügel 206 und
zwei an einem beweglichen röhrenförmigen Körper 228 befestigte
bewegliche Flügel 234.
In diesem Fall umfasst jedoch die untere Oberfläche des oberen Befestigungsbauteils zwei
geneigte Oberflächen,
auf denen der röhrenförmige Körper 228 mit
einem oberen Absatz 239 aufliegt, gedrückt durch eine zwischen einem
Absatz 260 des röhrenförmigen Körpers und
der oberen Befestigungsfläche
wirkenden Kompressionsfeder 244, wobei die Kompressionsfeder
den röhrenförmigen Körper und
die Kompressionsfeder in 14 nach oben
drückt.
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Eine
hohle Nadel 18 ist in den Einsatz 30 eingeführt und
eingespannt an dem Gehäuse
des Inhalators befestigt. Der untere Abschnitt der Nadel umfasst
ein längliches
röhrenförmiges Element 220, dessen
unteres Ende einen etwas größeren Durch messer
aufweist, wobei der Übergang
einen Ventilsitz bildet. Eine Kugel 224 ist in dem Ventilsitz
angeordnet. Der röhrenförmige Körper 228 erstreckt
sich unter das untere Ende des röhrenförmigen Elements 220 und
schließt
es mit einer Abschlusswand 262 ab. Die nach innen gerichtete
Oberfläche
der Abschlusswand umfasst einen Stützvorsprung 264, der
die Kugel gegen den Ventilsitz drückt, wenn der röhrenförmige Körper in
einer Ruheposition ist. Die Abschlusswand weist weiterhin eine Anzahl
von Durchlässen 266 auf,
die in Flüssigkeitsaustausch
mit einer porösen
Membran, wie beispielsweise einer Rayleigh-Membran, sind.
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Die
Funktionsweise dieser Variante ist wie folgt. Wie oben beschrieben,
drückt
die Kompressionsfeder 244 den röhrenförmigen Körper 228 nach oben
und in seine Ruheposition, wobei der röhrenförmige Körper 228 in diesem
Fall auf den Absätzen
des oberen Befestigungsbauteils aufliegt. Die Kugel 224 ist
jetzt gegen den Ventilsitz gedrückt
und das Ventil ist geschlossen. Wenn ein Benutzer inhaliert, bewirkt die
Druckdifferenz über
den beweglichen Flügeln, wie
oben beschrieben, dass der röhrenförmige Körper 228 sich
gegen die Kraft der Kompressionsfeder dreht. Da der röhrenförmige Körper auf
den geneigten Oberflächen
des oberen Befestigungsbauteils aufliegt, wird der röhrenförmige Körper mit
seiner Abschlusswand und seinem Stützvorsprung 264 bezüglich der
Nadel und dem röhrenförmigen Element
nach unten bewegt. Das Nach-unten-Bewegen des Stützvorsprunges bewirkt, dass
die Kugel aus dem Ventilsitz freigegeben wird und dabei wird es
der unter Druck stehenden Flüssigkeit
aus dem Einsatz ermöglicht,
durch das Ventil, durch den Durchlass 266 und durch die
Membran 222 zu strömen,
wobei dabei die Flüssigkeit
aerosolisiert wird.
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Wenn
der Benutzer die Inhalation beendet, drückt die Kraft der Kompressionsfeder
den röhrenförmigen Körper nach
oben und da er auf den geneigten Oberflächen aufliegt, wird der röhrenförmige Körper angehoben.
Der Unterstützungsvorsprung
wird ebenso angehoben und drückt
die Kugel gegen den Ventilsitz und schließt dabei das Ventil.
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Obwohl
in den letzten beiden Ausführungsformen
eine Kugel gezeigt und beschrieben wurde, wird es verstanden werden,
dass andere bewegliche Körper
verwendet werden können,
die zusammen mit einem Ventilsitz eine Ventileinheit bilden können, wie
beispielsweise konisch geformte Körper. Bei der Ausführungsform
gemäß 10 kann
der bewegliche Körper
auch aus einem magnetischen Material hergestellt sein, um die Kraft
zwischen dem Magnet und dem beweglichen Körper zu erhöhen. In diesem Fall weist der
bewegliche Körper
vorzugsweise eine Form auf, die eine bestimme Orientierung sicherstellt,
so dass die Magneten zusammenarbeiten.
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Die
in den Zeichnungen 10 bis 14 gezeigten Aerosolisierungs-Einheiten sind lediglich
als veranschaulichende Beispiele zu betrachten. Die aktuell verwendeten
Teile können
auch andere Abmessungen abhängig
von den Anforderungen und dem verfügbaren Raum für einen
Inhalator aufweisen. So sollte beispielsweise bei einem Anti-Rauch-Inhalator der
Inhalatorkörper
lang und eher dünn
sein, wobei die Aerosolisierungs-Einheit entsprechend anzupassen
ist. Was die Neigung der geneigten Oberflächen, die Größe und Anordnung
der Luftdurchlässe,
die Federcharakteristik und ähnliche,
die Funktion beeinflussende Komponenten betrifft, so können diese
auf viele Arten variiert werden, um die Leistungsfähigkeit der
Vorrichtung abhängig
von der Anwendung, den Atmungsfähigkeiten
des Benutzers und Ähnlichem zu
optimieren.
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Daher
wird mit einem Inhalator und einer Aerosolisierungs-Einheit gemäß der Erfindung
ein Medikament einem Patienten in einer aerosolisierten Form unter
Verwendung einer portablen tragbaren Vorrichtung verabreicht.
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Das
Medikament wird so lange kontinuierlich abgegeben, wie der Patient
mit einer Stärke
inhaliert, die ausgewählt
wurde, um einen guten Inhalations-Effekt sicherzustellen.
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Außer der
während
des Zusammenbaus des Inhalators zum Aufbau des Drucks in der Flüssigkeit benötigten Kraft,
ist die einzige zum Betätigen
des Ventilmittels benötigte
Kraft, die durch den Atem des Benutzers entwickelte Kraft. Daher
muss sich der Benutzer nicht auf eine separate Energiequelle, wie
beispielsweise eine Batterie, verlassen. Natürlich sind auch ebenso Ausführungsformen
möglich,
bei denen der Druckaufbau als ein separater Schritt ausgeführt wird.
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Ein
mechanischer Inhalator, wie beispielsweise ein Inhalator gemäß den gezeigten
Ausführungsformen,
weist bemerkenswert wenige und einfache Komponenten auf und ist
daher relativ billig und einfach herzustellen, auch in tragbaren
Größen.
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Der
komplett mechanische Inhalator ist bezüglich der Verabreichung des
Medikaments zuverlässig,
da der Benutzer sich keine Sorgen über die Frische oder Verfügbarkeit
von Batterien oder irgendeiner anderen zusätzlichen Energiequelle machen
muss.
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Eine
bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Aerosolisierungs-Einheit
ist auf dem Gebiet der Anti-Rauch-Behandlung. Auf diesem Gebiet
ist es bekannt, den Patienten mit Nikotin zu behandeln. Es wurde
herausgefunden, dass es vorteilhaft ist, das Nikotin dem Patienten
in einer Weise bereitzustellen, die dem Rauchen so ähnlich wie
möglich
ist.
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Die
Aerosolisierungseinheit der vorliegenden Erfindung ist gut geeignet
für eine
solche Verwendung, da jedes Mal, wenn der Benutzer mit einer ausreichend
starken Atmung inhaliert, eine kleine Menge des Medikaments verabreicht
wird. Der Inhalator kann auch konstruiert werden, um der Größe und Form
einer Zigarette zu ähneln,
wie in 3 gezeigt ist.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsformen
eines Inhalators hindert den Benutzer jedoch nichts daran, mit dem
Inhalieren von Medikamenten durch aufeinanderfolgende Inhalationen
fortzufahren, bis der Container geleert ist.
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Außer wenn
der Container lediglich eine Einheitsdosis enthält, impliziert dies ein Risiko
zur Überdosierung.
Ebenso kann die Notwendigkeit, den Medikamentencontainer für jede Behandlung
zu wechseln, falls ein austauschbarer Container lediglich eine Dosiereinheit
enthält,
als unkomfortabel und störend empfunden
werden.
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Daher
wird es bevorzugt, das Medikament in einem Multi-Dosis-Container bereitzustellen.
Dies bedingt den Wunsch nach einem Dosiermechanismus, der den Benutzer
davon abhält,
ungewollt mehr als eine Einheitsdosis aufzunehmen.
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Zwei
Ausführungsformen
eines solchen Dosiermechanismus sollen jetzt beschrieben werden.
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Eine
erste Ausführungsform
eines solchen Dosiermechanismus umfasst eine Einheitsdosiskammer
zwischen dem Einsatz und dem Ventilmechanismus (wie das durch das
Element 13 der obigen ersten Ausführungsform dargestellte Ventil
oder die Hülse 113 der
zweiten Ausführungsform)
der Aerosolisierungs-Einheit. Zwischen dem Einsatz und der Einheitsdosierkammer
ist ein zusätzliches
Ventil angeordnet. Vor der Inhalation öffnet der Patient das zusätzliche
Ventil, um die Einheitsdosierkammer mit einer Einheitsdosis des
Medikaments zu füllen
und schließt
danach das Ventil. Daher ist unter Druck stehende Flüssigkeit
einer Einheitsdosis in der Kammer enthalten und wird gemäß der obigen
Beschreibung aerosolisiert, wenn der Benutzer durch den Inhalator inhaliert.
Um die nächste
Dosis aufzunehmen, muss der Patient das Laden der Einheitsdosierkammer wiederholen.
Eine solche Einheitsdosierkammer und ein zusätzliches Ventil können natürlich in
den Ausführungsformen
gemäß den 10 bis 11 enthalten
sein, obwohl sie in ihnen nicht dargestellt sind.
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Eine
zweite Ausführungsform
eines Dosiermechanismus benutzt die axiale Bewegung des Kolbens
in dem oberen Abschnitt des Inhalators, die verwendet wird, um Flüssigkeit
unter Druck zu setzen und um Flüssigkeit
aus dem Einsatz in die Aerosolisierungs-Einheit zu fördern. Ein
einfacher Sperrriegelmechanismus ist einer, bei dem ein lösbarer Sperrriegel
in Ausnehmungen des Kolbens greift. Die Ausnehmungen sind entlang
des Kolbens beabstandet, wobei sie voneinander mit einem Abstand
entsprechend dem zur Förderung
einer Einheitsdosis benötigen
Kolbenhubs beabstandet sind. Daher erlaubt es der Sperrriegelmechanismus
dem Kolben, sich lediglich eine Distanz entsprechend einer Einheitsdosis
zu bewegen. Wenn eine solche Einheitsdosis inhaliert wurde, muss
der Patient den Sperrriegel betätigen,
um die nächste
Dosis zu aktivieren.
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Mit
einem Dosiermechanismus entsprechend obiger Beschreibung stellt
der Benutzer den Dosiermechanismus ein, um die nächste Einheitsdosis freizugeben
und kann paffen, d.h. mit kleinen Inhalierungen einatmen, bis die
vorbestimmte Dosis aufgenommen ist. Es ist sogar möglich, den
Dosiermechanismus auf eine variable Dosiseinstellung anzupassen
durch Verwendung eines Schraubmechanismus ähnlich einem Insulininjektor.
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Obwohl
die Verwendung des Inhalators zum Einführen einer pharmazeutisch aktiven
Substanz in einen menschlichen Körper
oben beschrieben wurde, ist es natürlich möglich, den Inhalator auch für andere
Zwecke zu verwenden, wie beispielsweise, um den Atem aufzufrischen
oder eine allgemein gutschmeckende Substanz in den Mund einzuführen.
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Analog
könnte
der Inhalator für
eine Inhalation durch die Nase wie auch durch den Mund angepasst
werden.
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Es
ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung auf verschiedene
Arten hinsichtlich der detaillierten obigen Beschreibung variiert
werden kann. Alle Modifikationen, die einem Fachmann ersichtlich sind,
sind dazu vorgesehen, von dem Umfang der nachfolgenden Ansprüche eingeschlossen
zu werden.