DE212006000031U1

DE212006000031U1 - Inhalatorvorrichtungszähler

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Publication number: DE212006000031U1
Application number: DE212006000031U
Authority: DE
Original assignee: AstraZeneca AB
Current assignee: AstraZeneca AB
Priority date: 2005-04-14
Filing date: 2006-04-10
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2016-04-11
Also published as: JP2012030086A; AU2009248469B2; AU2009233603A1; EP2955669A1; KR101269478B1; BG1354U1; IL186225A; HK1214669A1; JP5325958B2; DK200700256U1; HK1112089A1; AU2006234785A1; FI7914U1; RU2388052C2; KR200444832Y1; MY140852A; US7819075B2; MY143551A; WO2006110080A1; EP1875412A1

Abstract

Inhalatorzähler (20) mit einem Sperrzahnrad (230) und einem Klinken-(210)-Mechanismus (190) zum Überführen einer linearen Betätigungsbewegung in eine Drehbewegung, die ein Anzeigemittel (60) vorwärts bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinken-(210) und Sperrzahn-(230)-Anordnung mit einem Hebelmittel (500) versehen ist, das angeordnet ist, um die Ausrückung der Klinke (210) von einem Zahn an dem Sperrzahnrad (230) zu bewirken, indem ein Aneinanderstoßen der Klinke (210) und des Sperrzahnrads (230) an einem Hebelpunkt (L) etabliert wird, der dem Zahn bezüglich der Richtung der Drehbewegung des Sperrzahnrads (230) folgt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bereich von Inhalatorvorrichtungszählern, und insbesondere auf einen Zählermechanismus für solche Inhalatorvorrichtungszähler.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Verschiedene Arzneimittelarten werden in flüssiger Form verabreicht, wie beispielsweise eine Lösung oder Suspension von Partikeln in einem Treibmittel oder einer Emulsion, und können von einem Patienten oral inhaliert werden. Beispielsweise kann ein Behälter ein Asthma-Arzneimittel enthalten, wie beispielsweise Fluticason-Propionat.
Um dem Patienten ein Arzneimittel zu verabreichen, arbeitet der Behälter zusammen mit einer Betätigungseinrichtung als ein System, das allgemein als Maßdosisinhalator-(MDI)-System bezeichnet wird. Die Betätigungseinrichtung umfasst ein Gehäuse mit einem offenen Ende zum Einsetzen des Behälters und einem offenen Mundstück. Ein Düsenelement ist innerhalb des Gehäuses angeordnet und umfasst eine Ventilschaftaufnahmebohrung, die mit einer Düsenöffnung kommuniziert. Die Öffnung ist in Richtung des Mundstücks gerichtet. Um eine ordnungsgemäß dosierte Arzneimitteldosis aus dem Behälter zu empfangen, führt der Patient den Behälter in die Betätigungseinrichtung durch das zur Aufnahme des Behälters dienende Ende ein, bis der Ventilschaft in die Aufnahmebohrung des Düsenelementes eingesetzt ist. Bei dem derart angeordneten Behälter erstreckt sich das gegenüberliegende Ende des Behälters normalerweise geringfügig aus dem Betätigungseinrichtungsgehäuse hinaus. Der Patient führt das Mundstück dann in seinen Mund und drückt abwärts auf das freiliegende Behälterende. Durch diese Aktion wird der Behälter relativ zu dem Ventilschaft abwärts bewegt, wodurch wiederum das Ventil geöffnet wird. Dank des Designs des Ventils, des Designs des Düsenelementes und dem Druckunterschied zwischen dem Behälterinneren und der Umgebungsluft wird ein kurzer Stoß eines genau dosierten, zerstäubten Arzneimittels an den Patienten abgegeben.
Ein derartiger Behälter ist mit einem vorbestimmten Volumen einer aktiven Substanz gefüllt, also mit einem Arzneimittel. Entsprechend kann der Behälter nominal eine vorbestimmte Anzahl von Arzneimitteldosen abgeben, bevor er entsorgt werden muss. Um die Anzahl verbleibender Dosen in einer solchen Inhalatorvorrichtung zu visualisieren, ist diese bevorzugt mit einem Zähler versehen, der die Arzneimittelmenge anzeigt, die noch in dem Behälter vorhanden ist. Somit zeigt der Zähler an, wenn die Inhalatorvorrichtung oder der Behälter ersetzt werden muss. Die Anzeige des "aktuellen Zustands" kann entweder absolut, beispielsweise indem die tatsächliche Anzahl noch erhältlicher Dosen anhand von Zahlen angezeigt wird, oder relativ erfolgen, beispielsweise anhand eines Farbgradienten von einer Farbe zu einer anderen.
Abhängig von der Anzeigeart ist es sehr wichtig, dass der Zählermechanismus nicht überzählt und insbesondere nicht unterzählt. Ein Unterzählen kann zu einer Situation führen, in welcher der Benutzer davon ausgeht, dass noch aktive Dosen in einem leeren Inhalator vorhanden sind, was im schlimmsten Fall tödlich sein kann. Ein tberzählen führt hingegen dazu, dass noch nicht leere Inhalatoren entsorgt werden, also dass Inhalatoren, die noch verwendbare Dosen enthalten, nicht von dem Patienten verwendet oder beseitigt werden, weshalb der Nutzer das Produkt nicht vollständig verwerten kann, so dass die Kosten des Patienten und eine Verschwendung von Produkten zunehmen, wobei das Arzneimittel, das noch in dem Inhalator vorhanden ist, gegebenenfalls in die Umwelt gelangen kann, wenn der Inhalator nicht ordnungsgemäß entsorgt wird. Richtlinien fordern, dass Über- und Unterdosierungsfehler zu minimieren sind. Wie es im Detail in der SE-Anmeldung 0401773-7 beschrieben ist, sollte der Zählpunkt für den Zähler kurz vor dem frühestens möglichen Feuerpunkt positioniert sein, um die Gefahr eines Unterzählens zu minimieren. Dies führt jedoch zu der Situation, dass die Betätigungsbewegung um ein Maß nach dem Zählpunkt fortgesetzt wird, um die Betätigung der Inhalatorvorrichtung zu bewirken. Tatsächlich gestattet das Maßdosierungsventil der Inhalatorvorrichtung eine nach dem Feuerpunkt relativ lange fortgesetzte Betätigungsbewegung. Entsprechend muss jeder Zähler zusätzlich zu der Tatsache, dass er eine Zählung kurz vor dem Feuerpunkt durchführt, auch dazu geeignet sein, die fortgesetzte Betätigungsbewegung aufzunehmen, ohne dass eine doppelte Zählung oder dergleichen erfolgt.
Bei vielen Dosenzählern wird die relative Betätigungsbewegung in eine inkrementale Drehbewegung mit Hilfe eines Sperrzahnrad- und Klinkenmechanismus überführt. Um zu erreichen, dass derartige Mechanismen genau sind und jeweils genau eine Zählung für jede Betätigung vornehmen, muss die Drehung des Sperrzahnrads derart gesteuert werden, dass sie genaue Schritte ausführt. Es gibt grundsätzlich zwei Arten von Mitteln, um eine derart gesteuerte Drehung zu erzielen:

– Inkremental wirkende Rückdrehverhinderungsmittel, beispielsweise in der Form einer feststehenden Klinke, die ein Zurückdrehen bei definierten Winkeln verhindern und die durch ein Drehen des Sperrzahnrads über den definierten Winkel hinaus aktiviert werden. Das Sperrzahnrad wird anschließend während der Rückstellbewegung der Klinke in die entgegen gesetzte Richtung gedreht, bis der definierte Winkel erreicht und eine weitere Drehung angehalten ist.
– Stufenlose Rückdrehverhinderungsmittel und ein kontrolliertes in Eingriff bringen und Ausrücken zwischen der Klinke und dem Sperrzahnrad. Reibkräfte können eine Tendenz der Klinke dahingehend erzeugen, dass sich diese radial einwärts in Richtung der Drehachse des Sperrzahnrads am Ausrückpunkt biegt, wobei der resultierende Winkel von Parametern abhängt, wie: Reibungskoeffizient zwischen dem Sperrzahn und der Klinke, die Geschwindigkeit der Betätigungsbewegung, etc., außer, wenn das Ausrücken gesteuert wird.

Beide Systeme haben Vorteile, wobei jedoch die bevorzugte Option für dieses Dosenzählerdesign die zuletzt genannte Reibungsart ist, da sie den Effekt der Montagetoleranzen verringert, weshalb Schwankungen in Bezug auf den Zählpunkt beschränkt sind.
Das US-Patent Nr. 4817822 beschreibt eine Schwebstoffabgabevorrichtung der zuvor genannten Art mit einer Dosisanzeigevorrichtung, die gemäß einer ersten Ausführungsform an dem Ende des vorstehenden Bereichs des Schwebstoffbehälters befestigt ist. Der Betätigungsmechanismus des Dosenzählers ist ein solcher der Sperrzahnrad- und Klinken-(Antriebsarm)-Art, der in einem Gehäuse angeordnet ist, das sich von dem Ende des Schwebstoffbehälters entlang der Außenfläche des rohrförmigen Gehäuses erstreckt und durch eine Relativbewegung zwischen dem Betätigungseinrichtungsgehäuse und dem Zählergehäuse während der Betätigung der Inhalatorvorrichtung betätigt wird. Zur Aufnahme einer übermäßigen Betätigungsbewegung ist der Sperrzahnrad- und Klinkenmechanismus mit einem Bewegungsbeschränkungsmittel versehen, das es der Klinke nur gestattet, sich während der Betätigungsbewegung um eine vorbestimmte Strecke zu bewegen, und die Betätigungsbewegung wird auf die Klinke über ein flexibles Verbindungsmittel übertragen, das es der Klinkenbewegung gestattet, vor der Betätigungsbewegung zu enden.
Die US 6,446,627 offenbart einen Dosenzähler für einen Maßdosisinhalator mit Betätigungsmitteln und Antriebsmitteln zum schrittweisen Antreiben eines Drehgetriebes als Antwort auf eine Verlagerung der Betätigungsmittel, wobei das Drehgetriebe ein Rad aufweist, das um seinen Umfang mehrere Sperrzähne umfasst. Es sind Mittel vorgesehen, um ein Zurückdrehen des Drehgetriebes zu verhindern, wobei es sich bei den Mitteln bevorzugt um stufenlose Beschränkungsmittel in der Form einer Reibungskupplung handelt. Ein flexibles Band ist mit einer sichtbaren Anordnung von aufsteigenden Zahlen an seiner Fläche versehen, welche die in dem Inhalator verbleibende Anzahl von Arzneimitteldosen anzeigt. Das Band zeigt jeweils eine einzelne ganze Zahl als Antwort auf jeden Schritt der schrittweisen Drehbewegung des Drehgetriebes an. Eine separate Steuerfläche reguliert die Eingriffsposition und Ausrückposition zwischen den Antriebsmitteln und dem Drehgetriebe, wobei der Drehwinkel für das Drehgetriebe für jede Betätigung gesteuert wird. Es wird spezifisch ausgeführt, dass die Steuerfläche dazu dient, die natürliche Tendenz des flexiblen Antriebsmittels dahingehend zu unterbinden, sich radial einwärts in Richtung der Drehachse des Sperrzahnrads zu biegen, und das Antriebsmittel dazu zu zwingen, an einem festen Punkt von dem Sperrzahn auszurücken. Jedoch weist der vorgeschlagene Dosenzähler ein relativ komplexes Design auf, und es ist nicht möglich, diesen effizient zu montieren.
Aus hygienischen Gründen wird es zudem bevorzugt, dass der gesamte Inhalator entsorgt wird, und dass keine Teile wiederverwendet werden. Aus diesem Grund sollte der Inhalator, der den Zählermechanismus aufweist, preiswert herzustellen sein. Um den Zähler preiswert zu gestalten, sollte dieser nur wenige Teile aufweisen und einfach zu montieren sein.
Aufgrund der beschränkten Größe des Inhalators muss der Zähler zwangsläufig klein sein, was insbesondere die Lesbarkeit der Anzeige verschlechtert. Dies ist insbesondere bei Anzeigen der Fall, welche die Anzahl von verbleibenden Dosen durch absolute Zahlen anzeigen, da die Zahlen klein sein müssen, so dass der Zähler in die Inhalatorvorrichtung passt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen Inhalator und einen Inhalatorzähler zu schaffen, wobei der Inhalator und der Zähler einen oder mehrere der Nachteile des Stands der Technik beseitigen. Diese Aufgabe wird durch den Inhalator und durch den Inhalatorzähler gelöst, die in den unabhängigen Ansprüchen definiert sind.
Ein Vorteil bei einem solchen Zähler besteht darin, dass er eine einfach ablesbare große Anzeige und einen genauen Mechanismus bestehend aus sechs separaten Teilen aufweist, die einfach zu montieren sind, wobei der Zähler preiswert herzustellen ist.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genauer beschrieben, wobei
1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Inhalatorvorrichtung mit einem Zähler gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine schematische Anzeigeanordnung für einen Inhalatorvorrichtungszähler gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 eine schematische Querschnittsansicht der in 2 dargestellten Anzeigeanordnung ist;
4a bis 4c ein schematisches Beispiel eines Zählermechanismus für einen Inhalatorvorrichtungszähler gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
5a und 5b den in den 4a bis 4c dargestellten Zählermechanismus in einer schematischen Inhalatorvorrichtung teilweise im Querschnitt zeigen;
6a und 6b eine Betätigung der Inhalatorvorrichtung und des Zählers der 5a und 5b zeigen;
7 die Grundgeometrie der Klinken- und Sperrzahn-Anordnung in dem in den 4a bis 4c dargestellten Zählermechanismus zeigt;
8a und 8b die Grundgeometrie von zwei möglichen Klinken- und Sperrzahn-Anordnungen zeigen, die mit dem Hebelmittel gemäß der vorliegenden Erfindung versehen sind;
9a bis 9h einen Eingriff und Ausrückung der Klinken- und Sperrzahnanordnung zeigen;
10 eine ausgeschnittene perspektivische Ansicht einer Rückdreh-Bremsanordnung in dem in den 4a bis 4c gezeigten Zählermechanismus ist;
11a und 11b schematisch die Kräfte zeigen, die in der Rückdrehbremse gemäß 9 vorherrschen;
12 die Grundgeometrie des Sperrzahnrads in dem in den 4a bis 4c dargestellten Zählermechanismus zeigt; und
13 ein Graph ist, der das Rücksetzmoment zeigt, das von einer Klinke auf das in 12 dargestellte Sperrzahnrad ausgeübt wird.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt ein schematisches Beispiel einer Inhalatorvorrichtung 10 mit einem Zähler 20 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Inhalatorvorrichtung umfasst einen Betätigungskörper 30 mit einem Mundstück 40, durch das dem Benutzer ein Arzneimittel zugeführt wird, und eine Behälter-Zähler-Anordnung. Bei dieser Ausführungsform ist der Zähler 20 an dem Ende eines Inhalatorbehälters (nicht gezeigt) befestigt, der in dem Betätigungsgehäuse 30 angeordnet ist. Die Inhalatorvorrichtung 10 wird betätigt, indem die Behälter-Zähler-Anordnung relativ zu dem Betätigungsgehäuse 30 herabgedrückt wird. Der Zähler 20 ist derart ausgelegt, dass er jede Betätigung der Inhalatorvorrichtung 10 zählt und den aktuellen Zustand über eine Anzeigeanordnung 60 anzeigt. Der Zähler 20 kann ferner als ein Teil des Betätigungsgehäuses 30 vorgesehen oder lösbar an diesem befestigt sein, beispielsweise an der Vorder- oder an der Rückseite desselben.
Gemäß der Erfindung ist der Zähler 20 an der Basis des Inhalatorbehälters vorgesehen. Der Zähler 20 wird im Zuge eines Montageprozesses an dem Inhalatorbehälter befestigt und kann an dem Inhalatorbehälter an einem von einer Vielzahl von Punkten entlang des Kanisterendes gegenüber dem Ventil, d.h. derjenige Teil des Kanisters gegenüber dem Ventilschaft, von der äußersten Kante des Zählers zu seiner inneren Innenbasis befestigt werden, wodurch Bereiche von Positions- und Längenvariationen der Kanistertoleranzen erzeugt werden. Anders ausgedrückt kann der Zähler irgendwo an der Basis des Kanisters befestigt werden.
Vorliegend wird auf einen Feuerpunkt, bei dem es sich um das Kompressionsmaß des Inhalatorbehälters relativ zu dem Betätigungskörper handelt, das erforderlich ist, um eine Dosis eines Arzneimittels zuzuführen, und auf einen Zählpunkt Bezug genommen, bei dem es sich um das Kompressionsmaß des Inhalatorbehälters relativ zu dem Betätigungskörper handelt, das dazu erforderlich ist, den Zähler 20 dazu zu bringen, eine Dosis zu zählen. Da ein Unterzählen nicht empfehlenswert ist, da die Gefahr besteht, dass der Benutzer davon ausgeht, dass ein Arzneimittel in dem Inhalatorbehälter verblieben ist, obwohl dieser tatsächlich leer ist, ist der Zählpunkt ein vorbestimmtes Maß geringer als der Feuerpunkt eingestellt, wodurch ein Feuern ohne Zählen effektiv verhindert wird.
Der Zähler 20 umfasst grundsätzlich ein Zählergehäuse 70, einen Zählermechanismus (nachfolgend genauer beschrieben) und eine Anzeigeanordnung 60. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist die Anzeigeanordnung 60 an einer oberen Fläche 80 des Zählergehäuses 70 vorgesehen. Bei der offenbarten Ausführungsform ist die obere Fläche 80 des Gehäuses 70 als ein transparentes Formteil 150 ausgebildet, welches das Gehäuse 70 verschließt. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Zähleroberfläche 80 ferner als eine Betätigungsfläche zum Betätigen der Inhalatorvorrichtung 10 verwendet, d.h. zum Herabdrücken der Behälter-Zähler-Anordnung. Da die Zähleroberfläche 80 als Betätigungsfläche verwendet wird, muss sie massiv und verschleißfest sein, da sie während der Betätigung der Inhalatorvorrichtung 10 einer Druckkraft und einem Verschleiß ausgesetzt wird.
2 zeigt eine schematische Draufsicht des Zählers 20 mit einem Beispiel der Anzeigeanordnung 60 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Anzeigeanordnung 60 umfasst einen stationären Anzeigeabschnitt 90 und einen bewegbaren Anzeigeabschnitt 100. Bei der offenbarten Ausführungsform umgibt der stationäre Anzeigeabschnitt 90 den bewegbaren Abschnitt 100, der als ein drehbares Element mit einem Zeiger 110 ausgebildet ist. Bei dem stationären Anzeigeabschnitt 90 handelt es sich um eine ringförmige Skalenfläche, welche die in dem Behälter verbleibende Anzahl von Dosen anzeigt, und die Winkelposition des Zeigers 110 zeigt die aktuelle Zählung an. Bei dieser Anordnung ist es möglich, die Vorteile sowohl der relativen Wertanzeige als auch der exakten Wertanzeige der verbleibenden Anzahl von Dosen zu erzielen.
3 zeigt die wesentlichen Teile der Anzeigeanordnung 60 des in 2 dargestellten Zählers 20 im Querschnitt. Der bewegbare Anzeigeabschnitt 100 ist mit einem Zeigerrad 120 versehen, dessen Drehung durch den Zählermechanismus (nachfolgend beschrieben) gesteuert wird. Das Zeigerrad 120 umfasst einen Anzeigebereich 130 mit dem Zeiger 110 und einen Eingriffsbereich 140 in Form eines verzahnten Rades, das mit dem Zählermechanismus in Eingriff kommt.
Die 4a bis 4c zeigen ein schematisches Beispiel eines Zählermechanismus 190 für einen Inhalatorvorrichtungszähler gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei das Gehäuse 70 entfernt ist. Der Zählermechanismus umfasst einen Kipphebel 200, eine Rückholfeder 220, eine Achsenanordnung 240 mit einem Sperrzahnrad 230 und ein drehbares Zeigerrad 120.
Der Kipphebel 200 umfasst eine Klinke 210 und ist schwenkbar durch das Gehäuse am Punkt A gehalten und in der Abwärtsrichtung durch die Rückholfeder 220 vorgespannt. Der Kipphebel 200 umfasst einen starren Kipphebelabschnitt 250, der sich vom Punkt A zu dessen untersten Punkt 260 neben dem Boden des Gehäuses erstreckt, wo er einen Vorsprung von dem Betätigungsgehäuse kontaktiert (wie es später genauer gezeigt ist), und eine flexible Klinke 210 mit einem Klinkenkopf 270, der derart angeordnet ist, dass er mit dem Sperrzahnrad 230 in Eingriff kommt und dieses antreibt, um als Antwort auf eine Betätigungsbewegung des Inhalators eine inkrementale Drehbewegung zu erzeugen.
Die Achsenanordnung 240 umfasst zusätzlich zu dem Sperrzahnrad 230 ein Rückdrehverhinderungsmittel 280 und ein Schneckenrad 290, die alle auf der gleichen Achse angeordnet und durch das Gehäuse (nicht gezeigt) gehalten sind, um eine Drehbewegung um den Punkt B durchzuführen. Der Rückdrehverhinderungsmechanismus 280 ist eine federbelastete Reibungsbremse mit einer Bremsscheibe 300, die gegen zwei geneigte Reibflächen 310 mit Hilfe einer Bremsfeder 320 gespannt ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Rückholfeder 220 und die Bremsfeder 320 als eine Einheit mit zwei separaten "Federstäben" ausgebildet, die sich von einer gemeinsamen Befestigungsbasis erstrecken, die zum Befestigen an dem Gehäuse (nicht gezeigt) dient. Das Rückdrehverhinderungsmittel 280 wird später genauer beschrieben.
Das Zeigerrad 120 ist um den Punkt C drehbar, es umfasst einen Umfangsrahmen aus Zähnen 330, die mit dem Schneckenrad 290 in Eingriff kommen, und einen Zeiger 340, der die Dosenzahl auf der stationären Skala (nicht gezeigt in den 4a bis c) anzeigt. Entsprechend wird das Zeigerrad 120 drehend um den Punkt C durch das an der Achsenanordnung 240 angeordnete Schneckenrad 290 angetrieben.
Die 5a und 5b zeigen den in den 4a bis 4c dargestellten Zählermechanismus 190 in einer schematischen Inhalatorvorrichtung 10 teilweise im Querschnitt. Die Inhalatorvorrichtung 10 umfasst einen Betätigungskörper 30, der einen Kanister 350 einschließt, der das Arzneimittel enthält. Das Arzneimittel wird dem Benutzer durch einen Ventilschaft 360 zugeführt, der mit einem Ende des Kanisters 350 verbunden ist. Das Arzneimittel wird von dem Benutzer durch ein Mundstück 40 inhaliert, das ein Teil des Betätigungskörpers 30 ist. Das Mundstück 40 ist über einen Schaftaufnahmekörper 370 mit dem Ventilschaft 360 verbunden, um das zuzuführende Arzneimittel zu empfangen. Ferner ist die Dosenzählereinheit 20 an dem Ende des Kanisters 350 vorgesehen, das dem Ventil 360 gegenüber angeordnet ist. Bei den hierin offenbarten Ausführungsformen ist die Dosenzählereinheit 20 vorzugsweise permanent an dem Kanister 350 befestigt, um zu vermeiden, dass die Zählereinheit 20 von dem Kanister 350 entfernt und an einem weiteren Kanister 350 befestigt wird, der einen anderen Arzneimittelfüllstand enthält. Der Kanister 350 mit der an diesem befestigten Dosenzählereinheit 20 wird nachfolgend als Inhalatorgefäßanordnung bezeichnet. Wenn dem Benutzer eine Arzneimitteldosis zugeführt werden soll, kann die Inhalatorgefäßanordnung abwärts gedrückt werden, so dass der Ventilschaft 360 in eine Position gezwungen wird, in der er eine Arzneimitteldosis fördert, oder mit anderen Worten abgefeuert wird. Dies entspricht vielen anderen bekannten Inhalationsvorrichtungen und wird nachfolgend nicht genauer beschrieben.
Der Dosenzähler 20 umfasst ein Zählergehäuse 390 und einen Zählermechanismus 190 gemäß den 4a bis 4c. Das Gehäuse 80 ist an einer abwärts weisenden Fläche desselben mit einer Öffnung 400 versehen, die dazu geeignet ist, einen zugehörigen Vorsprung 410 aufzunehmen, der sich von der oberen Kante 420 des Betätigungskörpers 30 erstreckt. Wenn die Inhalatorgefäßanordnung herabgedrückt wird, um die Inhalatorvorrichtung 10 abzufeuern, wie es in den entsprechenden 6a und 6b gezeigt ist, erstreckt sich der Vorsprung 410 durch die Öffnung 400 in das Zählergehäuse 390 und kommt mit dem unteren Bereich 260 des Kipphebels 200 in Eingriff, wodurch der Zählermechanismus 190 betätigt wird.
7 zeigt die Grundgeometrie des Betätigungshebels 200 und des Sperrzahnrads 230 in dem Zählermechanismus 190, der in den 4a bis 4c gezeigt ist. Idealerweise bewegt sich der Klinkenkopf 270 während der Kipphebelbewegung entlang eines Kreisbogens mit dem Radius R, und der Eingriff mit und das Ausrücken von dem Sperrzahnrad 230 ähnelt dem Kämmen zweiter Zahnräder. Um jedoch das Sperrzahnrad 230 mit Hilfe der Klinke 210 um einen gewünschten Winkel zu drehen, wie beispielsweise um 45°, ist das Sperrzahnrad 230 näher als bei der idealen Kämmdistanz positioniert, so dass die Bewegung des Klinkenkopfes 270 mit einer Abnahme des Bewegungsradius nach dem Eingriff mit dem Sperrzahnrad 230 einhergeht. Auf diese Weise kommt der Klinkenkopf 270 mit dem Sperrzahnrad 230 hinsichtlich des Winkels etwas früher als bei der idealen Kämmdistanz in Eingriff und rückt umgekehrt hinsichtlich des Winkels etwas später aus. Um den Mechanismus zurücksetzen zu können, ist der Kipphebel in die "Nicht-Antriebsrichtung" vorgespannt, und die Klinke 210 ist in der radialen Richtung flexibel. Die Klinke 210 ist im Wesentlichen in der Umfangsrichtung steif.
Um die Neigung der Klinke 210 zu unterdrücken, sich radial einwärts in Richtung der Drehachse des Sperrzahnrads am Ausrückungspunkt zu biegen, wird der Ausrückungspunkt effektiv dahingehend gesteuert, dass die Klinken- und Sperrzahn-Anordnung mit Hebelmitteln versehen ist, die angeordnet sind, um das Ausrücken der Klinke von einem Zahn an dem Sperrzahnrad zu bewirken. Die Hebelmittel sind derart ausgelegt, dass sie das Aneinanderstoßen der Klinke und des Sperrzahnrads an einem Hebelpunkt realisieren, der dem Zahn bezüglich Richtung der Drehbewegung folgt. Die 8a und 8b zeigen Beispiele von zwei möglichen Ausführungsformen der Hebelmittel 500 zum Steuern des Ausrückens der Klinke 210 von dem Sperrzahnrad 230. Um zu erreichen, dass das Hebelmittel 500 als ein Ausrückungssteuermittel wirken kann, muss es derart ausgelegt sein, dass der Hebelpunkt L einen geeigneten Abstand D von der Spitze des Klinkenkopfes in Abhängigkeit von dem gewünschten Ausrückungswinkel, dem Design und den Materialeigenschaften der Klinke 210 und des Sperrzahnrads 230 angeordnet ist. Bei der in 8a dargestellten Ausführungsform wird das Hebelmittel 500 durch eine konvexe Rückfläche 510 des Sperrzahnradzahns 520 und durch eine wenig profilierte Klinkengegenfläche 530 gebildet. Bei der in 8b dargestellten Ausführungsform wird das Hebelmittel 500 durch eine flache Rückfläche 540 des Sperrzahnradzahns 520 und durch einen Vorsprung 550 auf der Klinkengegenfläche 530 gebildet.
Die 9a bis 9h zeigen die Eingriffs- und Ausrücksequenz für das Sperrzahnrad und den Klinkenmechanismus 190 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Sequenz ist in 9d zu erkennen, dass die Klinke und die Zähne an dem Sperrzahnrad derart ausgebildet sind, dass ein Hebelpunkt des Aneinanderstoßens bei einem Winkel erzeugt wird, der dem gewünschten Ausrückungswinkel vorangeht. Daraufhin, wie es in 9e gezeigt ist, zwingt die Hebelaktion die Spitze des Klinkenkopfes in die Ausrückungsrichtung bezüglich der Spitze des Zahnes auf dem Sperrzahnrad. Wenn der gewünschte Ausrückungswinkel erreicht ist, wie es in den 9f und 9g gezeigt ist, bewirkt die Hebelaktion schließlich das kontrollierte Ausrücken des Klinkenkopfes von dem Zahn an dem Sperrzahnrad. 9h zeigt die Rückstellbewegung des Kipphebels, wobei das Sperrzahnrad durch die Reibungsbremse 280 an einem Zurückdrehen gehindert wird, wie es nachfolgend genauer beschrieben wird.
Wie es in den 9a bis 9h gezeigt ist, kann der Hebelpunkt an dem Sperrzahnrad an der Rückfläche des darauffolgenden Zahns angeordnet sein, aber er kann auch an jedem anderen geeigneten Punkt auf dem Sperrzahnrad positioniert sein.
Verglichen mit der Verwendung einer separaten Steuerfläche gemäß US 6,446,627 weist das Anordnen des Hebelmittels 50 zum Steuern des Ausrückens den deutlichen Vorteil auf, dass dieses alleine auf der direkten Interaktion zwischen der Klinke 210 und dem Sperrzahnrad 230 basiert und nicht von zusätzlichen Bauteilen abhängt. Wie es zuvor beschrieben wurde, sollen Dosenzähler für Inhalatorvorrichtungen eine geringe Größe aufweisen und preiswert sein, sie sollen jedoch gleichzeitig eine hohe Genauigkeit aufweisen. Entsprechend erhöht jede Verringerung der Anzahl von zusammenwirkenden Bauteilen die Genauigkeit.
10 ist eine ausgeschnittene perspektivische Ansicht einer Rückdrehbremsenanordnung 280 in dem Zählermechanismus 290, der in den 4a bis 4c gezeigt ist. Die vorliegende Ausführungsform der Rückdrehverhinderungsbremse 280 umfasst ein zylindrisches Element 300, das durch zwei geneigte Reibflächen 310 in V-Anordnung gehalten ist, wobei das zylindrische Element 300 mit der Drehbewegung des Sperrzahnrads 230 und des Klinkenmechanismus gekoppelt ist und mit Hilfe eines Federelementes 320 gegen die Reibfläche 310 gezwungen wird. Bei der offenbarten Ausführungsform sind die geneigten Reibflächen parallel zur Drehachse des Zylinderelementes 300.
11a zeigt schematisch die Kräfte, die in der in 9 dargestellten Rückdrehbremse 280 wirken, wohingegen 11b die Kräfte zeigt, die an einer einzelnen Reibfläche 310 der Reibungsbremse angreifen. Das Reibmoment M_break der Bremsdrehung des zylindrischen Elementes 300 im letzteren Fall (11b) ist einfach (unter der Annahme, dass das Reibmoment zwischen dem Federelement 320 und der Achse 240 vernachlässigbar ist): Mbreak = Fspring⌷ Rbreak,wobei F_spring die vertikale Kraft der Feder 320 ist, ⌷ der Gleitreibungskoeffizient zwischen dem zylindrischen Element 300 und der Reibfläche 310 ist, und R_break der Radius des zylindrischen Elementes 300 ist.
In dem ersten Fall (11a) erzeugen die Normalkräfte F_incl, die auf das zylindrische Element 300 über die geneigten Flächen 310 wirken, das nachfolgende Reibmoment M_break: Mbreak = 2Fincl⌷ Rbreak
Bei der in 11a dargestellten Ausführungsform sind die geneigten Flächen 310 jeweils um ±45° relativ zur Richtung von F_spring geneigt, wodurch das resultierende Reibmoment M_brake erzeugt wird: Mbrake = √2 Fspring⌷ Rbreak
Entsprechend ist das erzeugte Reibmoment um einen Faktor √2 = 1,41 höher als im Falle einer einzelnen flachen Reibfläche 310. Durch die Wahl der Neigungswinkel für die geneigten Flächen 310, der Federkraft F_spring und des Reibkoeffizienten zwischen dem zylindrischen Element 300 und den geneigten Flächen 310 kann das Bremsmoment auf einen vordefinierten Wert eingestellt werden, der von dem Gegenmechanismusdesign gefordert wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Winkel zwischen den Reibflächen geringer als 120°, vorzugsweise geringer als 110°, und besser noch geringer als 100°, und größer als 60°, bevorzugt größer als 75° und besser noch größer als 80°. Obwohl es theoretisch sogar noch effizienter wäre, eine größere Anzahl an Reibflächen 310 oder an Reibkontaktpunkten vorzusehen, ist die Anzahl bevorzugt auf zwei Flächen 310 beschränkt, da es bei einer Massenproduktion schwieriger ist, die individuell erzeugten Kraftkomponenten für mehr als zwei Flächen 310 zu steuern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform (4a bis 11a) übt das Federelement 320 eine Kraft F_spring auf das zylindrische Element 300 in einer Richtung im Wesentlichen entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung der Klinke 210 aus, wenn das Anzeigemittel durch eine inkrementale Drehung des Sperrzahnrads 230 und der Achsenanordnung 240 vorwärts bewegt wird. Aufgrund dieser Anordnung führt die Kraft, die durch die Klinke 210 auf das Sperrzahnrad 230 ausgeübt wird, zu einem verringerten Bremsmoment M_break, und die Drehung des Sperrzahnrads 230 in der Vorwärtsrichtung wird einfacher. Bei seiner Rückstellbewegung übt die Klinke 210 jedoch eine Kraft im Wesentlichen fluchtend mit der Federkraft F_spring aus, so dass das Bremsmoment M_break zunimmt und eine Drehung in der Rückwärtsrichtung effizient verhindert wird.
Um sicherzustellen, dass das gewünschte Bremsmoment M_break erzielt wird, dient das Rückdrehverhinderungsmittel 280 als Lager für ein Ende der Achsenanordnung 240. Entsprechend der offenbarten Ausführungsform, die in den 5a bis 6b gezeigt ist, ist die Achsenanordnung mit einem zweiten Lagermittel 430 an dem Ende des Schneckenrads 290 versehen, und ein laterales Positionierungsmittel 440 ist zwischen dem Rückdrehverhinderungsmittel 280 und dem Schneckenrad 290 angeordnet.
Um die Gefahr eines Zurückdrehens des Sperrzahnrads 230 während der Rückstellbewegung der Klinke 210 weiter zu verringern, wurde die Geometrie der Sperrzahnzähne optimiert, um das maximale Rückstellmoment, das durch die Klinke 210 auf das Sperrzahnrad 230 ausgeübt wird, zu minimieren. Die optimale Geometrie, die aus dieser Optimierung hergeleitet wurde, sind Zähne mit einer konvexen Rückfläche, wie es in 12 gezeigt ist. 13 zeigt das erzielte Rückstellmoment im Vergleich zu dem Rückstellwinkel für einen konvexen Zahnrücken als durchgezogene Linie A sowie für einen herkömmlichen flachen Zahnrücken (siehe 8b) als eine gestrichelte Linie B. Im Vergleich zu einem Zahn mit einer flachen Rückfläche hat der Zahn mit einer konvexen Rückfläche ein höheres Anfangsmoment, wenn die Klinkenspitze in Richtung ihrer Drehmitte zu einem frühen Zeitpunkt während der Rückstellbewegung gezwungen wird, woraufhin jedoch das Moment abfällt, wenn die Spitze der Klinke die Zahnspitze erreicht. Das höhere Moment zu Beginn fällt mit der Komprimierung der Feder zusammen; entsprechend kann die Feder das erforderliche Rückstellmoment erzeugen. Indessen hat das Rückstellmoment des Zahns mit einer flachen Rückfläche einen linearen Anstieg und erreicht sein maximales Moment an der Zahnspitze, wobei das maximale Moment für den Zahn mit flacher Rückseite höher ist, und auch der Spitzenwert fällt mit der ausgedehnten Feder zusammen, so dass er weniger dazu geeignet ist, das erforderliche Rückstellmoment zu erzeugen.
Die Krümmung der konvexen Rückfläche wird ausgewählt, um das maximale Rückstellmoment des Sperrzahnrades und des Klinkenmechanismus zu minimieren, was anhand von Berechnungen des Rückstellmomentes unter Verwendung von Parametern erfolgt, umfassend: Sperrzahnraddurchmesser, Rückflächenkrümmung der Sperrzahnzähne, Reibungskoeffizient zwischen dem Sperrzahnradmaterial und dem Klinkenmaterial und Klinkenfederkonstante.
Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen eines Sperrzahnrads und eines Klinkenmechanismus zum Überführen einer linearen Betätigungsbewegung in eine Drehbewegung unter Vorwärtsbewegen eines Anzeigemittels bereitgestellt, das die Anzahl von Dosen anzeigt, die in einem Inhalator vorhanden sind, umfassend die Schritte:
Auswählen eines Durchmessers, einer Anzahl von Zähnen und eines Materials für das Sperrzahnrad,
Auswählen einer Form eines Materials für die Klinke,
Minimieren des maximalen Rückstellmomentes für das Sperrzahnrad und den Klinkenmechanismus, indem die Sperrzahnradzähne mit einer konvexen Rückfläche versehen werden,
wobei der Schritt des Versehens der Sperrzahnradzähne mit einer konvexen Rückfläche das Ermitteln der Rückflächenkrümmung der Sperrzahnzähne mit Hilfe von Berechnungen des Rückstellmomentes anhand der Parameter umfasst, die aufweisen: Sperrzahnraddurchmesser, Reibungskoeffizient zwischen dem Sperrzahnradmaterial und dem Klinkenmaterial und Klinkenfederkonstante.

Claims

Inhalatorzähler (20) mit einem Sperrzahnrad (230) und einem Klinken-(210)-Mechanismus (190) zum Überführen einer linearen Betätigungsbewegung in eine Drehbewegung, die ein Anzeigemittel (60) vorwärts bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinken-(210) und Sperrzahn-(230)-Anordnung mit einem Hebelmittel (500) versehen ist, das angeordnet ist, um die Ausrückung der Klinke (210) von einem Zahn an dem Sperrzahnrad (230) zu bewirken, indem ein Aneinanderstoßen der Klinke (210) und des Sperrzahnrads (230) an einem Hebelpunkt (L) etabliert wird, der dem Zahn bezüglich der Richtung der Drehbewegung des Sperrzahnrads (230) folgt.
Inhalatorzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelpunkt (L) an dem Sperrzahnrad (230) an einem darauffolgenden Zahn angeordnet ist.
Inhalatorzähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelmittel (500) durch eine konvexe Rückfläche (510) der Sperrzahnradzähne und eine Klinkengegenfläche (530) mit geringem Profil gebildet wird.
Inhalatorzähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelmittel (500) durch eine gerade Rückfläche (540) der Sperrzahnradzähne und einen Vorsprung (550) auf der Klinkengegenfläche (530) gebildet wird.
Inhalatorzähler (20) mit einem Sperrzahnrad (230) und einem Klinken-(210)-Mechanismus (190) zum Überführen einer linearen Betätigungsbewegung in eine Drehbewegung, die ein Anzeigemittel (60) vorwärts bewegt, wobei der Inhalatorzähler (20) ein Rückdrehverhinderungsmittel (280) der Reibungsbremsenart umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückdrehverhinderungsmittel (280) aus einem zylindrischen Element (300), das durch zwei geneigte Reibflächen (310) in V-Anordnung gehalten ist, gebildet ist, wobei das zylindrische Element (300) mit der Drehbewegung des Sperrzahnrads und des Klinkemechanismus (190) gekoppelt ist und durch ein Federelement (320) gegen die Reibflächen (310) gezwungen wird.
Inhalatorzähler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächen parallel zu der Drehachse des zylindrischen Elementes angeordnet sind.
Inhalatorzähler nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen den Reibflächen weniger als 120° beträgt, vorzugsweise weniger als 110°, noch bevorzugter weniger als 100°, und größer als 60° ist, vorzugsweise größer als 75° und noch bevorzugter größer als 80°.
Inhalatorzähler nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement eine Kraft auf das zylindrische Element in einer Richtung im Wesentlichen entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung der Klinke ausübt, wenn das Anzeigemittel vorwärts bewegt wird.
Inhalatorzähler nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Element und das Sperrzahnrad an der gleichen Achsenanordnung angeordnet sind, und dass das Rückdrehverhinderungsmittel als Lager für die Achsenanordnung dient.
Inhalatorzähler nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsenanordnung ferner ein Schneckenrad zum Antreiben des Anzeigemittels und ein zweites Lagermittel umfasst, und dass das Anzeigemittel ein drehbares Anzeigemittel mit Zähnen aufweist, die mit dem Schneckenrad in Eingriff kommen.
Inhalatorzähler (20) mit einem Sperrzahnrad und einem Klinkenmechanismus (190) zum Überführen einer linearen Betätigungsbewegung in eine Drehbewegung, die ein Anzeigemittel vorwärts bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrzahnrad (230) mit Zähnen mit einer konvexen Rückfläche versehen ist.
Inhalatorzähler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der konvexen Rückfläche derart gewählt ist, dass das maximale Rückstellmoment für das Sperrzahnrad und den Klinkenmechanismus (190) minimiert wird, was durch Berechnungen des Rückstellmomentes anhand der Parameter erfolgt, die aufweisen: Sperrzahnraddurchmesser, Rückflächenkrümmung der Sperrzahnzähne, Reibungskoeffizient zwischen dem Sperrzahnradmaterial und dem Klinkenmaterial und Klinkenfederkonstante.
Verfahren zum Herstellen eines Sperrzahnrads und eines Klinkenmechanismus zum Überführen einer linearen Betätigungsbewegung in eine Drehbewegung, die ein Anzeigemittel vorwärts bewegt, umfassend die Schritte: Auswählen eines Durchmessers, einer Anzahl von Zähnen und eines Materials für das Sperrzahnrad, Auswählen einer Form und eines Materials für die Klinke, Minimieren des maximalen Rückstellmomentes für das Sperrzahnrad und den Klinkenmechanismus, indem die Sperrzahnradzähne mit einer konvexen Rückfläche versehen werden, wobei der Schritt des Versehens der Sperrzahnradzähne mit einer konvexen Rückfläche das Ermitteln der Rückflächenkrümmung der Sperrzahnzähne durch Berechnungen des Rückstellmomentes anhand der Parameter umfasst, die aufweisen: Sperrzahnraddurchmesser, Reibungskoeffizient zwischen dem Sperrzahnradmaterial und dem Klinkenmaterial und Klinkenfederkonstante.
Inhalatorzähler (20), umfassend: ein Zählergehäuse (390), einen Kipphebel (200) mit einer Klinke (210), wobei der Kipphebel schwenkend durch das Gehäuse gehalten und derart angeordnet ist, dass eine Kipphebelbewegung als Antwort auf eine lineare Betätigungsbewegung ausgeführt wird, eine Rückholfeder (220) zum Zurückstellen des Kipphebels (200), ein Sperrzahnrad (230), das mit der Klinke in Eingriff gebracht werden kann, um die Bewegung des Kipphebels in eine inkrementale Drehbewegung einer Achsenanordnung (240) zu überführen, die ein Anzeigemittel (60) vorwärts bewegt, wobei die Achsenanordnung ferner ein Rückdrehverhinderungsmittel (280) in der Form einer federbelasteten Reibungsbremse und ein Schneckenrad (290) umfasst, wobei das Anzeigemittel ein drehbares Anzeigemittel (120) mit Zähnen (330), die mit dem Schneckenrad in Eingriff sind, und eine stationäre Skala (90) aufweist.
Inhalatorzähler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrzahnrückholfeder und die Reibungsbremsenfeder als ein integrales Element ausgebildet sind.
Inhalatorzähler nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückdrehverhinderungsmittel aus einem zylindrischen Element ausgebildet ist, das durch zwei geneigte Reibflächen in V-Anordnung gehalten ist, wobei das zylindrische Element mit der Drehbewegung des Sperrzahnrads und des Klinkenmechanismus gekoppelt ist und durch ein Federelement gegen die Reibflächen gezwungen wird.
Inhalatorzähler nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsenanordnung, die das Sperrzahnrad aufweist, das zylindrische Reibungsbremsenelement und das Schneckenrad als ein integrales Element vorgesehen sind.
Inhalatorzähler nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengehäuse derart angeordnet ist, dass es an einem Nicht-Ventilende eines Inhalatorkanisters (350) befestigbar ist.
Inhalatorzähler nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengehäuse eine Öffnung (400) aufweist, die vorgesehen ist, um einen zugehörigen Gegenbetätigungsvorsprung (410) aufzunehmen, der als ein Teil eines Inhalatorbetätigungsgehäuses (30) ausgebildet ist, wobei der Gegenbetätigungsvorsprung bei der Betätigung des Inhalators in die passende Öffnung des Gegengehäuses eintritt, mit dem Kipphebel in Eingriff kommt und den Kipphebel dazu bringt, die Kipphebelbewegung auszuführen.
Inhalator mit einem Inhalatorkanister und einem Betätigungskörper mit Kanisteraufnahmemitteln (370), wobei der Inhalator durch eine relative lineare Bewegung des Kanisters und der Kanisteraufnahmemittel betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Inhalatorzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 19 aufweist.