DE4011873B4

DE4011873B4 - Hilfsgerät zur Verwendung mit einem Dosier-Aerosolgerät

Info

Publication number: DE4011873B4
Application number: DE4011873A
Authority: DE
Inventors: Richard Kraemer
Original assignee: Glaxo Group Ltd
Current assignee: Glaxo Group Ltd
Priority date: 1989-04-17
Filing date: 1990-04-12
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2010-04-13
Also published as: IT9047866A1; GB9008510D0; AU623991B2; BE1004517A5; IE901344L; DK94790A; CA2014640C; PT93774A; FI102463B1; SE9001367D0; AU5328890A; DK173676B1; JP2000093520A; ES2027486A6; DE4011873A1; FR2645749A1; NO901685L; CA2014640A1; GB8908647D0; US5427089A

Abstract

Hilfsgerät zur Verwendung mit einem Dosier-Aerosolgerät, mit einer eine Kammer (2) bildenden Einrichtung, wobei die Kammer (2) einen zur Aufnahme des Dosier-Aerosolgerätes angepaßten Einlaß und einen Auslaß aufweist, einer Abgabeeinrichtung, die zur Verbindung mit der Nase und/oder dem Mund eines Säuglings oder Kleinkindes ausgebildet ist und mit dem Kammerauslaß über ein erstes Ventil (10), das es dem Säugling oder Kleinkind ermöglicht, aerosoltragende Luft aus der Kammer (2) zu inhalieren, und mit der Atmosphäre über ein zweites Ventil (15) in Verbindung steht, die das Ausatmen durch es ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Kammereinlaß und dem Kammerauslaß so bemessen ist, daß der Massenprozentsatz an Aerosolpartikeln mit einem Durchmesser von zwischen 1,0 und 5,0 μ am Kammerauslaß im wesentlichen ein Maximum aufweist und das Volumen der Kammer (2) zwischen etwa 200 und etwa 500 ml liegt.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Hilfsgerät zur Verwendung mit Dosier-Aerosolgeräten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Als Dosier-Aerosolgerät wird im folgenden ein Aerosolbehälter mit oder ohne Betätiger bezeichnet.
Es gibt eine beachtliche Anzahl von Kleinkindern und Säuglingen, die als "Keuchkinder" bezeichnet werden und an Keuchbronchitis oder anderen Lungenkrankheiten leiden, beispielsweise einem Atmungsstörungssyndrom aufgrund von Posthyalinmembrankrankheit und Lungendysplasie oder neonatale Pneumonie. Diese Krankheiten entwickeln sich, wenn sie unbehandelt bleiben, in einer signifikanten Zahl von Fällen zu Asthma. Diese Fälle und andere Fälle, wie zystische Fibrosis, reagieren auf Behandlung mit beispielsweise inhalierten Bronchodilatoren und Corticosteroiden, vorausgesetzt, daß es ein zur Abgabe der Medikamente geeignetes Gerät gibt, so daß diese die Lunge der Säuglinge und Kleinkinder erreichen können.

Ein solches Hilfsgerät, von dem der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgeht, ist aus der US-Patentschrift 4,809,692 bekannt. Es besteht aus einer Abgabeeinrichtung zur Inhalation (z.B. Maske oder Mundstück), die ein Einlaßventil und ein Auslaßventil aufweist. Dem Einlaßventil vorgeetzt ist eine Kammer mit zwei Öffnungen, von denen eine für die Aufnahme des Dosier-Aerosolgerätes und die andere für die Abgabe des Aerosol-Luft-Gemisches an die Abgabeeinrichtung bestimmt ist. Über das Volumen der Kammer werden keine Angaben gemacht. Anhand des Durchmessers der Kammer kann geschlossen werden, daß das Kammervolumen im Bereich des Lungenvolumens eines Kleinkindes liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hilfsgerät zur Verwendung mit Dosier-Aerosolgeräten zu schaffen, mit dem ein Medikament mit größerer Effektivität in die Lungen des Patienten, insbesondere von Säuglingen und Kleinkindern, eingebracht werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Der Gegenstand des Patentanspruchs 1 weist den Vorteil auf, daß ein gegenüber dem Stand der Technik erheblich erhöhter Massenprozentsatz des Medikaments in die Lungen eines Säuglings oder Kleinkindes gelangt. Dabei ist der entscheidende Parameter der Durchmesser der eingeatmeten Aerosolpartikel. Partikel mit einem Durchmesser von mehr als 5,0 μ tendieren dazu, sich niederzuschlagen, bevor sie die Lungen erreichen. Partikel mit einer kleineren Größe als 1,0 μ tendieren dazu, wieder ausgeatmet zu werden. Daher maximiert die Erfindung den Massenprozentanteil von Aerosolpartikeln, die am Kammerauslaß einen Durchmesser von etwa 1,0 μ bis 5,0 μ aufweisen. Dies wird durch geeignete Bemessung der Länge der Kammer erreicht. Die Kammerlänge wird in Abhängigkeit von dem Aerosol, für dessen Applikation sie bestimmt ist, so dimensioniert, daß der angegebene Massenprozentsatz ein Maximum annimmt. Die sich ergebenden Kammerlängen sind erheblich größer als die, welche dem Stand der Technik entsprechen. Daher muß, um einen erhöhten Einfluß der Kammerwände und das damit verbundene erhöhte Auskondensieren des Aerosols zu verhindern, das Kammervolumen entsprechend größer gewählt werden. Das Kammervolumen liegt zwischen etwa 200 und etwa 500 ml, was dem etwa Fünf- bis etwa Fünfzehnfachen des Lungenvolumens des Patienten entspricht und wesentlich über demjenigen vergleichbarer Geräte liegt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Anspruchs 1 sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Abgabeeinrichtung ist vorzugsweise eine Inhalationsmaske, die derart ausgebildet und angepaßt ist, daß sie über die Nase und den Mund des Säuglings oder Kleinkindes positioniert werden kann, und für praktische Zwecke ist eine Maske wesentlich, wenn das Kind ein Alter von weniger als zwei Jahren aufweist, oder eine Größe, die man bei einem Kind von unter zwei Jahren erwarten würde.

Um Herstellung und Reinigung zu erleichtern, kann die Maske vom Rest des Gerätes auch abnehmbar gestaltet werden.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für Kleinkinder und Säuglinge. Hierunter sind alle Kinder bis zum Alter von etwa vier Jahren, oder bis zu einer Größe, die man von einem Kind bis zu diesem Alter einschließlich erwarten kann, zu verstehen.

Die Erfindung umfaßt jedoch auch die Verwendung durch ältere Kinder.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
1 schematisch eine Seitenansicht bzw. einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gerät mit einem benachbart dargestellten Dosier-Aerosolgerät;
2 in größerer Einzelheit und in größerem Maßstab die Anordnung der bei der Ausführungsform der 1 verwendeten Ventile;
3 eine Einzelheit des Ventils der 2; und
4 eine modifizierte Ventilanordnung, die anstelle der in den 1 bis 3 verwendeten Ventilanordnung verwendet werden kann.
Die Ausführungsform der 1 enthält ein langgestrecktes Rohr 1 mit zylindrischem Querschnitt. Das Rohr kann passenderweise aus einem transparenten Kunststoffmaterial, beispielsweise einem Acrylglas, hergestellt werden. Die Durchsichtigkeit des Materials ermöglicht es dem das Kind überwachenden Erwachsenen, zu beobachten, daß bzw. ob das Inhalationsventil, siehe unten, korrekt arbeitet. Das Rohr 1 definiert eine Kammer 2 mit einem Volumen von etwa 200 bis etwa 500 ml, vorzugsweise zwischen etwa 250 und etwa 350 ml. Ein besonders bevorzugtes Volumen zur Verwendung mit einem der Aerosolbehälter, mit denen die Erfindung verwendet werden kann, nämlich Ventolin (Salbutamol) beträgt 350 ml, und Einzelheiten davon werden unten angegeben. Der Abstand längs des Rohres von dort, wo der Spray den Aerosolbehälter verläßt (siehe unten), bis zu dem stromab gerichteten Ende des Rohres ist in 1 mit l bezeichnet und der Innendurchmesser des Rohres mit d. Da, wenn der Aerosolbehälter in Position ist, der Punkt, an dem der Spray ihn verläßt, im wesentlichen an dem oberen Ende des Rohres liegt, ist der Abstand l im wesentlichen gleich der Länge der Kammer 2 und wird im folgenden so bezeichnet und in der 1 der Zeichnungen dargestellt. Die Wichtigkeit des Volumens und der Länge der Kammer 2 werden weiter unten in größerer Einzelheit diskutiert.
Die Kammer 2 ist an ihrem Einlaßende mit Wänden 3 versehen, die in Längsrichtung nach innen gerichtet sind und derart ausgebildet bzw. angepaßt sind, daß sie eine Auslaßtülle 4 eines darin eingesetzten Betätigers 5 ergreifen. Der Betätiger nimmt einen Dosier-Aerosolbehälter 6 darin auf, der derart ausgebildet ist, daß er, wenn er herabgedrückt wird, eine abgemessene Dosis eines ein Medikament enthaltenden Aerosols durch die Auslaßtülle 4 abgibt. Der Aerosolbehälter 6 kann eine Dose bekannter Art sein und der Betätiger 5 kann ebenfalls von bekannter Art sein. Die Einzelheiten beider sind für die Zwecke der vorliegenden Erfindung nicht relevant, mit der Ausnahme, daß die Dimensionen der Kammer 2 von der Wahl des Aerosolbetätigers und des Aerbsolbehälters abhängen, wie im folgenden noch erklärt wird. Typischerweise liegt der Druck innerhalb des Aerosols zwischen etwa 40 und 110 psi bzw. 276 und 758 kPa, beispielsweise zwischen etwa 50 und 60 psi bzw. 345 und 414 kPa, wenn der Druck bei etwa 20 – 25 °C gemessen wird.
An ihrem Auslaßende ist die Kammer 2 mit einem Ventil 10 versehen, das derart ausgebildet ist, daß es sich öffnet, wenn das Kind einatmet, und das daher im folgenden als Inhalationsventil bezeichnet wird. Das Ventil 10 enthält eine Scheibe 11, die mit Hilfe einer Feder 13 in eine geschlossene Position beaufschlagt wird, in der sie gegen einen ringförmigen Sitz 12 anliegt. Die Feder 13 ist zwischen der Scheibe 11 und einem Paar von Querdrähten 14, siehe insbesondere 3, eingesetzt. Verschiedene andere Typen von Inhalationsventilen können verwendet werden, beispielsweise ein Kegelmembranventil (siehe 4).
Das Inhalationsventil sollte so konstruiert werden, daß es öffnet, wenn der Druck an der Auslaßseite um einen niedrigen Wert kleiner ist als der auf der Einlaßseite, vorzugsweise um nicht mehr als etwa 0,03 kPa. Der Strömungswider stand des Ventiles sollte ebenfalls niedrig sein, vorzugsweise nicht mehr als etwa 0,02 kPa/l/s für eine Strömungsgeschwindigkeit von 75 ml/s.
Das Gerät ist mit einem weiteren Ventil 15 versehen, das dann öffnet, "wenn das Kind ausatmet", und während des Einatmens schließt, und das im folgenden als Ausatmungsventil bezeichnet wird. Das Ventil 15 enthält eine Scheibe 17, die in einer zylindrischen Kammer 18 eingesetzt ist. Es ist vorteilhaft, daß die Kammer 18 aus transparentem oder durchscheinendem Material hergestellt wird, so daß man sehen kann, ob das Ventil korrekt arbeitet. Während des Einatmens veranlaßt der an der unteren Seite der Scheibe herrschende verringerte Druck diese, einen Durchgang 19 zu schließen, durch den es mit dem Inneren des Gerätes verbunden ist, und auf diese Weise Luft daran zu hindern, durch den Durchgang inhaliert zu werden. Während des Ausatmens, wenn das Ventil 10 geschlossen ist, veranlaßt der vergrößerte Druck in dem Durchgang 19 die Scheibe 17, nach oben zu gehen, und ermöglicht es, daß die von dem Kind ausgeatmete Luft durch den Durchgang 19 und von dort durch eine Reihe von Öffnungen 20 hindurchgeht. Der Strömungswiderstand des Ausatmungsventils sollte ausreichend klein sein, daß der positive am Ende des Ausatmens durch es geschaffene Druck nicht größer ist als etwa 0,05 kPa.
Es ist wünschenswert, daß der Totraum innerhalb der Ventilanordnung möglichst klein ist, d.h. der Raum in dem zwischen den Ventilen 10 und 15 und dem Bereich, wo die Maske angebracht wird, gebildeten Volumen. In einem tatsächlichen Beispiel beträgt dieser Raum etwa 16 ml.
Die Tatsache, daß zusätzlich zu einem Inhalationsventil auch ein Ausatmungsventil vorgesehen ist, im Gegensatz zu dem bekannten, oben erwähnten, im Handel befindlichen Gerät, das nur ein Inhalationsventil aufweist, schafft einen wesentlichen Nutzen. Das bekannte Gerät verläßt sich auf ein Lecken rings um den Rand der Maske zur Ermöglichung des Austritts der ausgeatmeten Luft, und wenn dieses Lecken nicht ausreichend ist, muß eine Hilfsperson, beispielsweise die Eltern des Kindes, abwechselnd die Maske von dem Gesicht abnehmen und sie wieder auflegen, im Gleichklang mit dem Atmen des Kindes.
Zur Ermöglichung der Verwendung durch ein Kind ist eine Maske 30 vorgesehen, die geeignete Größe und Form aufweist, um die Nase und den Mund des Kindes abzudecken.
Das Gerät wird vorteilhafterweise aus drei lösbaren Einheiten hergestellt, um die Herstellung, Reinigung und Zusammensetzung zu erleichtern. Das Rohr 1 mit den Wänden 3 bildet eine Einheit. Die Maske 30 bildet eine zweite Einheit. Der Rest des Gerätes, d.h. der Teil, der die Ventile 10 und 15 trägt, bildet eine dritte Einheit. Die Tatsache, daß die Maske 30 abnehmbar ist, bedeutet, daß bei Wachsen des Kindes die Maske abgenommen und durch eine größere Maske ersetzt werden kann.
Es wurde bereits auf die Wichtigkeit der Abmessungen der Kammer 2 hingewiesen, und dies wird nun weiter erklärt.
Zunächst einmal ist das Volumen der Kammer 2 wichtig. Das Atemzugvolumen eines Kindes beträgt normalerweise 5 – 8 ml/kg Körpergewicht. Jedoch haben Kinder mit Atmungsstörungen ein Atemzugvolumen von etwa 7 – 14 ml/kg Körpergewicht. Das Volumen der Kammer sollte daher wesentlich größer als das Atemzugvolumen des Benutzers sein und vorzugsweise etwa 5 bis 15 Mal größer sein, insbesondere 5 bis 10 Mal größer als das Atemzugvolumen.
Es wurde in einer Untersuchung des Atmens von zwanzig Kindern mit Lungenproblemen herausgefunden, daß im Durchschnitt selbst bei Atmungsstörungen sie alle 10 Sekunden zwischen 4 und 11 Atmungen durchführten mit einem mittleren Wert von 7,0 + 2,2. Die untersuchten Kinder hatten ein Alter von 0,8 bis 18,8 Monate und Gewichte von 2,86 bis 12,3 kg. Über eine Dauer von 10 Sekunden überschritt das gesamte eingeatmete Volumen 350 ml im Fall von 80 % der Kinder, und in keinem Fall unterschritt das Volumen 200 ml.
Zum zweiten ist die Länge der Kammer wichtig. Bei einem Aerosol überdecken die Aerosolpartikel einen Bereich von Größen, und es wurde herausgefunden, daß die Größenverteilung mit dem Abstand von der Ventilöffnung des Aerosolbehälters variiert. Die Größe der von dem Benutzer inhalierten Partikel sollte möglichst zwischen 1,0 und 5,0 μ liegen. Partikel mit einer kleineren Größe als 1 μ im Durchmesser tendieren dazu, wieder ausgeatmet zu werden. Partikel mit einem Durchmesser von mehr als 5 μ tendieren dazu, abgelegt zu werden, bevor sie die Lungen erreichen.
Es wurde herausgefunden, daß der Abstand von der Ventilöffnung, bei der der Massenprozentsatz von Partikeln in dem gewünschten Größenbereich sein Maximum aufweist, von Fall zu Fall variiert. Jedoch ist in allen bislang untersuchten Fällen der optimale Abstand deutlich größer als der Abstand von 110 mm, der bei den üblichen Geräten vorliegt. Es wurden mit drei Bronchodilator-Suspensionsaerosolen in Dosier-Inhalatoren Tests durchgeführt, nämlich Ventolin (Salbutamol), Berotec (Fenoterol) und Bricanyl (Terbutalin). Ventolin, Berotec und Bricanyl sind Warenzeichen. Diese Tests zeigten, daß der maximale Massenprozentsatz an Partikeln zwischen 0,5 μ und 5 μ bei 230 mm für Ventolin (54 %), bei 130 mm für Berotec (45 %) und bei 280 mm für Bricanyl (56 %) erreicht wurde.
In einem speziellen Abstandsgerät des in 1 dargestellten Typs, bestimmt zur Verwendung mit Ventolin in einem Aerosolbehälter bei einem Druck von etwa 50 psi bzw. 345 kPa, war die Länge l 230 mm und der Durchmesser d 44 mm. Infolge dessen betrug das Volumen der Kammer 350 ml.
Es wird angenommen, daß der optimale Abstand unter anderem von dem Druck innerhalb des Aerosolbehälters, der Art des in dem Aerosolbehälter verwendeten Dosierventils und der Art der Düse des Aerosolabgabegeräts abhängt. Für jeden speziellen Fall kann der optimale Abstand durch übliche Experimente herausgefunden werden. Zusätzlich zu den oben erwähnten Medikamenten kann das Gerät nach der Erfindung selbstverständlich auch für andere Medikamente, die inhaliert werden sollen, verwendet werden, beispielsweise die unter dem Warenzeichen Becotide, Becloforte und Ventide verkauften Medikamente.
In dem in 4 dargestellten modifizierten Ventil 10' sind die Bauteile, die in etwa den in 1 bis 3 dargestellten Bauteilen entsprechen, mit den gleichen durch einen Strich unterschiedenen Bezugszeichen versehen. Es ist zu sehen, daß das Ventil 15' im Vergleich mit dem Ventil 15 nach innen verlagert angeordnet ist, um dadurch das Risiko seiner Beschädigung während des Gebrauchs zu verringern. Die Scheibe 11 ist durch ein konusartiges Membranventil 11' ersetzt.
Unterschiedliche andere Modifikationen können an dem beschriebenen Gerät vorgenommen werden. Beispielsweise kann das dargestellte Rohr 11 durch ein Rohr ersetzt werden, das aus einer Vielzahl teleskopartig angeordneter Abschnitte besteht, wodurch die Länge l je nach der Natur des Aerosolbehälters und des verwendeten Betätigers verändert werden kann.

Claims

Hilfsgerät zur Verwendung mit einem Dosier-Aerosolgerät, mit einer eine Kammer (2) bildenden Einrichtung, wobei die Kammer (2) einen zur Aufnahme des Dosier-Aerosolgerätes angepaßten Einlaß und einen Auslaß aufweist, einer Abgabeeinrichtung, die zur Verbindung mit der Nase und/oder dem Mund eines Säuglings oder Kleinkindes ausgebildet ist und mit dem Kammerauslaß über ein erstes Ventil (10), das es dem Säugling oder Kleinkind ermöglicht, aerosoltragende Luft aus der Kammer (2) zu inhalieren, und mit der Atmosphäre über ein zweites Ventil (15) in Verbindung steht, die das Ausatmen durch es ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Kammereinlaß und dem Kammerauslaß so bemessen ist, daß der Massenprozentsatz an Aerosolpartikeln mit einem Durchmesser von zwischen 1,0 und 5,0 μ am Kammerauslaß im wesentlichen ein Maximum aufweist und das Volumen der Kammer (2) zwischen etwa 200 und etwa 500 ml liegt.
Hilfsgerät nach Anspruch 1, worin die Abgabeeinrichtung eine Inhalationsmaske (30) aufweist, die zur Anbringung über der Nase und dem Mund des Säuglings oder Kleinkindes ausgebildet ist.
Hilfsgerät nach Anspruch 2, bei dem die Maske (30) von dem Rest des Gerätes abnehmbar ist.
Hilfsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Volumen der Kammer (2) zwischen etwa 250 und etwa 350 ml liegt.
Hilfsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Kammervolumen im wesentlichen 350 ml beträgt.
Hilfsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Länge der Kammer (2) im wesentlichen 230 mm beträgt.
Hilfsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Kammereinlaß zur Aufnahme einer Auslaßtülle (4) eines Aerosolbetätigers (5) ausgebildet ist, der selbst zur Aufnahme eines Aerosolbehälters (6) ausgebildet ist.
Hilfsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das erste Ventil (10) derart ausgebildet ist, daß es dann öffnet, wenn der Druckunterschied zwischen seiner Einlaß- und Auslaßseite einen vorbestimmten Wert erreicht, der nicht größer als 0,03 kPa ist.
Hilfsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Strömungswiderstand des ersten Ventils (10) nicht größer als 0,02 kPa/l/s für einen Strömungsdurchsatz von 75 ml/s ist.