DE69821124T2

DE69821124T2 - Abgabevorrichtung

Info

Publication number: DE69821124T2
Application number: DE1998621124
Authority: DE
Inventors: Bruce Alastair PIRRIE; Alan Ronald COFFEE
Original assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Current assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Priority date: 1997-08-08
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2018-08-08
Also published as: AU736887B2; DE69821124D1; NZ502599A; GB2327895A; GB2327895B; US6595208B1; CN1153627C; RU2213628C2; WO1999007478A1; EP1015128B1; CN1275099A; GB9716888D0; EP1015128A1; ATE257746T1; JP2001513423A; AU8737198A; JP4354112B2; CA2300294C; CA2300294A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgabevorrichtung und ein Verfahren zum Abgeben zerkleinerten Materials, insbesondere jedoch nicht ausschließlich, an das Atmungssystem eines Lebewesens wie eines Säugetiers oder eines Vogels.
Wie es z. B. in GB-A-1569707 beschrieben ist, sind Abgabevorrichtungen bekannt, die ein monodispergiertes Spray oder eine Wolke von Flüssigkeitströpfchen durch einen Prozess erzeugen, bei dem eine aus einem Auslass austretende Flüssigkeit einem elektrischen Feld in solcher Weise unterworfen wird, dass die elektrische Nettoladung in der Flüssigkeit, wenn diese in den freien Raum austritt, mit den Oberflächenspannungskräften der Flüssigkeit wechselwirkt und die durch derartige elektrische Ladungen erzeugten Abstoßungskräfte zu einem elektrohydrodynamischen Kegel oder Strahl führen, der aufbricht, um Flüssigkeitströpfchen zu erzeugen. Dieser Prozess wird allgemein als elektrohydrodynamische Zerkleinerung bezeichnet. Die spezielle Vorrichtung, wie sie in GB-A-1569707 beschrieben ist, ist hauptsächlich zum Besprühen von Getreide vorgesehen und sie ist der Art nach eine voluminöse, jedoch tragbare Vorrichtung. Die durch diese Vorrichtung erzeugten Tröpfchen werden bis nahe an ihre Rayleighgrenze aufgeladen, und so wandern sie im Gebrauch schnell zu nassen, leitenden Flächen. Demgemäß ist eine derartige Vorrichtung zur Zuführung von Flüssigkeitströpfchen zum Atmungssystem eines Lebewesens ungeeignet, da die Ladung auf den Tröpfchen dafür sorgen würde, dass sie schnell zu den feuchten, leitenden Flächen im Mund wandern, anstatt dass sie in den oberen Atmungstrakt durchlaufen würden.
GB-A-2018627 beschreibt eine elektrohydrodynamische Sprühvorrichtung, bei der ein an einer Zerkleinerungsstelle erzeugtes geladenes Tröpfchenspray durch eine Entladungselektrode in Form einer scharfen oder spitzen Kante, die stromabwärts in Bezug auf die Zerkleinerungsstelle liegt, vollständig oder teilweise elektrisch entladen wird. Demgemäß bewirkt, im Betrieb dieser Vorrichtung, ein an die Entladungselektrode angelegtes elektrisches Potenzial, dass diese durch Koronaentladung Ionen im Gaszustand erzeugt. Die Ionen im Gaszustand werden dann an die durch die Zerkleinerungsstelle erzeugten entgegengesetzt geladenen Tröpfchen des Sprays angezogen, und sie entladen die Flüssigkeitströpfchen vollständig oder zumindest teilweise. So sorgt GB-A-2018627 für zumindest eine teilweise Entladung der Flüssigkeitströpfchen durch Ionenbeschuss.
Unglücklicherweise kann Entladen durch Ionenbeschuss mit dem Zerkleinerungsprozess wechselwirken und die Qualität und Zuverlässigkeit des Flüssigkeitströpfchensprays verringern. Tatsächlich wurde in Laborversuchen der nachteilige Einfluss des Ionenbeschusses auf das Flüssigkeitströpfchensspray beobachtet. Um diesen schädlichen Effekten entgegenzuwirken schlägt EP-A-0234842 die Verwendung einer ringförmigen Abschirmelektrode vor, die zwischen der Zerkleinerungsstelle und der Entladungselektrode positioniert wird und darauf abzielt, an der Zerkleinerungsstelle ein stationäres elektrisches Feld aufrechtzuerhalten, was zu einem Flüssigkeitströpfchenspray aus Ionen führt, die an der Entladungselektrode stromabwärts in Bezug auf den Zerkleinerungsstrahl oder das Spray erzeugt wurden. Die zentrale Öffnung der Abschirmelektrode muss selbstverständlich ausreichend groß sein, um ein freies Durchtreten der geladenen Tröpfchen zuzulassen, aber auch ausreichend klein, um Ionen daran zu hindern, um die Spraywolke zu laufen und mit dem elektrohydrodynamischen Kegel oder Strahl wechselzuwirken. Versuche haben jedoch gezeigt, dass bei Verwendung von Flüssigkeitszubereitungen, die mit der menschlichen Physiologie verträglich sind, wie z. B. Wasser, Ethanol und Polyethylenglycol, die Öffnung in die Abschirmelektrode so groß sein muss, dass sie nicht dazu in der Lage ist, wie erforderlich auf effiziente Weise das Durchtreten von Ionen zu behindern.
Eine elektrohydrodynamische Flüssigkeitströpfchen-Abgabevorrichtung der in EP-A-0234842 beschriebenen Art ist in einer Veröffentlichung mit dem Titel "Generation of Micron Sized Droplets from the Taylor Cone" von Meesters et al., veröffentlicht in Journal of Aerosol Science 23 (1992) auf den Seiten 37 bis 49 erörtert. Die in dieser Veröffentlichung beschriebene Vorrichtung ist relativ groß, da sie in der Größenordnung von ungefähr 150 mm Höhe und 50 mm Durchmesser liegt. Versuche haben gezeigt, dass dann, wenn die Abmessungen dieser Vorrichtung verkleinert werden, schwerwiegende Stabilitätsprobleme auftreten. Wenn z. B. der Strom von der Entladungselektrode in derselben Größenordnung wie derjenige liegt, der durch das geladene Flüssigkeitströpfchenspray erzeugt wird, treffen Tröpfchen in unvermeidlicher Weise auf die Spitze der Entladungselektrode, was den Ionenstrom ernsthaft verringert, was zu weiterem Aufprall von Tröpfchen und einer schnellen Beeinträchtigung der Gesamteffizienz dieser Vorrichtung führt. Obwohl derartige Probleme durch Vergrößern des Ionenstroms in Bezug auf den durch das elektrohydrodynamische Spray erzeugten Elektronenstrom überwunden werden konnten, führt der Ionenwind, der sich aus der Luftmitnahme durch die sich schnell bewegenden Ionen herrührt, wie sie durch die Entladungselektrode erzeugt werden, entweder zu übermäßiger Luftturbulenz innerhalb der Vorrichtung, was zu inakzeptabel großen Proportionen von auf die Innenflächen der Vorrichtung prallenden Tröpfchen oder zu einer Wechselwirkung mit dem elektrohydrodynamischen Kegel oder Strahl des Flüssigkeitströpfchensprays führt, so dass es instabil wird und sich die monodispergierte Art des Sprays verringert.
Gemäß einer ersten Erscheinungsform ist durch die Erfindung eine Abgabevorrichtung mit Folgendem geschaffen:
einer Zerkleinerungseinrichtung zum Anlegen eines elektrischen Felds an eine Flüssigkeit, um eine Zerkleinerung der Flüssigkeit zum Herstellen von geladenem zerkleinertem Material zu bewirken;
einer Zuführeinrichtung zum Zuführen von Flüssigkeit zu der Zerkleinerungseinrichtung;
einer Elektrische-Entladung-Einrichtung zum Erzeugen von Ionen, um von der Zerkleinerungseinrichtung hergestelltes zerkleinertes Material wenigstens teilweise elektrisch zu entladen; und
einer von der Zerkleinerungseinrichtung durch die Elektrische-Entladung-Einrichtung beabstandeten Ionenanzieheinrichtung zum elektrischen Anziehen von von der Elektrische-Entladung-Einrichtung hergestellten Ionen weg von der Zerkleinerungseinrichtung bis von der Zerkleinerungseinrichtung hergestelltes zerkleinertes Material genügend Raumladung aufbaut, um die Ionen in Richtung des geladenen zerkleinerten Materials abzulenken, so dass die Ionen im Stande sind, das zerkleinerte Material wenigstens teilweise zu entladen.
Gemäß einer Ausführungsform ist durch die Erfindung eine Abgabevorrichtung mit einer solchen Geometrie geschaffen, dass dann, wenn ein geladenes Spray eines zerkleinerten Materials durch die elektrohydrodynamische Zerkleinerungseinrichtung erzeugt wird, die sich ergebende Raumladung Ionen mit entgegengesetzter Ladung zu der des zerkleinerten Materials von einem Pfad weg von der Zerkleinerungseinrichtung zurück zu dieser ablenkt, so dass die Ionen das Spray zumindest teilweise entladen können.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform ist durch die Erfindung eine Abgabevorrichtung mit luftdurchlässigen, elektrisch leitenden oder halbleitenden Innenwänden geschaffen, durch die Luft in ein Zerkleinerungsgebiet gezogen wird, wenn zerkleinertes Material von der Vorrichtung angesaugt wird, so dass der Aufschlag von zerkleinertem Material innerhalb der Vorrichtung verringert wird und es ermöglicht wird, die Menge an zerkleinertem Material zu erhöhen, die von einem Benutzer inhaliert werden kann.
Die Elektrische-Entladung-Einrichtung kann von der Zerkleinerungseinrichtung in einer Richtung quer zur allgemeinen Richtung beabstandet sein, in der zerkleinertes Material von der Zerkleinerungseinrichtung geliefert wird.
Die Elektrische-Entladung-Einrichtung kann die Zerkleinerungseinrichtung umgeben oder auf jeder Seite derselben angeordnet sein.
Die Ionenanzieheinrichtung kann die Elektrische-Entladung-Einrichtung umgeben oder auf jeder Seite derselben angeordnet sein.
Gemäß einer zweiten Erscheinungsform ist durch die Erfindung eine Abgabevorrichtung mit Folgendem geschaffen:
eine Zerkleinerungseinrichtung zum Anlegen eines elektrischen Felds an eine Flüssigkeit, um eine Zerkleinerung der Flüssigkeit zum Herstellen einer Wolke aus geladenem zerkleinerten Material in einer Zerkleinerungskammer innerhalb des Gehäuses zu bewirken;
eine Zuführeinrichtung zum Zuführen von Flüssigkeit zu der Zerkleinerungseinrichtung;
eine die Zerkleinerungseinrichtung wenigstens teilweise umgebende Elektrische-Entladung-Einrichtung zum Erzeugen von Ionen, um von der Zerkleinerungseinrichtung hergestelltes zerkleinertes Material wenigstens teilweise elektrisch zu entladen; und
eine von der Zerkleinerungseinrichtung durch die Elektrische-Entladung-Einrichtung beabstandete und die Zerkleinerungskammer begrenzende Ionenanzieheinrichtung zum elektrischen Anziehen von von der Elektrische-Entladung-Einrichtung hergestellten Ionen weg von der Zerkleinerungseinrichtung bis von der Zerkleinerungseinrichtung hergestelltes zerkleinertes Material genügend Raumladung aufbaut, um die Ionen in Richtung der Wolke von geladenem zerkleinerten Material abzulenken, so dass die Ionen im Stande sind, das zerkleinerte Material wenigstens teilweise zu entladen;
eine Einlassgewähreinrichtung, um Luft Einlass in die Zerkleinerungskammer zu gewähren; und
eine Spannungsversorgungseinrichtung zum Versorgen der Zerkleinerungseinrichtung, der Elektrische-Entladung-Einrichtung und der Ionenanzieheinrichtung mit elektrischen Potenzialen.
Die Ionenanzieheinrichtung kann über eine elektrisch leitende oder halbleitende Perforationswand verfügen.
Die Ionenanzieheinrichtung kann über eine elektrisch leitende oder halbleitende Beschichtung verfügen, die auf einer Innenfläche eines Gehäuses der Vorrichtung vorhanden ist.
Die Ionenanzieheinrichtung kann über eine elektrisch leitende oder halbleitende Innenwand verfügen, die von einer Innenfläche des Gehäuses beabstandet ist und die perforiert ist und gemeinsam mit mindestens einem Lufteinlass im Gehäuse die Einrichtung bildet, die Lufteinlass in die Zerkleinerungskammer gewährt, um das Aufschlagen zerkleinerten Materials auf die elektrisch leitende oder halbleitende Innenwand zu verringern, was es ermöglicht, die Menge des zerkleinerten Materials zu erhöhen, die von einem Benutzer inhaliert werden kann.
Die Elektrische-Entladung-Einrichtung kann in der allgemeinen Richtung der Erzeugung zerkleinerten Materials von der Zerkleinerungseinrichtung an ungefähr derselben Position wie diese liegen.
Die Elektrische-Entladung-Einrichtung kann über mehrere Elektrische-Entladung-Stellen verfügen, die symmetrisch in Bezug auf die Zerkleinerungseinrichtung positioniert sind.
Die Zerkleinerungseinrichtung kann über mehrere Zerkleinerungsstellen verfügen.
Die Anordnung der Zerkleinerungseinrichtung, der Elektrische-Entladung-Einrichtung und der Ionenanzieheinrichtung kann rotationssymmetrisch in Bezug auf die Elektrische-Entladung-Einrichtung sein, und die Ionenanzieheinrichtung kann auf jeweiligen Kreisen liegen, die konzentrisch zur Zerkleinerungseinrichtung sind.
Die Zerkleinerungseinrichtung kann über ein Array von Zerkleinerungsstellen verfügen, und die Entladungseinrichtung und die Ionenanzieheinrichtung können jeweils über ein Paar langgestreckter Elektroden oder Arrays von Elektroden verfügen, die auf jeder Seite des Arrays von Zerkleinerungsstellen angeordnet sind.
Die Flüssigkeitszuführeinrichtung kann über ein Flüssigkeitsreservoir und eine Pumpe zum Zuführen von Flüssigkeit vom Reservoir zur Zerkleinerungseinrichtung verfügen.
Die Pumpe kann über eine Pumpe verfügen, die aus den folgenden Typen ausgewählt ist: Membranpumpe, elektroosmotische Pumpe und elektrohydrodynamische Pumpe.
Die Pumpe kann über eine flexible Membran verfügen, die so angeordnet ist, dass sie sich in Reaktion auf das Anlegen eines Steuersignals an eine Membransteuereinrichtung verbiegt. Die Membransteuereinrichtung kann über ein piezoelektrisches Element verfügen. Es kann eine elektrische Steuerschaltung dazu verwendet werden, für eine stationäre Flüssigkeitsströmung zur elektrohydrodynamischen Zerkleinerungseinrichtung zu sorgen.
Bei einer Ausführungsform verfügt die Abgabevorrichtung über ein flexibles oder zusammenlegbares Flüssigkeitsreservoir, das Kontakt von Luft mit der abzugebenden Flüssigkeit verhindert und so wirkt, dass es die Verdampfung von z. B. Lösungsmitteln während der Lagerung verzögert, um dadurch die Nutzungsdauer der Vorrichtung zu verlängern.
Es kann eine elektrische Steuerschaltung dazu verwendet werden, für eine stationäre Flüssigkeitsströmung zur elektrohydrodynamischen Zerkleinerungseinrichtung zu sorgen.
Die Pumpe kann über einen Spritzenkörper und einen Spritzenkolben verfügen, und eine von einem Benutzer bedienbare Einrichtung kann vorhanden sein, um den Kolben zu bewegen, um dafür zu sorgen, dass eine Flüssigkeitsmenge an die Zerkleinerungseinrichtung ausgegeben wird. Die vom Benutzer bedienbare Einrichtung kann über einen Federvorspannmechanismus verfügen.
Die Pumpe kann über eine Einrichtung zum Ausüben von Druck auf einen beweglichen/zusammenlegbaren oder verformbaren Teil eines Flüssigkeitsreservoirs, um dieses zu verkleinern, verfügen. Die Druckausübungseinrichtung kann über eine Feder oder ein Gasdrucksystem verfügen.
Bei einer Ausführungsform kann die Pumpeinrichtung in Form einer hydraulischen Spritze mit einem von einem Benutzer bedienbaren Kolben vorliegen, auf den durch eine stationäre mechanische Kraft eingewirkt werden kann, die z. B. durch eine Federvorspanneinrichtung geliefert wird oder sie kann in Form z. B. einer elektrohydrodynamischen Pumpe, wie sie in EP-A-0029301 beschrieben ist oder einer elektroosmotischen Pumpe, wie sie in WO94/12285 beschrieben ist, vorliegen.
Es können Einrichtungen zum Steuern des Flusses, d. h. der Zuführmenge oder des Zuführanteils, der an die Zerkleinerungseinrichtung gelieferten Flüssigkeit vorhanden sein, um die Menge oder Dosierung des im Betrieb erzeugten zerkleinerten Materials zu steuern.
Wenn ein Kolben verwendet wird, kann eine Einrichtung zum Steuern des Verstellausmaßes desselben vorhanden sein, um die an die Zerkleinerungsstelle gelieferte Flüssigkeitsmenge zu steuern.
Die Steuereinrichtung kann einstellbar sein, um es zu ermöglichen, die an die Zerkleinerungseinrichtung gelieferte Flüssigkeitsmenge von Hand einzustellen.
Es kann eine Ventileinrichtung vorhanden sein, um die Zufuhr von Flüssigkeit vom Reservoir zur Pumpenkammer zu steuern.
Es kann eine Ventileinrichtung vorhanden sein, um einen Flüssigkeitsauslass zur Zerkleinerungseinrichtung zu steuern, um ein Verdampfen der Flüssigkeit zu verhindern, wenn die Vorrichtung nicht in Gebrauch ist.
Die Ventileinrichtung kann z. B. durch ein piezoelektrisches Element und/oder durch ein mechanisch, magnetisch oder elektrostatisch gekoppeltes Hebelsystem bedienbar sein.
Die Zerkleinerungseinrichtung kann über einen Stab mit mindestens einem elektrisch leitenden Ende verfügen, der sich durch ein elektrisch isolierendes Flüssigkeitszufuhrrohr erstreckt und mit einem Auslass desselben zusammenwirkt, um die Ventileinrichtung zu bilden, und es kann eine Einrichtung zum Verstellen des Stabs relativ zum Rohr vorhanden sein, um die Ventileinrichtung zu öffnen, um die Zufuhr von Flüssigkeit zur Zerkleinerung zu ermöglichen.
Bei einer Ausführungsform, bei der das Reservoir zusammenlegbar ist oder über eine bewegliche Wand verfügt, kann durch ein Drucksystem für die Pumpwirkung gesorgt werden. Das Drucksystem kann z. B. ein federbelastetes Drucksystem sein, bei dem eine Feder einen im Wesentlichen konstanten Druck auf das Reservoir oder seine bewegliche Wand ausübt, um so auf das Reservoir zu drücken, dass es mit im Wesentlichen konstanter Rate schrumpft. Bei einem anderen Beispiel kann das Drucksystem ein sogenanntes Sperrverpackungssystem sein, bei dem das Reservoir in einem Druckgasbehälter liegt, so dass das Gas einen Druck ausübt, der das Reservoir zum Einfallen oder die bewegliche Wand zur Bewegung zwingt, um das Reservoir zu verkleinern. Wenn ein derartiges Drucksystem verwendet wird, ist am Flüssigkeitsauslass normalerweise ein Ventil erforderlich, um ein Auslecken zu verhindern.
Die Ionenanzieheinrichtung kann so ausgebildet sein, dass sie im Gebrauch auf einem Potenzial zwischen dem der Zerkleinerungseinrichtung und dem der Elektrische-Entladung-Einrichtung liegt.
Die Zerkleinerungseinrichtung kann mit einer ersten Referenzpotenzialquelle verbunden sein, die Ionenanzieheinrichtung kann mit dieser über einen Widerstand verbunden sein, und die Elektrische-Entladung-Einrichtung kann mit einer zweiten, anderen Referenzpotenzialquelle verbunden sein. Das zweite Referenzpotenzial kann negativ in Bezug auf das erste Referenzpotenzial sein.
Bei einer Ausführungsform verfügt die Abgabevorrichtung über eine Einrichtung zum Anlegen von Spannungen an die elektrohydrodynamische Zerkleinerungseinrichtung und die Elektrische-Entladung-Einrichtung in Form eines elektromagnetischen Hochspannungsvervielfachers vom Typ, wie er von Brandenburg oder Start Spellman hergestellt wird, oder in Form einer piezoelektrischen Hochspannungsquelle, wie sie z. B. in WO94/12285 beschrieben ist.
Eine die Erfindung verkörpernde Abgabevorrichtung kann über eine Steuereinrichtung verfügen, die es ermöglicht, vor dem Betätigen der Zerkleinerungseinrichtung Flüssigkeit an diese zu liefern und die Erzeugung von Ionen durch die Elektrische-Entladung-Einrichtung für eine vorbestimmte Zeit zu verzögern bis durch die Zerkleinerungseinrichtung eine Wolke geladenen, zerkleinerten Materials erzeugt wurde.
Abhängig von der speziellen Flüssigkeit, der Strömungsrate und vom angelegten Feld kann die Flüssigkeit fest oder gelförmig werden, oder sie kann beginnen, sich zu verfestigen oder gelförmig zu werden, was vor oder nach der Zerkleinerung erfolgen kann, oder sie kann als Flüssigkeit verbleiben. Wenn die Flüssigkeit vor der Zerkleinerung fest oder gelförmig wird, ergeben sich eine einzelne Faser oder kurze Faserstücke (Fibrillen). Wenn die Vorrichtung nicht zum Gebrauch als Inhaliergerät vorgesehen ist, soll der Begriff Zerkleinerungseinrichtung so zu verstehen sein, dass er die Erzeugung von Fasern sowie Fibrillen und der genannten gelförmigen oder flüssigen Tröpfchen beinhaltet. Wenn die Vorrichtung ein Inhaliergerät ist, kann die Zerkleinerung zu flüssigen, festen oder gelförmigen Tröpfchen oder Fibrillen führen.
Durch die Erfindung ist auch ein Inhaliergerät gemäß der ersten oder zweiten Erscheinungsform geschaffen.
Durch die Erfindung ist auch ein Verfahren zum Zuführen eines Medikaments zum Atmungssystem eines Lebewesens wie eines Säugetiers oder eines Vogels unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß der ersten oder zweiten Erscheinungsform geschaffen.
Durch die Erfindung ist auch eine Abgabevorrichtung oder ein Inhaliergerät gemäß der ersten oder zweiten Erscheinungsform mit Zufuhr eines ein olfaktorisches System beeinflussenden Substanz wie eines olfaktorischen Hemmers oder eines olfaktorischen Stimulanz wie eines Aromas oder eines Parfüms geschaffen.
Durch die Erfindung ist auch eine Abgabevorrichtung gemäß der ersten oder zweiten Erscheinungsform geschaffen, die zur Abgabe eines Insektenabwehrmittels, eines Insektenlockmittels, eines Biozids, eines Insektizids, eines Pestizids oder eines anderen in der Luft schwebenden Produkts ausgebildet ist.
Nun werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine schematische Zeichnung, die eine Person zeigt, die eine die Erfindung verkörpernde Abgabevorrichtung als Inhaliergerät verwendet;
2 zeigt eine geschnittene Teilansicht eines Beispiels einer die Erfindung verkörpernden Abgabevorrichtung zum schematischen Veranschaulichen von Funktionskomponenten der Abgabevorrichtung in Blockform;
3a und 3b sind schematische Diagramme zum Veranschaulichen der Erzeugung geladenen, zerkleinerten Materials und dessen folgender Entladung während des Gebrauchs einer erfindungsgemäßen Abgabevorrichtung;
4 zeigt einen Teilschnitt ähnlich der 2 durch einen Teil eines anderen Beispiels einer die Erfindung verkörpernden Abgabevorrichtung;
5 zeigt einen Teilschnitt eines Teils der in der 4 dargestellten Abgabevorrichtung zum Veranschaulichen des Betriebs derselben;
6a zeigt einen der 2 ähnlichen Teilschnitt eines Teils eines anderen Beispiels einer Erfindung verkörpernden Abgabevorrichtung;
6b ist ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen des Betriebs eines Teils der in der 6a dargestellten Vorrichtung;
7 zeigt einen der 6a ähnlichen Teilschnitt eines Teils eines anderen Beispiels einer die Erfindung verkörpernden Abgabevorrichtung;
8a bis 11 veranschaulichen schematisch verschiedene Formen einer Zerkleinerungsstelle, die zur Verwendung bei einer die Erfindung verkörpernden Abgabevorrichtung geeignet sind;
12 veranschaulicht eine mögliche Konfiguration oder Anordnung für eine Zerkleinerungsstelle und Entladungs- und weitere Elektroden, wie für eine die Erfindung verkörpernde Abgabevorrichtung geeignet;
13 veranschaulicht eine andere mögliche Konfiguration für eine Zerkleinerungsstelle und Entladungs- und weitere Elektroden zur Verwendung in einer die Erfindung verkörpernden Abgabevorrichtung; und
14 veranschaulicht mittels eines der 3a ähnlichen Diagramms eine andere Modifizierung einer die Erfindung verkörpernden Vorrichtung.
Wie es schematisch in der 1 dargestellt ist, ist eine die Erfindung verkörpernde Abgabevorrichtung 1 hauptsächlich zur Verwendung als in der Hand zu haltendes Inhaliergerät von Taschengröße vorgesehen, das von einem Benutzer 2 von Hand betätigt wird, um z. B. die Ausgabe eines Medikaments wie eines Arzneimittels an den oberen Atemtrakt oder die Lunge zu ermöglichen, z. B. zum Verabreichen eines die Bronchien erweiternden Mittels wie Salbutamol oder Albuterol oder Steroiden wie Busenoid für die Behandlung von z. B. Asthma, eines Emphysems oder Bronchitis.
Die Abgabevorrichtung 1 verfügt über ein Gehäuse 3 aus einem elektrisch isolierenden Material wie einem Kunststoffmaterial. Das Inhaliergerät verfügt über einen Auslass 4, durch den zu inhalierende Flüssigkeitströpfchen an einen Benutzer geliefert werden. Der Auslass 4 kann, wie es in der 1 dargestellt ist, mit einer Maske 5 verbunden sein, die Nase und den Mund des Benutzers bedeckt, um sowohl orale als auch nasale Inhalation zu ermöglichen, oder er kann z. B. mit einem Auslassrohr verbunden sein, das am Mund des Benutzers anliegend oder in enger Nachbarschaft zum Mund aufzunehmen ist, wenn orale statt nasale Inhalation erforderlich ist, oder das an einem Nasenflügel anliegend oder in enger Nachbarschaft zu diesem zu platzieren ist, wenn nur nasale Inhalation erforderlich ist.
Die 2 veranschaulicht eine teilgeschnittene Ansicht eines Beispiels einer die Erfindung verkörpernden Abgabevorrichtung.
Wie es in der 2 dargestellt ist, verfügt das Gehäuse 3 der Abgabevorrichtung 1a über eine Innenwand 6, die eine erste und eine zweite Kammer 3a und 3b des Gehäuses trennt. Die erste Kammer 3a beherbergt eine Spannungsquelle 20, die z. B. eine herkömmliche Batterie sein kann, und einen herkömmlichen elektromagnetischen Hochspannungsvervielfacher vom durch Brandenburg, Astec Europe, High Street, Wollaston, Stourbridge, West Midlands DY8 4PG, UK oder von Start Spellman, Unit 1, Broomers Park, Broomers Hill Lane, Pulborough, West Sussex RH20 2RY, UK hergestellten Typ, oder eine piezoelektrische Hochspannungsquelle, wie sie z. B. in WO95/32807 beschrieben ist. Die Spannungsquelle 20 ist mit einem Spannungsgenerator und einer Steuerschaltung 21 verbunden, die so ausgebildet ist, dass sie aus der Spannungsquelle die verschiedenen Spannungen gewinnt, die für die Abgabevorrichtung erforderlich sind, wie es unten beschrieben wird. Obwohl es möglich ist, einen Mikroprozessor oder eine ähnliche Steuerschaltung zu verwenden, um den genauen Wert und das Timing für die unten zu beschreibenden verschiedenen Spannungen zu bestimmen, kann in der Praxis eine relativ einfache Steuerschaltung verwendet werden, bei der ein oder mehrere Widerstands-Kondensator-Integriernetzwerke und/oder Potenzialteiler dazu verwendet werden, die Spannung gleichmäßig auf die Benötigte anzuheben. Selbstverständlich können andere bekannte Formen von Spannungsanhebeanordnungen verwendet werden.
Ein Reservoir 30 für die abzugebende Flüssigkeit ist über eine elektrisch isolierende Zuführleitung 31 mit einer Kammer 32 verbunden. Die Leitung sollte aus einem isolierenden Material bestehen, das für keine bedeutende Zeitdauer eine Ladung aufrechterhält. Ein geeignetes Material ist z. B. Polyacetyl oder Delrin (Handelsmarke). Das Reservoir kann z. B. ein zusammenlegbares Reservoir sein, die Flüssigkeit kann innerhalb eines flexiblen, zusammendrückbaren Beutels enthalten sein, oder es kann über eine Innenwand verfügen, die so ausgebildet ist, dass sie sich mit der Flüssigkeit bewegt, um Luftkontakt zu dieser zu vermeiden oder zumindest zu verringern. Flüssigkeit kann der Kammer 32 vom Reservoir 30 z. B. mittels Schwerkraft zugeführt werden. Alternativ kann die Kammer 32 über eine Pumpe wie eine elektrohydrodynamische Pumpe, wie sie in EP0-A-0029301 beschrieben ist, oder eine elektroosmotische Pumpe vom Typ, wie er unter Bezugnahme auf die 6 und 7 in WO94/12285 beschrieben ist, oder eine beliebige andere geeignete Form einer elektrisch betriebenen Pumpe verfügen, die unter Steuerung durch die Steuerschaltung 30 so betrieben wird, dass sie eine stationäre Strömung von Flüssigkeit von der Kammer 32 her ermöglicht.
Die Kammer 32 ist mit einer Flüssigkeitzuführleitung 33 verbunden, die von der ersten Kammer 3a her und durch die Wand 6 in die zweite Kammer 3b der Abgabevorrichtung verläuft.
Am Ende der Zuführleitung 33 ist eine Zerkleinerungsstelle 40 vorhanden. Bei diesem Beispiel ist die Zerkleinerungsstelle durch die Spitze 41a eines elektrisch leitenden Stabs 41 gebildet, der sich axial durch die Flüssigkeitszuführleitung 33 so erstreckt, dass die Spitze 41a benachbart zum Auslass 33a der Zuführleitung 33 liegt. Der elektrisch leitende Stab kann über eine isolierende Beschichtung oder eine Hülse verfügen, so dass nur die Spitze 41a frei liegt.
An der Wand 6 ist eine Entladungselektrodenanordnung 50 so angebracht, dass sie sich in die zweite Kammer 3b erstreckt und von der Zerkleinerungsstelle 40 in einer Richtung beabstandet ist, die im Wesentlichen quer zur allgemeinen Richtung verläuft, in der Flüssigkeit aus der Zuführleitung 33 austritt. Die Entladungselektrodenanordnung 50 sorgt, wie es unten beschrieben wird, für einen oder mehrere Entladungspunkte oder eine Entladungslinie, die von der Zerkleinerungsstelle in einer Richtung radial in Bezug auf die Zuführleitung 33 beabstandet sind oder ist, jedoch ungefähr am selben Ort wie die Zerkleinerungsstelle in der axialen Richtung der Zuführleitung 33 liegen bzw. liegt. Die Entladungspunkte können so angeordnet sein, dass sie in derselben Richtung wie die Zerkleinerungsstelle zeigt, oder sie können gegenüber dieser abgewinkelt sein.
Eine weitere Elektrode 60 ist so positioniert, dass sie durch die Entladungselektrode 50, von der Zerkleinerungsstelle 40 getrennt ist. Bei der in der 2 dargestellten Anordnung sind die Entladungselektrode 50 und die weitere Elektrode 60 konzentrisch in Bezug auf die Zerkleinerungsstelle angeordnet, so dass die Entladungselektrode 50 die Zerkleinerungsstelle 40 umgibt und sie ihrerseits durch die weitere Elektrode 60 umgeben ist. Die weitere Elektrode 60 kann sich bis zum Auslass 4 des Gehäuses erstrecken.
Die weitere Elektrode 60 verfügt über einen perforierten, elektrisch leitenden oder halbleitenden Körper, der tatsächlich eine Innenwand der zweiten Kammer 3b bilden kann, um eine Zerkleinerungskammer oder -gebiet 3c der Vorrichtung einzuschließen. Zum Beispiel kann die weitere Elektrode 60 über ein Rohr oder einen Käfig aus einem Drahtgitter verfügen. Die Wand 7 der zweiten Kammer 3b ist mit einer oder mehreren Öffnungen 8 ausgebildet, damit Luft in sie eintreten kann. Die Öffnungen können symmetrisch um die Zerkleinerungsstelle angeordnet sein, um eine symmetrische Luftströmung zu erleichtern.
Die Zerkleinerungsstelle 40, die Entladungselektrode 50 und die weitere Elektrode 60 sind mit jeweiligen Spannungsausgängen 22, 23 und 24 des Spannungsgenerators und der Steuerschaltung 21 verbunden, die so ausgebildet ist, dass sie jeweilige Spannungen in solcher Weise liefert, dass die an die weitere Elektrode 60 angelegte Spannung zwischen denjenigen liegt, die an die Zerkleinerungsstelle 40 und die weitere Elektrode 60 angelegt werden. Bei diesem Beispiel ist die Schaltung 21 so ausgebildet, dass sie an die Zerkleinerungsstelle 40 eine negative Spannung liefert, an die Entladungselektrode 50 eine positive Spannung liefert und das Erd- oder Massepotenzial an die weitere Elektrode 60 liefert. Die weitere Elektrode 60 hat den weiteren Vorteil des Abschirmens der Zerkleinerungskammer 3c gegen äußere elektromagnetische Felder, so dass die elektrischen Felder innerhalb der Vorrichtung nicht nachteilig beeinflusst werden, wenn die Vorrichtung z. B. von einem Benutzer gehalten wird.
Die Spannungsquelle 20 ist mit dem Spannungsgenerator und der Steuerschaltung 21 mittels eines vom Benutzer bedienbaren Schalters SW1 verbunden, der z. B. ein herkömmlicher Kipp- oder Tastenschalter sein kann.
Wenn erwünscht, kann, um die Abgabe von Flüssigkeit aus dem Reservoir an die Kammer 32 zu kontrollieren, die Zuführleitung 31 vom Reservoir 30 über ein Ventil 34 mit der Kammer 32 verbunden sein. In der Zuführleitung 33 kann benachbart zur Zerkleinerungsstelle 40 ein weiteres Ventil 35 vorhanden sein, um einen Flüssigkeitsverlust zu verhindern (wobei dieser Verlust durch Verdampfen auftreten kann, wenn die abzugebende Flüssigkeit flüchtig ist), wenn keine Zerkleinerung erfolgt.
Bei der in der 2 dargestellten Anordnung sind die Ventile 34 und 35 elektrisch betriebene Ventile, z. B. Magnet- oder piezoelektrische Ventile, die unter Steuerung durch die Steuerschaltung 21 betrieben werden. Jedoch ist es möglich, einfache mechanische Einwegeventile zu verwenden, und es sind auch, wie es unten beschrieben wird, andere mechanische Ventilanordnungen möglich.
Um die in der 2 dargestellte Abgabevorrichtung als Inhaliergerät zu verwenden, platziert der Benutzer 2 die Maske über seiner Nase und seinem Mund, erfasst das Gehäuse 3 der Abgabevorrichtung mit der Hand, wie es in der 1 schematisch dargestellt ist, und betätigt den Schalter SW1 mit dem Daumen oder einem Finger und atmet dann ein. Wie es ersichtlich ist, kann der Benutzer, wenn die Vorrichtung nur für orale oder nur nasale Inhalation konzipiert ist, den Auslass der Vorrichtung, in, am oder in enger Nachbarschaft zum Mund oder einem Nasenflügel platzieren. Durch Betätigen des Schalters SW1 wird die Spannungsquelle 20 mit dem Spannungsgenerator und der Steuerschaltung 21 verbunden, die ein Spannungssignal zum Öffnen des Ventils 34 liefert, damit Flüssigkeit über die Kammer 32 und die Zuführleitung 33 zur Zerkleinerungsstelle 40 geliefert werden kann. Wenn, wie oben erörtert, die Flüssigkeit von der Kammer 32 aus zu pumpen ist, liefert die Steuerschaltung 21 auch die erforderlichen Spannungssignale zum Aktivieren der Pumpe, um die Flüssigkeit an die Zuführleitung 33 zu liefern. Gleichzeitig oder geringfügig danach gibt der Spannungsgenerator und die Steuerschaltung 21 die negative und die positive Spannung auf den Spannungs-Zuführleitungen 22 und 23 aus und verbindet die weitere Elektrode 60 mit, bei diesem Beispiel, Erde.
Zunächst sorgt, wie es schematisch in der 3a dargestellt ist, das angrenzend an die Zerkleinerungsstelle 40 vorhandene elektrische Feld für eine Zerstäubung der an die Zerkleinerungsstelle gelieferten Flüssigkeit, so dass sich ein Spray oder ein Strahl 42 geladener Tröpfchen ergibt. Wenn der Benutzer einatmet, wird Luft durch die Öffnungen 8 in der zweiten Kammer 3b und durch die perforierte weitere Elektrode 60 in die durch die weitere Elektrode 60 umgebene Zerkleinerungskammer mitgenommen. Diese allgemeine Bewegung der Luft durch die perforierte Elektrode 60 behindert oder verhindert, dass geladene Flüssigkeitströpfchen oder andere geladene Zerkleinerungsprodukte auf die Elektrode 60 treffen. Die an die Entladungselektrode 50 gelegte Spannung führt, durch Koronaentladung, zu einer Ionisierung von Luft oder anderer Gasmoleküle in der zweiten Kammer 3b, um Ionen zu erzeugen, die entgegengesetzt zu den Flüssigkeittröpfchen geladen sind. Wie es schematisch durch die strichpunktierten Linien 43 in der 3a dargestellt ist, wird zunächst die entgegengesetzt geladene Luft oder Gasionen vom Flüssigkeitsspray 42 zur stärker negativ geladenen (in diesem Fall geerdeten) weiteren Elektrode 60 angezogen. Jedoch wird, wie es in der 3b dargestellt ist, die sich aus der Erzeugung des Flüssigkeitströpfchensprays 42 ergebenden Raumladung schließlich ausreichend, um die Ionen von ihrem normalen Weg anzuziehen und zum Flüssigkeitströpfchenspray 42 zu lenken, damit die Ladung auf den Flüssigkeitströpfchen durch die entgegengesetzt geladenen Luft- oder Gasmoleküle, wie sie von der Entladungselektrode 50 erzeugt werden, zumindest teilweise entladen werden können, so dass die vom Benutzer eingeatmeten Flüssigkeitströpfchen zumindest teilweise entladen sind.
Die Benutzung der weiteren Elektrode 60, die durch die Entladungselektrode 50 von der Zerkleinerungsstelle 40 beabstandet ist, ermöglicht es, die Entladungselektrode 50 relativ dicht an der Zerkleinerungsstelle 40 zu platzieren, ohne dass durch die Entladungselektrode erzeugte Gasionen den Zerkleinerungsprozess stören. Allgemein gesagt, ist der Abstand zwischen der Entladungselektrode und der Zerkleinerungsstelle größer als z. B. das Doppelte des Abstands zwischen der Entladungselektrode und der weiteren Elektrode 60. In der Praxis werden die tatsächlichen Relativabstände in Kombination mit den jeweiligen an die Elektroden 50 und 60 und die Zerkleinerungsstelle 40 angelegten Spannungen so ausgewählt, dass gewährleistet ist, dass Gasionen weiter zur weiteren Elektrode 60 abgelenkt werden, bis eine ausreichende Wolke geladener Flüssigkeitströpfchen erzeugt wurde, und um eine effiziente Entladung zu gewährleisten. Typischerweise kann die Entladungselektrode 50 nur 6–12 mm von der Zerkleinerungsstelle 40 entfernt sein. Dies ermöglich es, dass die Vorrichtungsstruktur besonders kompakt ist, so dass die Zerkleinerungs- und Entladungsanordnung z. B. eine Höhe von ungefähr 40 mm und einen Durchmesser von ungefähr 30 mm aufweist, was sie für Handgebrauch und zum Transport in einer Handtasche oder einer Tasche des Benutzers besonders geeignet macht.
Versuche wurden unter Verwendung einer Flüssigkeitszubereitung ausgeführt, die 20 Volumen-% Polyethylenglycol und 80 Volumen-% Ethanol mit typischer weise 2 Massenvolumen-% an Salbutamol enthielt, wobei die Zerkleinerungsstelle 40 mit Flüssigkeit mit einer Strömungrate von 1,33 μl/s (Mikroliter pro Sekunde) versorgt wurde und sie auf einem Potenzial von –2,3 Kilovolt gehalten wurde, wobei vier Entladungselektroden 50 auf einem Potenzial von –2 Kilovolt gehalten wurden, wobei sie mit Intervallen von 90° um den Umfang eines Kreises von 15 mm Durchmesser zentrisch zur Zerkleinerungsstelle 40 beabstandet waren und eine geerdete, zylindrische, perforierte Elektrode 60 mit einem Durchmesser von 25 mm konzentrisch in Bezug auf die Zerkleinerungsstelle angeordnet war. Es ergab sich, dass die aus dem Auslass 4 der Vorrichtung austretenden Flüssigkeitströpfchen im Wesentlichen ungeladen waren, und es wurde ein Vorrichtungwirkungsgrad von über 97% beobachtet (dies ist der Prozentsatz der an die Zerkleinerungsstelle gelieferten Arzneimittelmasse, die tatsächlich an den Auslass 4 der Vorrichtung geliefert wurde).
Durch elektrohydrodynamische Zerkleinerung erzeugte geladene Flüssigkeitströpfchen zeigen ein Ladungs/Masse-Verhältnis auf, das grob dem Raleighkriterium für die Stabilität geladener Tröpfchen entspricht, d. h.: r = [q2/32π2εγ]1/3 wobei r der Tröpfchenradius in Metern ist, ε die relative Dielektrizitätskonstante ist, γ die Oberflächenspannung der Flüssigkeit ist und q die Ladung auf dem Tröpfchen ist. Demgemäß können durch Steuern der an die Zerkleinerungsstelle angelegten Spannung die Ladung und so der Radius des Flüssigkeitströpfchens kontrolliert werden.
Die Entladungselektrodenanordnung kann so ausgebildet sein, dass sie die geladenen Flüssigkeitströpfchen dadurch vollständig oder teilweise elektrisch entlädt, dass die an die Entladungselektrode angelegte Spannung entsprechend der an die Zerkleinerungsstelle angelegten Spannung und dem Widerstand und der Strömungsrate der zerkleinerten Flüssigkeit so eingestellt wird, dass die durch die Entladungselektrode erzeugte Anzahl ionisierte Luftmoleküle dazu ausreicht, das zerkleinerte Material vollständig oder teilweise zu entladen.
Die 4 ist eine der 2 ähnliche teilgeschnittene Ansicht, die einen Teil eines anderen Beispiels einer die Erfindung verkörpernden Abgabevorrichtung 1a zeigt.
Die in der 4 dargestellte Abgabevorrichtung verfügt über eine Spannungsquelle 20, einen Spannungsgenerator mit Steuerschaltung 22, eine Zerkleinerungsstelle 40, eine Entladungselektrode 50 und eine weitere Elektrode 60, die so angeordnet sind, wie die unter Bezugnahme auf die 2 beschriebenen entsprechenden Komponenten, und die auf ähnliche Weise arbeiten, wenn der Schalter SW1 auf die oben erörterte Weise vom Benutzer betätigt wird.
Die in der 4 dargestellte Abgabevorrichtung unterscheidet sich von der in der 2 dargestellten durch die Weise, gemäß der eine abzugebende Flüssigkeit an die Zerkleinerungsstelle 40 geliefert wird. Bei der in der 4 dargestellten Anordnung ist abzugebende Flüssigkeit in einem zusammenlegbaren Reservoir 45 enthalten, das in Form eines flexiblen Beutels vorliegen kann oder über eine Balganordnung verfügen kann. Das zusammenlegbare Reservoir 45 verfügt über eine Auslassleitung 46, die auf flüssigkeitsdichte Weise innerhalb einer Einlassleitung 56 einer Pumpenkammer 32a aufgenommen ist, die integral mit der Zuführleitung 33, z. B. durch Formen, ausgebildet sein kann, um der Zerkleinerungsstelle 40 Flüssigkeit zuzuführen.
Eine flexible Membran 57 ist auf flüssigkeitsdichte Weise in einer Öffnung in einem oberen Teil der Pumpenkammer 32a angebracht. Der Umfang der flexiblen Membran 57 ist bei der dargestellten Anordnung zwischen Doppelflanschen 55a und 55b festgehalten, die die Öffnung umgeben. Es kann ein O-Ring oder eine ähnliche Abdichtung 58 vorhanden sein, um für eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zu sorgen. Bei einer alternativen Anordnung, bei der die Pumpenkammer 32a z. B. aus Kunststoffmaterial geformt ist, kann die flexible Membran während des Formungsprozesses an ihrem Ort positioniert werden.
Es wird dafür gesorgt, dass sich die flexible Membran unter Steuerung durch ein Membransteuerelement 59 verbiegt, wenn eine durch die Steuerschaltung 51 an das Membransteuerelement 59 angelegte Spannung einen vorbestimmten Wert erreicht. Das Membransteuerelement 59 kann z. B. ein durch eine keramische Scheibe auf einer Metallplatte ausgebildetes piezoelektrisches Element sein, wie es kommerziell von Morgan Matroc Ltd., Bewdley Road, Stourport-on-Severn, Worcestershire DY13 7QR, UK verfügbar ist. Selbstverständlich kann eine andere Einrichtung verwendet werden, die dafür sorgt, dass sich die Membran 57 verbiegt, z. B. eine Kolbenanordnung oder ein magnetisch oder elektrostatisch gekoppeltes Hebelsystem.
Wie es in der 4 dargestellt ist, ist der leitende Stab 41, der die Zerkleinerungsstelle 40 bildet, schwenkbar und abstehend an einem Haltearm 61 angebracht, der schwenkbar an einem Ende an einem Schwenklager 62 montiert ist, das an einer Innenwand der Pumpenkammer 32a vorhanden ist. Das andere Ende des Haltearms 61 trägt ein Ventilelement 35a zum Schließen der Auslassleitung 46 vom flexiblen Flüssigkeit 45 her. Der Haltearm 61 ist benachbart zum Schwenklager 62 durch eine Haltestab 63 gehalten, der selbst an einem Ende eines piezoelektrischen Elements 64 montiert ist, dessen anderes Ende fest an einer Basiswand der Pumpenkammer 32a befestigt ist. In diesem Fall trägt das piezoelektrische Element 64 normalerweise eine dünne und flexible Widerstandsbeschichtung, um es gegen die Flüssigkeit in der Pumpenkammer zu isolieren. Das piezoelektrische Element 64 besteht vorzugsweise aus einem piezoelektrischen Bimorph aus mehreren Keramikschichten, was für einen höheren Bewegungsgrad bei einer vorgegebenen angelegten Spannung als bei einer einzelnen piezoelektrischen Keramikschicht sorgt. Derartige piezoelektrische Bimorphe sind ebenfalls kommerziell von Morgan Matroc verfügbar.
Vor der Verwendung der in der 4 dargestellten Abgabevorrichtung wird an keines der piezoelektrischen Elemente 59 nd 64 eine Spannung angelegt. In diesem Zustand wirkt, wie es in der 5 dargestellt ist, das freie Ende 41a des leitenden Stabs 41 mit einem sich verengenden Abschnitt der isolierenden Zuführleitung 33 zusammen, um einen Flüssigkeitsverlust durch Verdampfen zu verhindern. Der Ventilkopf 35a ist vom Auslass 46 des flexiblen Reservoirs 45 beabstandet, damit die Pumpenkammer 32a mit Flüssigkeit gefüllt werden kann.
Wenn der Schalter SW1 vom Benutzer betätigt wird und die durch die Steuerschaltung zugeführte Spannung den erforderlichen Wert erreicht, verbiegt sich das piezoelektrische Element 64, um den Stab 61 anzuheben, um dafür zu sorgen, dass der Ventilkopf 35a die Auslassleitung 46 des Reservoirs 45 verschließt, und um das freie Ende des Stabs 41 vom Auslass 33a der Zuführleitung 33 weg zu bewegen, um die Vorrichtung in den in der 4 dargestellten Zustand zu bringen. Wenn die an das piezoelektrische Element 59 angelegte Spannung einen vorbestimmten Wert erreicht, sorgt es dafür, dass sich die Membran 57 in der 4 nach unten verbiegt, um auf die Flüssigkeit in der Pumpenkammer 32a zu drücken, damit diese mit stationärer Strömungsrate zum Auslass der Zuführleitung 33 fließt. Der Spannungsgenerator mit Steuerschaltung 21 liegt auf diese Weise, wie sie unter Bezugnahme auf die 2, 3a und 3b beschrieben wurde, Spannungen an die Zerkleinerungs stelle 40, die Entladungselektrode 50 und die weitere Elektrode 60 an, was zu einem Spray geladener Tröpfchen führt, die dann durch die Entladungselektrode 50 entladen werden und, durch die Wirkung des einatmenden Benutzers, durch den Auslass 4 der Vorrichtung in das obere Atemsystem des Benutzers strömen. Wie oben erörtert, kann die Steuerschaltung ein Mikroprozessor oder eine Steuerschaltung mit einem Widerstands-Kondensator-RC-Netzwerk sein.
Die 6a zeigt eine den 2 und 4 ähnliche geschnittene Teilansicht eines Teils einer anderen die Erfindung verkörpernden Abgabevorrichtung.
Bei der in der 6a dargestellten Anordnung ist abzugebende Flüssigkeit in einer Spritze 47 enthalten, wobei der zugehörige Kapillarrohrauslass 47a mit einer Flüssigkeit führenden Trichteranordnung 48 zum Führen von Flüssigkeit zur Flüssigkeits-Zuführleitung 33 verbunden ist, die bei diesem Beispiel an der Wand 6 angebracht oder mit dieser integral ausgebildet ist, die die erste Kammer 3a gegen die zweite Kammer 3b trennt.
Der Spritzenkörper 47 ist an einer Mutter 49 angebracht, die mit einer Belüftung 49a versehen ist. Obwohl es nicht dargestellt ist, ist die Mutter selbst auf herkömmliche Weise an der Wand der oberen oder ersten Kammer 3a befestigt. Der Spritzenkolben 47b wird durch einen Schraubgewindestab 70 gehalten, der sich durch die Mutter 49 erstreckt und mit dieser zusammenwirkt.
Das andere Ende des Schraubgewindestabs 70 ist durch eine unidirektionale Kopplung 71 herkömmlicher Form mit einer Welle 72 verbunden, die drehbar an einer Innenwand 9 des Gehäuses gelagert ist, das die Spannungsquelle 20 und die Steuerschaltung 21 vom Rest der Vorrichtung trennt. Ein Ende einer flachen Schraubenfeder 73 ist an der Welle 72 befestigt, und das andere Ende ist an der Innenfläche des Gehäuses befestigt. An der Welle 72 ist ein Hebel 74 befestigt, der sich ausgehend von ihr erstreckt. Ein freies Ende 74a des Hebels erstreckt sich durch ein im Gehäuse vorhandenen Schlitz 75, so dass es von einem Benutzer ergriffen werden kann. Der Hebel 74 ist innerhalb des Schlitzes 75 beweglich, wie dies unten beschrieben wird, damit der Benutzer die Feder 73 aufwickeln kann.
Eine Nockenfläche 80 hält ein Ende 41b des Stabs 41 auf einem Halter 81 entgegen der Wirkung einer Vorspannfeder 82 zurück, um das andere Ende 41a des Stabs 41 in eine Position vorzubelasten, in der der Auslass 33a der Fiüssigkeits-Zuführleitung 33 verschlossen ist.
Die Nockenfläche 80 ist auf einem Stab 83 vorhanden, der sich von einer äußeren, drehbaren Hülse 85 aus durch eine Öffnung im Gehäuse 3 erstreckt.
Der Abschnitt 3c des Gehäuses, der einen Teil der Seitenwände der ersten Kammer 3a bildet, ist in Bezug auf den Abschnitt 3d ausgespart, der die die zweite Kammer 3b bildenden Seitenwände des Gehäuses bildet, und er verfügt an seinem unteren Ende über einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch 3e, der mit einer Lippe 3f versehen ist, die einen sich axial erstreckenden Bund 85a der Hülse 85 aufnimmt.
Das obere Ende der Hülse 85 wird durch ein gesondertes Kappenelement 86, das einen oberen Teil der oberen Kammer bildet und eine Aussparung 86a zum Aufnehmen eines sich axial erstreckenden Umfangsvorsprungs der Hülse aufweist, an seinem Ort gehalten. Das Kappenelement kann z. B. durch einen Kleber am Gehäuseabschnitt 3c befestigt werden.
Nun wird der Betrieb der in der 6a dargestellten Vorrichtung mittels der 6b beschrieben, die sehr schematisch eine Schnittansicht der Vorrichtung der 6a entlang einer Linie VI-VI in der 6b zeigt. Der Einfachheit halber sind in der 6b alle Komponenten der Vorrichtung abgesehen von der Schraubenfeder 73, der Welle 72, mit der ein Ende der Feder 73 verbunden ist, des Hebels 74 und dessen zugehöriger Öffnung 75 und eines Anschlags 76 weggelassen. Als Erstes bereitet der Benutzer die Vorrichtung durch Verdrehen des Hebels 74 in seinem Schlitz 75 in der Richtung des Pfeils A in der 6b entgegen der Vorspannkraft der Schraubenfeder 73 durch Aufwinden derselben vor. Die unidirektionale Kopplung 71 verhindert ein Verdrehen der Kolbenstange 70, während die Feder aufgewickelt wird. Der Anschlag 76 ist so innerhalb der Öffnung 75 angebracht, dass er mit dem Hebel in Eingriff tritt, wenn dieser auf ihn trifft. Zum Beispiel kann der Anschlag 76 über eine federbelastete Rate verfügen, die mit dem Hebel in Eingriff tritt, wenn er über den Anschlag läuft. Wenn die Feder einmal aufgezogen ist, verdreht der Benutzer die Hülse 75, was bewirkt, dass sich die Nockenfläche 80 relativ zum Ende 41b des Stabs 41 bewegt, so dass die Vorspannfeder 82 den Stab 41 in der 6a nach oben verstellen kann, um den Auslass 33a der Flüssigkeits-Zuführleitung 33 zu öffnen. In der Trichteranordnung 48 ist eine Öffnung vorhanden, um eine Bewegung des Stabs 41 zu ermöglichen.
Ein Betätigen des oben an der Kappe 86 des Gehäuses vorhandenen Schalters SW1 bewirkt, dass die Steuerschaltung die erforderlichen Spannungen an die Elektroden 41, 50 und 60 liefert, wie oben erörtert, und der Benutzer drückt dann auf eine Taste (nicht dargestellt) zum Aufheben des Eingriffs zwischen der Raste 76 und dem Hebel 74, wodurch die Schraubenfeder 73 die Gewindeachse der Kolbenstange 70 mit einer vorgegebenen Rate um einen vorgegebenen Winkel verdrehen kann, so dass die Zusammenwirkung zwischen der Kolbenstange 70 und der Mutter 49 dafür sorgt, dass sich der Kolben 47b durch die Spritze 47 bewegt, so dass von der Spritze eine zugemessene Flüssigkeitsmenge mit stationärer Rate an die Flüssigkeits-Zuführleitung 33 geliefert wird. Die Belüftung 49a in der Mutter 49 lässt Luft in die Spritze ein, um eine Bewegung des Kolbens 47b zu ermöglichen.
Aus dem Auslass 33a der Zuführleitung 33 austretende Flüssigkeit wird durch das elektrische Feld an der Zerkleinerungsstelle 40 zerstäubt oder zerkleinert, und, wenn sich einmal eine ausreichende Raumladung aufgebaut hat, wird die Ladung der so erzeugten Tröpfchen durch Ionen elektrisch entladen, die auf die oben beschriebene Weise durch die Entladungselektrode 50 erzeugt wurden, um für eine Wolke oder ein Spray entladener Tröpfchen zu sorgen, die dann vom Benutzer inhaliert werden können.
Der Hebel 74 kann mechanisch und/oder elektrisch mit dem Schalter SW1 verbunden sein, so dass ein Niederdrücken desselben auch dafür sorgt, dass der Hebel freigegeben wird, damit die Feder 73 den Kolben verstellen kann, so dass das Erfordernis für eine gesonderte Taste vermieden ist.
Wenn einmal die Flüssigkeitsdosis vom Auslass 33a der Zuführleitung 33 zugeführt wurde, verdreht der Benutzer die Hülse 85, um den Stab 41 in seine Position zurückzustellen, in der der Auslass 33a der Flüssigkeits-Zuführleitung 33 verschlossen ist.
Die oben beschriebenen Vorgänge werden jedesmal dann wiederholt, wenn es der Benutzer wünscht, die Vorrichtung zu benutzen, wobei sich der Kolben 47b mit jedem Gebrauch weiter nach unten in der Spritze bewegt, wobei er der Zuführleitung 33 jeweils eine zugemessene Dosis zuführt.
Es ist selbstverständlich zu beachten, dass alternative Wege zum Vorspannen der Schraubenfeder oder zum Vorbelasten des Kolbens verwendet werden können, um dafür zu sorgen, dass der Zuführleitung 33 eine zugemessene Dosis zugeführt wird.
Die 7 ist eine der 6a ähnliche teilgeschnittene Ansicht eines Teils eines weiteren Beispiels einer die Erfindung verkörpernden Vorrichtung.
Die in der 7 dargestellte Vorrichtung ist hinsichtlich des Betriebs mit Ausnahme der Art, gemäß der Flüssigkeit an die Zuführleitung 33 geliefert wird, mit der in der 6a dargestellten identisch. Bei der in der 7 dargestellten Vorrichtung verfügt die Spritze 47 über einen hin- und herbeweglichen Kolben 47b. Das freie Ende der Kolbenstange 70a ist an eine Lagerplatte 77 montiert, die durch einen federbelasteten Riegel 78 entgegen der Vorspannwirkung einer Feder 73a an einer ersten Position gehalten wird. Der Riegel 78 ist schwenkbar am Gehäuse 3 montiert, und er verfügt über einen Abschnitt 78a, der sich durch eine Öffnung im Gehäuse 3 erstreckt, um einen vom Benutzer bedienbaren Schalter zu bilden, so dass der Benutzer, nachdem er die verdrehbare Hülse 85 verdreht hat, um den Auslass 33 zu öffnen, und er den Schalter SW1 betätigt hat, auf den Abschnitt 78a herunterdrückt, wodurch der Riegel 78 nach oben am Rand der Halteplatte 77 vorbei verschwenkt wird, um so die Halteplatte freizugeben, damit sie sich unter der Wirkung der Feder 73a nach unten bewegen kann, bis sie auf ein Halteelement 79 trifft. Dies sorgt dafür, dass der Kolben eine zugemessene Flüssigkeitsdosis an den Auslass 33a liefert, wo die Flüssigkeit auf die oben beschriebene Weise elektrohydrodynamisch zerkleinert wird. Die tatsächliche Dosismenge wird durch den Ort des Halteelements 79 bestimmt.
Das Halteelement 79 ist verschiebbar in einer Gleitbahn 79a montiert, die in der Wand des Gehäuses 3 ausgebildet ist, und um die Vorrichtung wieder vorzubereiten erfasst der Benutzer ein freies Ende 79b des Halteelements 79 und bewegt es in der Gleitbahn 79a nach oben, um so dafür zu sorgen, dass sich die Halteplatte 77 in der 7 nach oben bewegt, wodurch so auf den Riegel 78 gedrückt wird, dass er sich entgegen der Vorbelastung durch seine Feder nach oben verdreht, so dass die Halteplatte 77 am Riegel 78 ruht, wie es in der 7 dargestellt ist. Während dieser Rückstellbewegung wird Flüssigkeit in der Spritze durch Zufuhr durch ein Einwegeventil (nicht dargestellt) von einem zusammenlegbaren Reservoir 45 von ähnlichem Typ wie dem in der 4 dargestellten nachgefüllt.
Es ist zu beachten, dass jede geeignete Form eines Vorbelastungs- und Verriegelungsmechanismus dazu verwendet werden kann, bei der in der 7 dargestellten Vorrichtung die Bewegung des Kolbens zu kontrollieren. Außer dem kann die in der 6a dargestellte Vorrichtung so modifiziert werden, dass eine Anordnung mit einem hin- und hergehenden Kolben gebildet ist, wenn die unidirektionale Kopplung beseitigt wird und das zusammenlegbare Flüssigkeit 45 angebracht wird.
Selbstverständlich ist es zu beachten, dass andere mechanische Hebelanordnungen dazu verwendet werden können, das Öffnen des Flüssigkeits-Zuführventils sowie das Vorspannen und Freigeben des Federmechanismus zum Verdrehen der Kolbenstange zu kontrollieren. Auch kann ein magnetisch gekoppeltes oder ein elektrostatisch gekoppeltes Hebelsystem verwendet werden.
Es kann eine Kombination elektrisch und mechanisch betriebener Anordnungen verwendet werden, so dass z. B. ein mechanisches Auslassventil vom in den 6a und 7 dargestellten Typ in Kombination mit einem elektrisch betriebenen Auslassventil verwendet werden kann, oder alternativ kann eine elektrische Pumpanordnung mit einem mechanischen Auslassventil verwendet werden.
Bei den in den 2, 4, 6a und 7 dargestellten Anordnungen ist die Zerkleinerungsstelle durch einen Stab 41 gebildet, der sich durch die Flüssigkeits-Zuführleitung 33 erstreckt und mit dieser zusammenwirkt, um ein Ventil zu bilden, das die Öffnung 33a der Flüssigkeits-Zuführleitung verschließt, wenn keine Zufuhr von Flüssigkeit von der Flüssigkeit-Zuführleitung erforderlich ist.
Das Ende 41a des Stabs 41 sowie die Öffnung 33a der Flüssigkeits-Zuführleitung 33 können so geformt sein, dass die Flüssigkeitsdichtheit des Ventils im geschlossenen Zustand verbessert ist. Zum Beispiel kann, wie es in der 8 dargestellt ist, der Stab 41 mit einem kegelförmigen, d. h. sich verjüngenden oder zugespitzten Ende 41a versehen sein, und die Öffnung 33a der Flüssigkeits-Zuführleitung kann so ausgebildet sein, dass sie kegelstumpfförmig ist, wobei sie sich nach außen hin verjüngt, so dass dann, wenn das Ventil geschlossen ist, sich das kegelförmige Ende oder die Spitze 41a des Stabs in die Auslassöffnung der Flüssigkeits-Zuführleitung erstreckt.
Die 9 zeigt eine weitere alternative Anordnung, bei der der Stab 41 mit einem sich radial erstreckenden Flansch 41c versehen ist, der, wenn das Ventil geschlossen ist, auf einer zusammenwirkenden Fläche 33c des Auslasses der Flüssigkeits-Zuführleitung ruht.
Die 10 zeigt eine weitere mögliche Anordnung, die bei den in den 2, 6a und 7 dargestellten Vorrichtungen verwendet werden kann und bei der der Stab 41 einen kegelförmigen Ventilkopf 41d trägt, der mit einem kegelstumpfförmigen Ventilsitz 33d zusammenwirkt, der durch die Öffnung 33a der Flüssigkeits-Zuführleitung 33 gebildet ist. Bei dieser Anordnung wird der Stab 41 angehoben, um das Ventil zu schließen, und zum Öffnen desselben wird er abgesenkt, und so muss die Einwirkung der Nockenfläche 80 auf die in der 6a oder 7 dargestellte Vorbelastungsfeder 82 umgekehrt werden.
Bei den oben beschriebenen Anordnungen ist die Zerkleinerungsstelle als Punkt durch einen Zylinderstab 41 gebildet. Jedoch können andere Formen von Zerkleinerungsstellen verwendet werden, wie z. B. in WO95/26235, WO95/26234 oder WO95/32807 beschrieben. Als ein Beispiel kann die Zerkleinerungsstelle durch einen Ring oder Torus von voneinander beabstandeten Zerkleinerungspunkten gebildet sein, die jeweils dem in der 1 Dargestellten ähnlich sind, wie es unter Bezugnahme auf die 5 in WO/95/32807 beschrieben ist. Gemäß einer anderen Möglichkeit, wie sie schematisch in der 11 veranschaulicht ist, kann die Zerkleinerungsstelle 40 als Linie statt als Punkt oder als Reihe von Punkten vorliegen, wenn der oben beschriebene Stab 41 durch ein planares Element 410 ersetzt wird, das an seinem unteren Ende eine Zerkleinerungsstelle in Form einer Messerschneide 410a bildet, entlang der im Gebrauch mehrere Strahlen erzeugt werden. Als andere Möglichkeit kann eine ringförmige Zerkleinerungsstelle dadurch verwendet werden, dass ein Hohlzylinder an Stelle des Stabs 41 angebracht wird.
Wenn die Zerkleinerungsstelle selbst rotationssymmetrisch ist, wenn sie z. B. über einen Stab oder einen Zylinder verfügt, sind die Entladungselektrode oder -elektroden und die weitere Elektrode vorzugsweise rotationssymmetrisch und konzentrisch in Bezug auf die Zerkleinerungsstelle angeordnet. Wenn jedoch die Zerkleinerungsstelle als lineare Kante vorliegt, wie es in der 11 dargestellt ist, kann die Entladungselektrode in ähnlicher Weise als zwei langgestreckte Kanten 50a vorliegen, wie es in der 12 dargestellt ist, und die weiteren Elektroden können durch zwei perforierte, planare Elemente 60a gebildet sein, die auf jeder Seite der Zerkleinerungsstelle vorhanden sind, um zu gewährleisten, dass im Gebrauch die erzeugten elektrischen Felder symmetrisch in Bezug auf die Zerkleinerungsstelle sind.
Wie oben erörtert, kann die Entladungselektrode als einzelner Entladungspunkt ausgebildet sein, oder sie kann durch eine Anzahl diskreter Entladungspunkte gebildet sein, die z. B. aus gesonderten Entladungsnadeln be stehen, oder sie kann durch einen Entladungsdraht 50b gebildet sein, der durch leitende Begrenzungen 50c platziert gehalten wird, wie es schematisch in der 13 dargestellt ist.
Bei den oben beschriebenen Anordnungen wird Flüssigkeit der Zerkleinerungsstelle durch Schwerkraft oder durch einen Pumpmechanismus wie eine flexible Membran oder eine Spritzenpumpe zugeführt. Wie oben erörtert, können andere Pumpmechanismen verwendet werden, z. B. eine elektrohydrodynamische Pumpe, wie sie in EP-A-0029301 beschrieben ist, oder es kann eine elektroosmotische Pumpe verwendet werden, wie sie unter Bezugnahme auf die 6 und 7 gemäß WO/94/12285 beschrieben ist, oder es können andere Pumpenformen verwendet werden, die es erlauben, eine zugemessene Dosis zuzuführen.
Bei einer Ausführungsform, bei der das Reservoir zusammenlegbar ist oder über eine bewegliche Wand verfügt, kann mittels eines Drucksystems für die Pumpwirkung gesorgt werden. Das Drucksystem kann z. B. ein federbelastetes Drucksystem sein, bei dem eine Feder einen im Wesentlichen konstanten Druck auf das Reservoir oder dessen bewegliche Wand ausübt, um dafür zu sorgen, dass das Reservoir mit im Wesentlichen konstanter Rate schrumpft. Bei einem anderen Beispiel kann das Drucksystem ein sogenanntes Sperrverpackungssystem sein, bei dem das Reservoir in einem Druckgasbehälter liegt, damit das Gas einen Druck ausübt, der das Reservoir zusammendrückt der die bewegliche Wand verstellt, um das Reservoir kleiner zu machen. Wenn ein derartiges Drucksystem verwendet wird, ist am Flüssigkeitsauslass normalerweise ein Ventil erforderlich, um ein Auslecken zu verhindern.
Bei den oben beschriebenen Beispielen ist die weitere Elektrode 60 perforiert und sie ist von der Innenwand des Gehäuses beabstandet, um eine Luftströmung durch sie zu ermöglichen, um zu verhindern, dass zerkleinertes Material oder Erzeugnis auf sie trifft. Es ist jedoch möglich, die weitere Elektrode dadurch zu bilden, dass eine elektrisch leitende oder halbleitende Beschichtung auf die Innenwand des Gehäuses aufgebracht wird und man sich auf eine Luftströmung über die Beschichtung stützt, um zu verhindern, dass zerkleinertes Erzeugnis auf die weitere Elektrode trifft. Bei einer derartigen Anordnung kann zumindest ein Hauptteil der Innenwand des Gehäuses beschichtet und geerdet werden, was eine besonders effiziente elektromagnetische Abschirmung ermöglichen sollte, jedoch auf Kosten einer erhöhten Wahrscheinlichkeit einer Abscheidung eines zerkleinertes Produkts auf der weiteren Elektrode und damit einer weniger effizienten Abgabe des zerkleinerten Produkts.
Die durch eine die Erfindung verkörpernde Vorrichtung zugeführte Dosis kann einstellbar sein. Zum Beispiel können bei den in den 2 und 4 dargestellten Vorrichtungen die Relativzeiten, in denen die Ventile 34 und 35 in der 2 sowie 35a und 41a in der 4 geöffnet sind, dazu verwendet werden, die an die Zerkleinerungsstelle gelieferte Flüssigkeitsmenge zu kontollieren. Dies kann z. B. dadurch bewerkstelligt werden, dass die Raten eingestellt werden, mit denen die jeweiligen Spannungen auf die erforderlichen Spannungen hochgefahren werden, um die Ventile durch geeignete Einstellung der Steuerschaltung zu betätigen. Eine derartige Einstellung kann in der Fabrik durch Einstellen der Werte von Widerständen und Kondensatoren in der Hochfahrschaltung ausgeführt werden, oder es kann Kontrolle durch einen Apotheker oder einen Endverbraucher dadurch bestehen, dass eine Schalteinrichtung angebracht wird, um zusätzliche Widerstände oder Kondensatoren zum Einstellen der Spannungshochfahrraten zu schalten.
Bei der in den 6a und 6b dargestellten Vorrichtung kann das Ausmaß, gemäß dem die Feder aufgewickelt wird oder sich abwickeln kann, und so das Ausmaß, gemäß dem sich der Kolben innerhalb des Spritzenzylinders bewegt, dadurch ausgewählt werden, dass die Umfangserstreckung des Schlitzes 75 und/oder der Ort des Anschlags 76 bestimmt werden. Der Ort des Anschlags 76 kann vom Apotheker oder Arzt auswählbar sein, um die Vorrichtung an die speziellen Erfordernissen eines speziellen Patienten anzupassen, oder er kann von einem Patienten auswählbar sein, damit er die Anzahl erforderlicher Dosierungen auswählen kann. Zum Beispiel kann der Schlitz 75 mit einer Anzahl verschiedener diskreter Stellen versehen sein, an die der Anschlag 76 bewegt werden kann, wobei jede Stelle durch eine Skala am Gehäuse identifizierbar ist, um für ein vorgegebenes Vielfaches einer Grunddosierung zu sorgen. Wenn die Stelle des Anschlags 76 und damit die Dosierung vom Apotheker oder Arzt auswählbar ist, kann der Anschlag so konzipiert werden, dass seine Position fixiert wird, wenn er einmal in den Schlitz eingesetzt ist, und er kann z. B. farbcodiert sein, um eine einfache Erkennung der Dosis zu ermöglichen, für deren Abgabe die Vorrichtung konzipiert ist.
Bei der in der 7 dargestellten Vorrichtung kann die Abgabedosis z. B. durch Einstellen der Länge der Gleitbahn 79a in der Fabrik eingestellt werden, oder dadurch, dass an der Gleitbahn ein Anschlag ähnlich dem in der 6b dargestellten Anschlag 76 angebracht wird, der auf die oben erörterte Weise positioniert wird.
Da die Dosis der an die Zerkleinerungsstelle gelieferten Flüssigkeit kontrolliert werden kann, kann die Vorrichtung an verschiedene Patientenerfordernisse angepasst werden. So kann die Vorrichtung z. B. an die Verwendung durch einen Erwachsenen oder ein Kind und auch an die Verwendung mit verschiedenen Arzneimitteln, die verschiedene Flüssigkeitsdosierungen erfordern, angepasst werden.
Bei den oben beschriebenen Beispielen ist die an die weitere Elektrode 60 angelegte Spannung so beschaffen, dass sie zwischen den an die Zerkleinerungsstelle 40 und die Entladungselektrode 50 angelegte Spannungen liegt. Dies erfordert, wenn eine der drei Elektroden auf Erde- oder Massepotenzial liegt, zwei Referenzspannungen. Die 14 veranschaulicht schematisch eine Modifizierung, die bei jeder der oben beschriebenen Vorrichtungen angewandt werden kann. Bei der in der 14 dargestellten Anordnung sind die Entladungselektrode oder -elektroden 50 mit einem Potenzial HV- verbunden, das negativ in Bezug auf das an die Zerkleinerungsstelle 40 angelegte Potenzial ist. Beim dargestellten Beispiel ist die Zerkleinerungsstelle 40 geerdet (Massepotenzial) und die weitere Elektrode 60 ist über einen Widerstand R mit Erde verbunden. Typischerweise kann eine Spannung von ungefähr –6 kV an die Entladungselektrode(n) 50 angelegt werden, und der Widerstand R kann ungefähr 600 Megohm betragen.
Wenn als Erstes die negative Spannung HV- angelegt wird, wandern durch die Entladungselektrode(n) erzeugte Ionen direkt zur weiteren Elektrode 60. Die weitere Elektrode oder der Käfig 60 selbst entlädt über den Widerstand R, was dafür sorgt, dass die Potenzialdifferenz zwischen ihr und der Entladungselektrode 50 fällt, um dadurch die Erzeugung von Ionen durch die Entladungselektrode 50 zu begrenzen. Wenn sich das Potenzial der weiteren Elektrode 60 ändert, nimmt die Potenzialdifferenz zwischen ihr und der Zerkleinerungsstelle 40 zu, was zu einer Zerkleinerung von an die Zerkleinerungsstelle 40 gelieferter Flüssigkeit sorgt.
Das System ist selbst kalibierend. Es stellt nicht nur das Potenzial der weiteren Elektrode 60 den Fluss von Ionen von der Entladungselektrode 50 ein, sondern die Raumladung, die durch von der Zerkleinerungsstelle ausgegebene geladene, zerkleinerte Substanzen erzeugt wird, kann bei Bedarf die Ionenproduktion erhöhen.
Wenn die Abmessungen der Vorrichtungen dergestalt sind, wie es oben beschrieben ist, sich die mindestens eine Entladungselektrode auf –6 kV be findet, der Widerstand R grob 600 Megohm beträgt und der Strom durch die weitere Elektrode grob 5 Mikroampere beträgt, beträgt das durch die Käfig oder die weitere Elektrode 60 erreichte Potenzial im Gleichgewicht ungefähr 3 kV, was ideal ist.
Bei der in der 14 dargestellten Anordnung werden negative Ionen/Elektronen dazu verwendet, die positiv geladenen, zerkleinerten Substanzen zu entladen, wie sie an der Zerkleinerungsstelle 40 erzeugt werden. Dies erlaubt eine schnelle Reaktion und ermöglicht es, dass das System schnell das Gleichgewicht erreicht. Jedoch kann die in der 14 dargestellte Anordnung so modifiziert werden, dass sie mit Positivionen arbeitet, wenn an Stelle der negativen Hochspannungsquelle HV- eine positive Hochspannungsquelle verwendet wird und der Widerstand R verringert wird, um die Tatsache zu kompensieren, dass, wenn als Entladungsmaßnahme positive Ionen verwendet werden, deren Erzeugung indirekt ist, d. h. nicht durch Elektronenemission an der Entladungselektrode sondern dank eines Lawineneffekts zur Elektrode hin.
Typischerweise können durch eine der Erfindung verkörpernde Vorrichtung Flüssigkeiten mit Widerständen im Bereich von 10² bis 10⁸ Ohm-Meter und Viskositäten im Bereich von 1 bis 250 Centipoise zerkleinert werden. Die Flüssigkeit kann eine Schmelze, eine Lösung, eine Suspension, eine Emulsions-Mikrosuspension oder eine Mikroemulsion oder sogar ein Gel sein, vorausgesetzt, dass dafür gesorgt werden kann, dass sie mit angemessener Strömungsrate zur Zerkleinerungsstelle strömt.
Die Größe der erzeugten zerkleinerten Flüssigkeitströpfchen hängt, für eine vorgegebene Flüssigkeit, vom zum Veranlassen der Zerkleinerung verwendeten elektrischen Feld und der Strömungsrate ab. Beim oben angegebenen Beispiel werden das zum Verursachen einer Zerkleinerung verwendete elektrische Feld und die Strömungsrate der Flüssigkeit, die zerkleinert wird, so ausgewählt, dass Tröpfchen mit einer Größe erzeugt werden, die zur Abgabe an den oberen Atemtrakt geeignet ist. Wenn jedoch die Strömungsrate und das elektrische Feld für eine vorgegebene Flüssigkeit geeignet ausgewählt werden, können Tröpfchen einer Größe erzeugt werden, die zur Abgabe an die Mundhöhe und den Halsbereich oder für nasalen Durchlauf oder sogar die kleinen Bronchien der Lungen geeignet sind.
Wie oben erörtert, ist eine die Erfindung verkörpernde Abgabevorrichtung hauptsächlich zur Verwendung als tragbare Handvorrichtung vorgesehen, die zur Verwendung als Inhaliergerät zum Zuführen eines Medikaments zum Atemsystem geeignet ist. Zu Medikamenten, die zur Abgabe durch die die Erfindung verkörpernde Vorrichtung geeignet sind, gehören die Bronchienerweiternde Mittel oder Steroide, wie oben erörtert, sowie andere zur Behandlung von Störungen des oberen Atemtrakts einschließlich Störungen der Nasenschleimhaut und eines Blutandrangs sowie Störungen des oberen Atemtrakts in Zusammenhang mit Heuschnupfen.
Zu speziellen Medikamenten zur Verwendung zum Beseitigen eines Blutandrangs in der Nase gehören Oxymetazolin, Xylometazolin, Phenylephrin, Propylhexadrin, Nephazolin und Tetrahydrozolin sowie als zugehörige geeignete Salze Hydrochloridsalze und Zubereitungen hiervon.
Eine die Erfindung verkörpernde Vorrichtung kann auch für orale oder nasale Zufuhr von Arzneimitteln geeignet sein, wie sie aktuell als Antimigränemittel getestet werden, wie Triptane (z. B. Almotriptan, Eletriptan, Naratriptan, Rizatriptan, Sumatriptan und Zolmitriptan) oder CP-122, 288, wie von Pfizer hergestellt, und Lanepitant, wie von E. Lilley hergestellt. Eine die Erfindung verkörpernde Vorrichtung ist zur Verwendung als Hand-Inhaliergerät von Taschengröße geeignet, z. B. für die gelegentliche Zufuhr eines Medikaments, da es ihr Design ermöglicht, die Elektrische-Entladung-Einrichtung und die Zerkleinerungsstelle dicht aneinander zu bringen, ohne dass ihre Funktion beeinträchtigt wird, so dass die Vorrichtung kompakt sein kann. Die Vorrichtung sollte auch benutzerfreundlich sein, das sie einfach bedienbar ist, insbesondere durch ungeübte und gebrechliche Benutzer, da das Flüssigkeitströpfchenspray unter Kontrolle der Inhalation durch den Benutzer zugeführt wird und nicht mittels der Kraft einer Gasentladung wie bei herkömmlichen Aerosolsystemen.
Eine die Erfindung verkörpernde Vorrichtung kann jedoch auch zum Ausgeben von Tröpfchen anderer Flüssigkeiten verwendet werden, z. B. als Tisch- oder Hand-Abgabevorrichtung zum Abgeben von das olfaktorische System beeinflussenden Substanzen, z. B. olfaktorischen Hemmern oder olfaktorischen Stimulanzien wie Aromen und Parfümen, Insektenabwehrmitteln oder -lockmitteln, Bioziden oder Insektiziden, Pestiziden und anderen in der Luft schwebenden Produkten.

Claims

Abgabevorrichtung mit: einer Zerkleinerungseinrichtung (40) zum Anlegen eines elektrischen Feldes an eine Flüssigkeit, um eine Zerkleinerung der Flüssigkeit zum Herstellen von geladenem zerkleinerten Material zu bewirken; einer Zuführeinrichtung (30, 33) zum Zuführen von Flüssigkeit zu der Zerkleinerungseinrichtung; einer elektrischen Entladungseinrichtung (50) zum Erzeugen von Ionen, um von der Zerkleinerungseinrichtung hergestelltes zerkleinertes Material wenigstens teilweise elektrisch zu entladen; und einer von der Zerkleinerungseinrichtung durch die elektrische Entladungseinrichtung beabstandeten Ionenanzieheinrichtung (60) zum elektrischen Anziehen von von der elektrischen Entladungseinrichtung hergestellten Ionen weg von der Zerkleinerungseinrichtung bis von der Zerkleinerungseinrichtung hergestelltes zerkleinertes Material genügend Raumladung aufbaut, um die Ionen in Richtung des geladenen zerkleinerten Materials abzulenken, so daß die Ionen im Stande sind, das zerkleinerte Material wenigstens teilweise zu entladen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektrische Entladungseinrichtung (50) in Abstand von der Zerkleinerungseinrichtung (40) in einer Richtung angeordnet ist, die quer zur generellen Richtung der Zuführung zerkleinerten Materials aus der Zerkleinerungseinrichtung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektrische Entladungseinrichtung (50) die Zerkleinerungseinrichtung (40) umgibt oder auf jeder ihrer Seiten angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Ionenanzieheinrichtung (60) die elektrische Entladungsvorrichtung (50) umgibt oder auf jeder ihrer Seite angeordnet ist.
Abgabevorrichtung umfassend ein Gehäuse mit einem Auslaß zum Zuführen von zerkleinertem Material, wobei das Gehäuse enthält: eine Zerkleinerungseinrichtung (40) zum Anlegen eines elektrischen Feldes an eine Flüssigkeit, um eine Zerkleinerung der Flüssigkeit zum Herstellen einer Wolke aus geladenem zerkleinerten Material in einer Zerkleinerungskammer innerhalb des Gehäuses zu bewirken; eine Zuführeinrichtung (30, 33) zum Zuführen von Flüssigkeit zu der Zerkleinerungseinrichtung; eine die Zerkleinerungseinrichtung wenigstens teilweise umgebende elektrische Entladungseinrichtung (50) zum Erzeugen von Ionen, um von der Zerkleinerungseinrichtung hergestelltes zerkleinertes Material wenigstens teilweise elektrisch zu entladen; und eine von der Zerkleinerungseinrichtung durch die elektrische Entladungseinrichtung beabstandete und die Zerkleinerungskammer begrenzende Ionenanzieheinrichtung (60) zum elektrischen Anziehen von von der elektrischen Entladungseinrichtung hergestellten Ionen weg von der Zerkleinerungseinrichtung bis von der Zerkleinerungseinrichtung hergestelltes zerkleinertes Material genügend Raumladung aufbaut, um die Ionen in Richtung der Wolke von geladenem zerkleinerten Material abzulenken, so daß die Ionen im Stande sind, das zerkleinerte Material wenigstens teilweise zu entladen; eine Einrichtung (8), um Luft Einlaß in die Zerkleinerungskammer zu gewähren; und eine Spannungsversorgungseinrichtung zum Versorgen der Zerkleinerungseinrichtung, der elektrischen Entladungseinrichtung und der Ionenanzieheinrichtung mit elektrischen Potentialen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ionenanzieheinrichtung (60) eine elektrisch leitende oder halbleitende Perforationswand aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ionenanzieheinrichtung (60) einen elektrisch leitenden oder halbleitenden Überzug auf einer Innenfläche eines Gehäuses (3) der Vorrichtung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Ionenanzieheinrichtung (60) eine elektrisch leitende oder halbleitende Innenwand in Abstand von einer Innenfläche des Gehäuses aufweist, die perforiert ist und zusammen mit wenigstens einem innerhalb des Gehäuses vorgesehenem Lufteinlaß (8) die Einrichtung bildet, um Luft Einlaß in die Zerkleinerungskammer zu gewähren, so daß das Auftreffen von zerkleinertem Material auf die elektrisch leitende oder halbleitende Innenwand reduziert wird.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in einer generellen Richtung der Herstellung zerkleinerten Materials aus der Zerkleinerungseinrichtung (40) die elektrische Entladungseinrichtung in etwa an derselben Position wie die Zerkleinerungseinrichtung angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektrische Entladungseinrichtung (50) mehrere elektrische Entladungsstellen aufweist, die hinsichtlich der Zerkleinerungseinrichtung symmetrisch verteilt sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zerkleinerungseinrichtung (40) mehrere Zerkleinerungsstellen aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Anordnung der Zerkleinerungseinrichtung (40), der elektrischen Entladungseinrichtung (50) und der Ionenanzieheinrichtung (60) rotationssymmetrisch zu der elektrischen Entladungseinrichtung ist, und die Ionenanzieheinrichtung auf zugehörigen konzentrischen Kreisen bezüglich der Zerkleinerungseinrichtung angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Zerkleinerungseinrichtung (40) eine Anordnung von Zerkleinerungsstellen aufweist, und die Entladungseinrichtung (50a) und die Ionenanzieheinrichtung (60a) jeweils ein Paar länglicher Elektroden (60a) oder Elektrodenanordnungen auf jeder Seite der Zerkleinerungsstellenanordnung aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Flüssigkeitszuführeinrichtung eine Pumpe zum Zuführen von Flüssigkeit von einem Flüssigkeitsreservoir (45) zu der Zerkleinerungseinrichtung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Pumpe eine Membranpumpe, eine elektroosmotische Pumpe oder eine elektrohydrodynamische Pumpe aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Pumpe eine flexible Membran (57) aufweist, die zur Biegung in Reaktion auf das Anwenden eines Steuersignals an eine Membransteuereinrichtung (59) ausgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Membransteuereinrichtung ein piezoelektrisches Element (59) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Pumpe einen Spritzenkörper (47) und einen Spritzenkolben (47b) aufweist, und eine von einem Benutzer zu bedienende Einrichtung zum Bewegen des Kolbens vorgesehen ist, um die Abgabe einer Flüssigkeitsmenge an die Zerkleinerungseinrichtung zu bewirken.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die von einem Benutzer bedienbare Einrichtung einen Federvorspannmechanismus (73) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Abgabevorrichtung ein flexibles oder zusammenlegbares Flüssigkeitsreservoir (45) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Pumpe eine Einrichtung zum Anwenden eines Drucks auf einen beweglichen/zusammenlegbaren oder verformbaren Bereich eines Flüssigkeitsreservoirs (45) aufweist, um das Reservoir zu verkleinern.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Druckanwendeeinrichtung ein Feder- oder Gasdrucksystem aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Einrichtung zum Steuern der zu der Zerkleinerungseinrichtung zugeführten Flüssigkeitsmenge.
Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20 mit einer Einrichtung zum Steuern des Bewegungsausmaßes des Kolbens, um die zu der Zerkleinerungsstelle zugeführte Flüssigkeitsmenge zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, wobei die Steuereinrichtungen anpaßbar sind, um die zu der Zerkleinerungseinrichtung zugeführte Flüssigkeitsmenge manuell anzupassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 25, ferner mit einer Ventileinrichtung (34) zum Steuern der Zufuhr von Flüssigkeit von dem Reservoir zu der Pumpenkammer.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ventileinrichtung (35) zum Steuern eines Flüssigkeitsauslasses zu der Zerkleinerungseinrichtung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die Zerkleinerungseinrichtung (40) einen Stab (41) umfaßt, der wenigstens ein elektrisch leitfähiges Ende aufweist, durch ein elektrisch isolierendes Flüssigkeitszufuhrrohr verläuft und mit einem Auslaß des Flüssigkeitszufuhrrohrs zum Bilden der Ventileinrichtung zusammenwirkt, wobei eine Einrichtung zum Bewegen des Stabs relativ zu dem Rohr vorgesehen ist, um die Ventileinrichtung für die Zufuhr von Flüssigkeit zur Zerkleinerung zu öffnen.
Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die Ventileinrichtung dazu ausgelegt ist, durch ein piezoelektrisches Element und/oder ein mechanisch, magnetisch oder elektronisch gekoppeltes Hebelsystem betrieben zu werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, wobei die Ionenanzieheinrichtung (60) dazu ausgelegt ist, auf einem Potential zu liegen, das zwischen dem der Zerkleinerungseinrichtung und dem der elektrischen Entladungseinrichtung bei Benutzung liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, wobei die Zerkleinerungseinrichtung (40) mit einer ersten Referenzpotentialquelle verbunden ist, die Ionenanzieheinrichtung (60) mit der ersten Referenzpotentialquelle über einen Widerstand verbunden ist und die elektrische Entladungseinrichtung (50) mit einer zweiten, verschiedenen Referenzpotentialquelle verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei das zweite Referenzpotential bezüglich des ersten Referenzpotentials negativ ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Steuereinrichtung, um die Zufuhr von Flüssigkeit zu der Zerkleinerungseinrichtung vor dem Betreiben der Zerkleinerungseinrichtung zu bewirken.
Inhaliergerät mit einer Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche und einer Einrichtung zum Liefern von wenigstens teilweise elektrisch entladenem, zerkleinertem Material zum Atmungssystem eines Lebewesens.
Verfahren zum Liefern eines Medikaments zum Atmungssystem eines Lebewesens, wobei eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 33 verwendet wird, um zerkleinertes Material zu dem Atmungssystem des Lebewesens zu liefern.
Abgabevorrichtung mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 33 oder einem Inhaliergerät nach Anspruch 34, mit einer Versorgung mit einer das olfaktorische System beeinflussenden Substanz wie einem olfaktorischen Hemmer oder einem olfaktorischen Stimulans wie einem Aroma oder Parfüm.
Abgabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 33, das zum Liefern eines Insektenabwehrmittels, eines Insektenlockmittels, eines Biozids, eines Insektizids, eines Pestizids oder eines anderen in Luft schwebenden Produkts ausgelegt ist.