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Bereich der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung, und insbesondere Dosiervorrichtungen
zur Medikamentabgabe wie beispielsweise Sprühgeräte und Inhalatoren, und eine
Einrichtung bzw. einen Mechanismus zur Verwendung in solchen Vorrichtungen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Bei
Behandlung von Asthma und anderen Atmungsproblemen kann ein Patient
Medikationen in seine Lunge einbringen, indem er entweder einen Aerosolnebel
oder eine Wolke aus feinen Partikeln aus einem Inhalator inhaliert.
Herkömmliche
Asthma-Inhalatoren
werden in zwei Kategorien eingeteilt: „Trockenpulverinhalatoren" und „Inhalatoren
für festgelegte
bzw. dosierte Abgabemengen" (MDI's).
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Es
sind durch Atem betätigte
MDI's bekannt. Zum
Beispiel beschreibt das Patent
US
3565070 einen „durch
Inhalation betätigbarer
Aerosolspender", und
zusätzlich
offenbaren WO 92/09232 und das europäische Patent 0147028 weitere
Beispiele von durch Atem betätigte
MDI's.
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Ein
MDI besteht aus einem kleinen, das Medikament enthaltenden Behälter mit
einem Dosierventil und einem Ventilschaft. Der MDI gibt eine festgelegte
Dosierung an den Patient ab, wenn der Ventilschaft gedrückt wird.
Das grundlegende Problem in der Konstruktion von durch Atem betätigten MDI's besteht darin,
dass eine große
Kraft (im Bereich von 30 N) erforderlich ist, um den Ventilschaft
niederzudrücken
und einen MDI zu aktivieren. Von dem Atem des Patienten ist jedoch
nur eine geringe Kraft verfügbar.
Dieses Problem wird im Stand der Technik zum Teil dadurch behoben,
indem manuell eine große
Feder auf eine ausreichende Kraft zusammengedrückt wird, um die Vorrichtung
zu aktivieren. Die Feder wird vom Patienten komprimiert, entweder
durch einen positiven „Spannvorgang" oder automatisch, wenn
der Patient die Mundstück abdeckung öffnet. Die
Feder wird dann durch einen von dem Atem des Patienten betätigten Auslöser gelöst. Die
Betätigung des
Auslösers
ist jedoch schwierig in der Konstruktion verlässlich und preiswert zu gestalten,
da das Lösen
einer Feder mit einer gespeicherten Kraft von 30 N durch eine geringe
Kraft des Atems des Patienten eine schwierige technische Aufgabe
darstellt.
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WO
92/09323 beschreibt ein pneumatisches System zum Halten der gespeicherten
Kraft. Dieses erfordert eine Anzahl von Bauteilen, die sorgfältig zusammengebaut
sein müssen,
um während
der Betätigung
ein ausreichendes Vakuum beizubehalten. Das europäische Patent
0147028 beschreibt eine mechanische Auslöserkonstruktion, welche äußerst enge
Fertigungstoleranzen erforderlich macht, und welches in einem bestimmten
Ausmaß von
gleichmäßigen Reibungswerten
für wiederholte
Betätigung abhängig ist.
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US-A-5
060 643 offenbart eine Inhalationsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, bei welcher eine Verstellung bzw. Bewegung eines ausschlagenden
bzw. ausschlagend bewegbaren Bauteils eine Aktivierung einer Abgabeeinrichtung bewirkt,
indem in einer Feder gespeicherte Energie bzw. Kraft freigesetzt
wird.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Inhalator mit einer
Betätigungseinrichtung zur
Dosierung schaffen, welche eine bedeutende Verstärkung der Kraft vorsieht, die
vom Atem des Patienten her verfügbar
ist, während
sie für Änderungen der
Reibungskoeffizienten zwischen sich bewegenden Teilen nicht anfällig ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine Dosiervorrichtung gemäß dem Anspruch
1.
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Vorzugsweise
sind die beweglichen Bauteile verschwenkbar und aufeinanderfolgend
zusammenwirkbar angeordnet, wobei eine Bewegung eines ersten verschwenkbaren Bauteils
durch das ausschlagend bewegbare Bauteil eine Bewegung mindestens eines
weiteren verschwenkbaren Bauteils bewirkt, so dass die Abgabeeinrichtung
aktiviert wird.
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Das
ausschlagende Bauteil ist vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Inhalation
durch einen Patienten bewegbar. Somit wird bei Gebrauch nur eine Inhalation
durch den Patienten erforderlich, um die Abgabeeinrichtung zur Dosierung
zu aktivieren und auf diese Weise die abzugebende festgelegte Dosierung
zu bewirken.
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Die
Verwendung einer Kaskade bzw. Reihenschaltung von bewegbaren bzw.
beweglichen verschwenkbaren Bauteilen schafft eine Form von Verstärkung der
ursprünglichen
Kraft, die durch die Einatmung erzeugt wird, und während jegliche
Anzahl von solchen Bauteilen in der Kaskade eingesetzt werden kann,
reichen im Allgemeinen zwei solcher Bauteile aus.
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Diese
Verstärkung
wird als eine Eigenschaft der Erfindung durch eine erste Vorspannungseinrichtung
erreicht, welche mit einem bewegbaren Bauteil so in Zusammenwirkung
steht, dass bei einer Bewegungsübertragung
zwischen den bewegbaren Bauteilen die in der ersten Vorspannungseinrichtung
gespeicherte Energie freigesetzt wird, um die mit der Bewegung verbundene
Kraft zu erhöhen.
Dieses ermöglicht,
dass eine geringe anfängliche
Kraft, die auf das ausschlagende Bauteil einwirkt, in ihrer Größe erhöht wird,
wenn sie die bewegbaren Bauteile kaskadenartig durchläuft. Auf
eine solche Weise wird eine geringe Anfangskraft vergrößert, um
die Aktivierung der Abgabeeinrichtung zu ermöglichen.
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Insbesondere
ist die Abgabeeinrichtung mit einer zweiten Vorspannungseinrichtung
verbunden, in welcher Energie durch Kompression gespeichert ist,
wobei die gespeicherte Energie bei Bewegung eines verschwenkbaren
Bauteils freigesetzt wird.
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Vorzugsweise
ist ein entfernt von dem ausschlagenden Bauteil angeordnetes bewegbares
Bauteil an der Abgabeeinrichtung angebracht oder wirkt auf diese
ein, so dass eine Aktivierung dieser zurückgehalten wird, bis dass das
bewegbare Bauteil als ein Ergebnis einer Kaskadenreaktion ausschlägt. Auf diese
Art und Weise kann die Bewegung des ausschlagenden Bauteils und
der verschwenkbaren Bauteile benutzt werden, um gespeicherte Energie zur
Bereitstellung von ausreichender Kraft zur Abgabe einer Dosierung
von der Abgabeeinrichtung freizusetzen.
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Vorzugsweise
weist die Dosiervorrichtung einen Deckel mit mindestens einer Nockenfläche auf, wobei
Bewegung des Deckels dazu führt,
dass die verschwenkbaren Bauelemente in Positionen von instabilem
Gleichgewicht zurückgestellt
werden, damit sie bei einer Auslösung
der Kaskade zum Erzeugen einer Betätigung der Abgabeeinrichtung
betriebsbereit sind.
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Die
beweglichen Bauelemente sind in eine erste Position von instabilem
Gleichgewicht bringbar ausgebildet, wobei Bewegung in gespeicherte
Energie in die zweite Vorspannungseinrichtung übertragen wird, und bewegen
sich bei Auslösung
in eine zweite Gleichgewichtsposition, wobei während dieser Bewegung die gespeicherte
Energie aus der zweiten Vorspannungseinrichtung zur Abgabe einer Dosis
aus der Abgabeeinrichtung freigesetzt wird.
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Vorzugsweise
weist jedes der verschwenkbar beweglichen Bauteile ein Sprungwerk
auf. Wo die Sprungwerke aufeinanderfolgend angeordnet sind, resultiert
auf diese Weise eine durch eine Bewegung des ausschlagenden Bauteils
ausgelöste
Bewegung eines ersten Sprungwerks in der Kaskade in der darauf folgenden
Bewegung des nächsten,
und seinerseits jeden nachfolgenden Sprungswerks, wobei das letzte
von diesen die Aktivierung der Abgabeeinrichtung ermöglicht.
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Besonders
bevorzugt ist die Verwendung eines ersten und zweiten Sprungwerks
als bewegliche Bauteile, wobei das erste Sprungwerk mit einer ersten
Vorspannungsein richtung zusammenwirkt und das zweite Sprungwerk über die
Abgabeeinrichtung mit einer zweiten Vorspannungseinrichtung zusammenwirkt.
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Die
Verwendung von zwei Sprungwerken schafft auf diese Weise eine Kaskadenkraft,
welche schließlich
in Aktivierung der Abgabeeinrichtung resultiert. Somit bewegt eine
kleine Anfangskraft, die von der Bewegung der Luft auf Grund von
Inhalation bzw. Einatmung herrührt,
des ausschlagende Teil, dessen Bewegung ein erstes Sprungwerk dazu
veranlasst über
seinen Losbrechpunkt zu laufen, um eine erhöhte Zwischenkraft auf Grund
der Wirkung der ersten Vorspannungseinrichtung zu erzeugen, wobei
diese Zwischenkraft ihrerseits ein zweites Sprungwerk über seinen
Losbrechpunkt bringt, um eine größere gespeicherte
Kraft, typischerweise 30 N, von einer zweiten Vorspannungseinrichtung
freizusetzen, so dass der Inhalator betätigt wird. Die Verwendung von
Sprungwerken ermöglicht
eine sehr wesentliche Kraftverstärkung,
wohingegen die Auswirkung von Änderungen
des Reibungskoeffizienten zwischen sich bewegenden Bauteilen reduziert
wird.
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Die
Aktivierungseinrichtung zur Dosierung der vorliegenden Erfindung
ist auf verschiedene Inhalatoren anwendbar, wo Atemaktivierung gewünscht ist
und wo das Medikament durch Freisetzung von in einer Feder gespeicherter
Energie abgegeben wird. Zum Beispiel gibt es eine Familie von Vorrichtungen,
die als Pumpjets bekannt sind und bei denen das Medikament unter
Druck durch eine Düse durch
die Wirkung einer mechanischen Pumpe abgegeben wird, typischerweise
eine Kolbenpumpe. Diese wurden in der Vergangenheit für nasale
Medikamentenabgabe und für
Parfüms
benutzt, wobei die Tröpfchengröße nicht
so kritisch ist wie für
inhalierte Medikamente, aber sie sind bis jetzt zu dem Punkt weiterentwickelt
worden, wobei sehr kleine Tröpfchengrößen erzeugt
werden können,
die zur Inhalation geeignet sein. Die mechanische Pumpe kann von einer
kräftigen
Feder angetrieben werden, welche durch die Einatmung bzw. Inhalation
des Patienten ausgelöst
wird. Die vorliegende Erfindung ist für diesen Typ von Inhalator
sowohl für
Gebrauch im Mund und zur nasalen Medikamentenabgabe geeignet.
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Es
gibt auch einige Ausführungen
von Inhalatoren für
Trockenpulver (DPI), bei welchen die Freisetzung der Medikamentenpartikel
durch eine Luftbewegung unterstützt
wird, die von einem durch Entspannung einer komprimierten Feder
angetriebenen Kolben erzeugt wird, oder die Medikamentenpartikel werden
mechanisch durch die unmittelbare Wirkung einer ausgelösten Feder
freigesetzt. Dabei gibt es wiederum einen Bedarf für eine Auslöseeinrichtung, die
sich zur Auslösung
durch eine geringe Kraft eignet, und somit ist die vorliegende Erfindung
ebenfalls für
diese Inhalatoren geeignet.
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Die
vorliegende Erfindung ist auch in anderen Bereichen einsetzbar,
wo Kraftverstärkung
nützlich
ist, zum Beispiel bei anderen Medikamentenabgabe- und medizinischen
Vorrichtungen, bei denen gespeicherte Energie durch einen von Hand
betätigten
Auslöser
freigesetzt wird. Beispiele hierzu sind nadelfreie Injektionssysteme
(sowohl mit flüssigen Medikamenten
als auch mit Pulver), bei welchen das Medikament zur Haut des Patienten
hin durch die Freisetzung von gespeicherter Energie beschleunigt wird;
Autoinjektoren, bei welchen eine herkömmliche Spritze und Nadel durch
die Freisetzung von gespeicherter Energie betätigt wird; und nasale oder
lokale Sprays, bei denen die Dosierpumpe federgetrieben ist.
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Die
Erfindung wird nun auf beispielhafte Weise und mit Bezugnahme auf
die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, von denen:
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1 ein
Schnitt durch eine Basis eines atembetätigten Inhalators für festgelegte
Dosierung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, wobei eine erste Kammer und eine zweite Kammer dargestellt ist;
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2 eine
Teilschnittansicht gemäß der Schnittlinie
II-II nach 1 ist, wobei die zweite Kammer
des Inhalators vor Abgabe einer Dosierung dargestellt ist;
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3 eine
Teilschnittansicht gemäß der Schnittlinie
III-III nach 1 ist, wobei die erste Kammer
des Inhalators vor Abgabe einer Dosierung dargestellt ist, und wobei
die Schnittlinie I-I der Schnitt ist, den 1 zeigt;
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4 eine
Teilschnittansicht gemäß der Schnittlinie
II-II nach 1 ist, nachdem eine Dosierung
abgegeben worden ist;
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5 eine
Teilschnittansicht gemäß der Schnittlinie
III-III nach 1 ist, nachdem eine Dosierung
abgegeben worden ist;
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6 eine Teilschnittansicht in einem vergrößerten Maßstab gemäß der Schnittlinie
II-II von 1 ist, wobei das Zusammenwirken
von Verbindungsbauteilen in der zweiten Kammer bei Abgabe einer
Dosierung dargestellt ist;
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7 und 8 Teilschnittansichten
gemäß der Schnittlinie
VII-VII von 1 sind, wobei die Positionierung
einer Nockenausbildung bei Betätigung des
Inhalators dargestellt ist;
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9 und 10 vergrößerte Teilschnittansichten
gemäß der Schnittlinie
VII-VII von 1 sind, die eine alternative
Nockenausbildung zeigen;
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11 und 12 alternative
Anordnungen der Gelenkeinrichtungen bzw. – mechanismen und ihre Zusammenwirkung
bei Abgabe einer Dosierung darstellen;
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13 eine Reihe von Ansichten zeigt, die eine
Dosierungszählereinrichtung
darstellt, welche mit dem Inhalator für festgelegte Dosierungen verwendet
wird; und
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14 eine
schematische Darstellung ist, die individuelle Bauteile des Inhalators
für festgelegte Dosierungen
bereit zum Zusammenbau zeigt.
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Mit
Bezugnahme auf 1, 2 und 3 weist
ein durch Atem betätigter
Inhalator (MDI) für festgelegte
Dosierungen gemäß der vorliegenden
Erfindung einen hohlen Außenkörper 10 auf,
der typischerweise aus Kunststoffmaterial hergestellt ist, welcher
einen hervorstehenden Abschnitt 12 mit einer zentralen Öffnung 14 aufweist.
Der hervorstehende Abschnitt 12 und Öffnung 14 bilden ein
Mundstück,
aus dem bei Betätigung
des MDI eine Dosis inhaliert werden kann. Eine Mundstückabdeckung 16 ist
verschwenkbar an dem Außenkörper 10 angebracht,
und in 2 ist die Mundstückabdeckung 16 vom
Körper 10 weggeschwenkt
dargestellt, um Zugang zum Mundstück zu ermöglichen.
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Im
Inneren ist der Körper 10 mit
einem Trägerbauteil 18 versehen,
welches eine Nabe 20 trägt. Eine
Vorspannungseinrichtung 22, beispielsweise eine Feder,
ist an einem Ende an einer inneren Basiswand von Körper 10 angeordnet,
wobei das andere Ende der Feder 22 mit einem Behälter 24 in
Eingriff steht, der das Dosierungsmittel enthält. Der Behälter 24 wird zwischen
der Feder 22 und der auf dem Trägerbauteil 18 vorgesehenen
Nabe 20 gehalten. Der Behälter 24 weist einen
Schaft 26 auf, welche einen Durchgang 28 innerhalb
des Trägerbauteils 18 mit
einer darin vorgesehenen Düse 30 verbindet,
durch welche die Dosis ausgegeben wird.
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Zwei
in 1 dargestellte nebeneinander liegende Kammern 32, 34 sind
innerhalb des Außenkörpers 10 durch
das Trägerbauteil 18 und
einen Abschnitt der inneren Wand des unteren Abschnitts des Außenkörpers 10 gebildet.
Wie in 3 gezeigt schafft Kammer 34 eine Betätigungskammer
mit zwei Öffnungen,
eine Einlassöffnung 36 und eine
Auslassöffnung 38,
so dass ein Luftdurchlass durch die erste Kammer 34 über Flügel 40 geschaffen
ist. Eine Betätigungseinrichtung 42 ist
in der zweiten Kammer 32 angeordnet, die in 2 dargestellt
ist, und weist eine drehbare und am Flügel 40 angebrachte
Welle 44, Sprungwerkgelenke 46, 48 und
eine Vorspannungseinrichtung 50 auf. Die Welle 44 ist
am Sprungwerkgelenk 48 über
einen Stößel bzw.
eine Stoßstange 52 angebracht,
wobei das Sprungwerkgelenk 46 an einem Ende an einem Hals
des Behälters 25 über einen
Stößel 54 bzw.
Stoßstange
und ein Joch 56 angebracht ist.
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In 2 und 3 ist
der MDI mit geöffneter Mundstückabdeckung 16 dargestellt
und ist betriebsbereit zur Abgabe einer Dosierung. Sprungwerkgelenk 46 wird
an seinem Platz durch den Druck der Feder 22 gehalten,
die auf den Behälter 24 und
somit auf den Stößel 54 wirkt.
Das zweite Sprungwerkgelenk 48 wird an seinem Platz durch
die Wirkung der kleinen Feder 50 gehalten. Der Flügel 40 ist
in 3 und nicht in 2 dargestellt,
da der Flügel
typischerweise in einer von der die Sprungwerkgelenke 46, 48,
die Welle 44 und den Stößel 52 enthaltenden Kammer
separaten Kammer angeordnet ist.
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Bei
Gebrauch legt ein Patient seinen Mund an das Mundstück 12, 14 an
und atmet ein bzw. inhaliert. Dieses erzeugt einen Luftstrom durch
die Kammer 32, 34, wobei Luft von Einlassöffnung 14 einströmt und durch Öffnung 38 in Öffnung 14 und
auf diese Weise in den Mund des Patienten strömt. Der sich so ergebende Luftstrom über den
Flügel 40 bewirkt,
dass der Flügel 40 wie
in 5 gezeigt rotiert und somit eine Druckkraft auf
den Stößel 52 aufbringt.
Vorausgesetzt, dass der Luftstrom eine vorher festgelegte Höhe erreicht,
die ausreicht, um die Wirkung von Feder 50 zu überschreiten,
bewegt sich das zweite Sprungwerkgelenk 48 über seinen
Losbrechpunkt hinaus, wie in 4 gezeigt
ist. Auf diese Weise besteht die Wirkung der kleinen Feder 50 darin, das
Gelenk 48 gegen das Gelenk 46 zu treiben. Die relativen
Größen der
Federn 22 und 50, die Geometrie der beiden Betätigungskammern 32, 34 und
der allgemeine innere Körper
der Vorrichtung sind so gewählt,
dass sichergestellt ist, dass das Gelenk 46 durch die Bewegung
des Gelenks 48 über
seinen Losbrechpunkt gebracht wird.
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4 und 5 stellen
den durch Atem betätigten
MDI, nachdem eine Dosierung abgegeben worden ist, mit zu den in 1, 2,
und 3 verwendeten korrespondierenden Bezugszeichen dar,
wobei diese für
die gemeinsamen Merkmale benutzt wurden. 4 und 5 zeigen,
wie eine Bewegung des Flügels 40 eine
Bewegung des Gelenks 48 über den Losbrechpunkt hinaus
und folglich des Gelenks 46 ergibt. Die Federn 22 und 50 sind
in ihren ausgedehnten entspannten Stellungen zu erkennen, in denen
weniger Energie gespeichert ist.
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Eine
detaillierte Ansicht, wie die Vorrichtung bzw. der Mechanismus 42 arbeitet,
ist in 6 dargestellt. 6a) zeigt den Betätigungsmechanismus vor Inhalation.
Bei Inhalation ist eine relativ kleine Kraft, zum Beispiel im Bereich
von 0,25 N, im Stößel 52 ausreichend,
um Gelenk 48 nach rechts zu verschieben, selbst wenn eine
größere Kraft,
zum Beispiel 3,5 N, in Feder 50 gespeichert sein kann.
In 6b) ist Gelenk 48 jetzt nach rechts verschoben und
drückt
gegen Gelenk 46. Die Kraft von Feder 50, die auf
etwa 2,5 N reduziert ist, da sich die Feder entspannt hat, ist ausreichend,
um Gelenk 46 nach rechts zu verschieben, obwohl Gelenk 46 durch
Stößel 54 eine
viel größere Kraft
von vielleicht 30 N trägt. Auf
diese Weise wird der Behälter 24 freigegeben, wenn
der Mechanismus 42 in die in 6c) dargestellte
Endlage zusammenklappt.
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Da
das Gelenk 46 über
seinen Losbrechpunkt hinaus verstellt ist, ist die zurückhaltende
Kraft auf den Behälter 24 aufgehoben,
die von der durch den Stößel 54 ausgeübten Kraft
stammt, und die Feder 22 ist frei, um den Behälter 24 gegen
Nabe 20 zu drücken,
wobei eine abzugebende Dosierung durch Schaft 26 bewirkt
wird.
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Es
ist zu sehen, dass Sprungwerkgelenk 46 eine Kraft auf den
Hals des Behälters 24 ausübt, wobei
so Komprimierungs- bzw. Druckenergie in der Feder 22 gespeichert
wird, und gleichermaßen
speichert Sprungwerkgelenk 48 Komprimierungsenergie in
Feder 50. Bei Inhalation schlägt der Flügel 40 durch eine
kleine Kraft vom Einatmen des Patienten aus, und der Flügel 40 verstellt
Gelenk 48, wobei die in Feder 50 gespeicherte
Energie freigesetzt wird.
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Daraus
ergibt sich eine Kraftkaskadierung, wobei die geringere Kraft der
Inhalation eine erhöhte Zwischenkraft
an dem Gelenk 48 erzeugt. Diese Zwischenkraft ist ausreichend,
um Gelenk 46 auszulenken, wie aus 6 ersichtlich
ist. Da Gelenk 46 ausgelenkt ist, bewegt sich Stößel 54 von
dem Hals des Behälters 24 weg,
wobei die in Feder 22 gespeicherte Kompressionsenergie
freigesetzt wird und so eine weitere Erhöhung der Kraft schafft. Auf
diese Art und Weise wird eine Kraft in dem Bereich von 30 N erlangt,
die zur Abgabe einer Dosierung von dem Schaft 26 ausreicht.
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Nach
Gebrauch schließt
der Patient die Mundstückabdeckung 16 und
stellt dadurch die Gelenke in ihre ursprüngliche Position zurück. Die
Rückstellung
wird durch das Rückstellverbindungsglied 100 wie
in 7 und 8 gezeigt erreicht. An einem
Ende des Verbindungsglieds ist ein Schlitz 102 vorgesehen,
welcher mit einem Antriebszapfen 104 an dem Schwenkpunkt
der Mundstückabdeckung
in Eingriff steht. An dem anderen Ende des Rückstellverbindungsglieds 100 sind
zwei Stifte 106, 108 vorgesehen, welche unterhalb
der Gelenke der Sprungwerke 46, 48 angeordnet
sind. Ein Antriebsstift 110 auf der gegenüberliegenden
Seite der in 3 und 5 zu sehenden
Mundstückabdeckung
wirkt gegen ein Joch 56, um den Behälter anzuheben und Feder 22 zu
komprimieren.
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7 stellt
den Mechanismus dar, nachdem die Vorrichtung betätigt worden ist. Der Sprungwerkmechanismus
ist nach unten verstellt, und das Rückstellverbindungsglied 100 ist
in der unteren Stellung. Der Benutzer schließt dann die Mundstückabdeckung.
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Wenn
sich die Mundstückabdeckung schließt, tritt
die Wirkung der beiden Antriebsstifte 104, 110 in
Kraft. Antriebsstift 110 kommt mit Joch 56 in
Eingriff und hebt den Behälter 24 nach
oben an, wobei Feder 22 komprimiert wird. Antriebsstift 104 steht
mit Rückstellverbindungsglied 100 in
Eingriff und hebt dieses Verbindungsglied nach oben an. Die beiden
Stifte 106, 108 an dem Rückstellverbindungsglied drückt dann
auf Ausbildungen in dem Sprungwerkgelenk und stellen das Gelenk
in eine aufrechte Position zurück. 8 stellt
das Verbindungsglied 340 und das Rückstellverbindungsglied 100 in
dieser Position dar.
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Die
Stellung der beiden Antriebsstifte 104, 110 in
der Mundstückabdeckung
ist so angeordnet, dass die Wirkung des Stifts 110 darin
besteht, den Behälter 24 zuerst
anzuheben, bevor Stift 104 zur Wirkung kommt und Rückstellverbindungsglied 100 beginnt,
das Sprungwerkgelenk zu verstellen, wobei auf diese Weise eine überspannte
Bedingung für
die Gelenke vermieden wird.
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Wenn
die Mundstückabdeckung
geöffnet wird,
wird der Vorgang größtenteils
umgekehrt. Die Größe von Schlitz 102 in
dem Rückstellverbindungsglied 100 ist
größer als
der Durchmesser von Stift 104, wobei so das Rückstellverbindungsglied 100 veranlasst
wird, in seiner Position zu verbleiben und das Sprungwerkgelenk 46 in
einer aufrechten Stellung zu halten, bis dass Behälter 24 in
seine Lage abgesenkt wird, wobei darauf der Mechanismus 42 wie in 8 gezeigt
in Position gehalten wird.
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Eine
alternative Anordnung zur Rückstellung der
Inhalatorvorrichtung ist in 9 und 10 dargestellt.
In diesem Fall schließt
der Patient nach Gebrauch die Mundstückabdeckung 16, und
Nockenausbildung 60 innerhalb der Abdeckung 16 komprimiert
Federn 22 und 50 und stellt auch die Gelenke 46 und 48 sowie
den Flügel 40 in
Ruhelage oder gespannte Position nach 2 zurück. Nockenausbildung 62 dient
nur dazu gleichzeitig Feder 22 zu komprimieren. 9 und 10 stellen
die Nockenprofile für
Nocken 60 dar. Nocken 60 und 62 sind
auf gegenüberliegenden
Seiten der Abdeckung 16 angeordnet. Nockenausbildung 60 ist
an einer internen Wand der Mundstückabdeckung 16 mit
Nockenausbildung 62 in der korrespondierenden Lage auf
der gegenüberliegenden
inneren Wand der Abdeckung 16 vorgesehen. Die Nockenausbildungen 60, 62 sind so
ausgelegt, dass während
Speicherung die kleineren Kunststoffbauteile des Betätigungsmechanismus 42 nicht
unter Spannung stehen.
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Der
Nocken 60 ist innerhalb des Außenkörpers 10 an dem Betätigungsmechanismus 42 anliegend
angeordnet. Der untere Abschnitt des Nockens 60 weist verzahnte
Abschnitte 64, 66 und 68 auf, welche
gegen Stifte 70, 72 und 74 im Eingriff
steht, die sich zu der Seite der Gelenkeinrichtung 46 und 48 erstrecken.
In 9 sind die Gelenkeinrichtungen aus Übersichtlichkeitsgründen gestrichelt
und diese Figur stellt die Bedingung nach Auslösung dar, das heißt nach
Abgabe einer Dosierung.
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Wenn
die Mundstückabdeckung 16 wie
in 10 gezeigt geschlossen ist, rotiert der Nocken 60,
welcher direkt an der Abdeckung 16 angebracht ist, im Uhrzeigersinn
und stellt die Sprungwerkeinrichtungen oder -gelenke 46 und 48 wieder
in ihre Ausgangspositionen zurück,
wie sie zur Betätigung des
Inhalators zur Erzeugung einer Dosierung erforderlich sind. Gleichzeitig
kommt ein an dem Nocken 60 vorgesehener Fortsatz bzw. Nase 76 mit
einem Joch 78 in Eingriff, um den Behälter 24 anzuheben und
so die Feder 22 zu komprimieren. Der korrespondierende
Nocken 62, der innerhalb der Mundstückabdeckung 16 vorgesehen
ist, weist einen Fortsatz auf, der identisch mit Fortsatz 76 ist,
aber keine verzahnten Abschnitte besitzt. Durch genaue Dimensionierung
halten der verzahnte Abschnitt 68 und Fortsatz 76 jeweils
die von Federn 50 und 22 gespeicherte Kraft bzw.
nehmen diese Kraft auf. Mittels dieser Einrichtung wird keine Spannung
auf die Gelenke 46 und 48 während der Speicherung bei geschlossener Mundstückabdeckung 16 aufgebracht.
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Der
Vorgang des Schließens
der Abdeckung 16 speichert Kompressionsenergie in die Vorspannungseinrichtungen
zurück,
so dass der durch Atem betätigte
MDI wieder in der Vor-Auslösestellung
steht und zur Abgabe einer einzelnen Dosierung bei Inhalation geeignet
ist. Somit stellt der Vorgang des Schließens der Abdeckung 16 sicher,
dass der durch Atem betätigte
MDI vorgespannt bzw. betriebsbereit ist, wobei die Vorspannung durch
die Zusammenwirkung der Nockenflächen
mit den Stiften und dem Joch erreicht wird.
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Bei
der vorliegenden Erfindung werden zwei Sprungwerkeinrichtungen zur
Speicherung und Freisetzung von Energie in und von den Federn 22 und 50 verwendet.
Die Verwendung von mindestens zwei Sprungwerkeinrichtungen, die
zusammen in einer Kaskade wirken können, gewährleistet, dass eine sehr geringe
Kraft, wie sie bei Einatmung eines Patienten vorliegt, eine in einer
Zwischenfeder 50 gespeicherte Zwischenkraft freisetzen
kann, und dass die Zwischenkraft dann benutzt werden kann, um eine höhere gespeicherte
Kraft freizusetzen, typischerweise 30 N, welche darauf den Inhalator
betätigt.
Die Verwendung von zwei Sprungwerkeinrichtungen bietet die Gewähr, dass
die Einatmungskraft nicht hoch sein muss, und dass keine engen Fertigungstoleranzen
erforderlich sind. Die beiden mechanischen Sprungwerkgelenke können aus
einer sehr kleinen Anzahl von Bauteilen mit angeformten Scharniergelenken
aufgebaut sein. So kann ein durch Atem betätigter MDI mit einer Auslösevorrichtung
ausgestattet werden, die keine präzisen Abmessungen zur Herstellung
erfordert und die kostengünstig
ist.
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11 zeigt eine alternative Anordnung der Gelenkeinrichtungen
mit einem zusätzlichen
flexiblen Bauteil 201 zwischen Gelenken 52 und 48.
Dieses ermöglicht
es, dass die Gelenke mit einem größeren mechanischen Vorteil
wie folgt angetrieben werden. 11a) stellt
die Vorrichtung in der gespannten bzw. betriebsbereiten Stellung
dar. Wenn der Benutzer inhaliert, verschwenkt der Flügel um Welle 44 und Gelenk 52 drückt nach
rechts gegen Gelenk 48. Wenn die Sprungwerkeinrichtung 48 nach
rechts zusammenklappt, ermöglicht
Verbindungsglied 201 dem Gelenk 48 sich vom Gelenk 52 weg
zu beschleunigen, wie in 11b).
Gelenk 48 stößt dann Gelenk 46,
wobei bewirkt wird, dass die Vorrichtung wie in 11c) betätigt wird.
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Das
zusätzliche
Verbindungsglied 201 bedeutet, dass der von Arm 202 auf
Welle 44 erforderliche Verstellweg geringer ist als der,
der für
die in 6 gezeigten Einrichtung erforderlich
ist. Das bedeutet, dass Arm 202 kürzer ausgebildet ist und daher
der verfügbare
mechanische Vorteil bzw. Nutzen zum Antrieb der Auslöseeinrichtung
größer ist.
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12 zeigt eine unterschiedliche Anordnung,
die nicht der Erfindung entspricht. In diesem Fall gibt es keine
Feder 50. An ihrer Stelle ist ein Verbindungsglied 203 vorgesehen,
welches die Oberseiten der Gelenke 48 und 46 überbrückt und
eine Scharnierverbindung zum Stößel 54 aufweist.
Die Wirkung davon besteht darin, dass Gelenke 48 und 46 beide
von der von Stößel 54 übertragenen
Druckkraft wie in 12a) gezeigt unter Kompression
gehalten sind, wobei die Vorrichtung vor der Auslösung gespannt
ist. In dieser Position beispielsweise kann die Kompressions- bzw.
Druckkraft im Stößel 54 30
N betragen. Wenn Verbindungsglied 203 mit einem Hebelverhältnis von
10:1 ausgelegt ist, dann würden
die Druckkräfte
in den Gelenken 48 und 46 jeweils ungefähr 27 N
und 2,7 N betragen. Das bedeutet, dass Gelenk 48 durch
Anwendung einer sehr geringen Kraft, wie beispielsweise 0,2 oder
0,3 N im Stößel 52, zusammengeklappt
werden kann, wie vorstehend beschrieben ist. 12b) und 12c) stellen die Vorrichtung bei Betätigung dar.
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Der
Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass Feder 50 nicht
vorhanden ist, was nicht nur die Kosten dieser Komponente senkt,
sondern auch den für
die Vorrichtung erforderlichen Raumbedarf reduziert.
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13 stellt Betätigung eines Dosierungszählers dar,
der mit dem Inhalator verwendet wird, und wie in 14 gezeigt
ist. Die Zählanzeige
wird durch zwei Räder 112, 114 gebildet.
Beide Räder weisen
einen verzahnten Scheibenabschnitt und eine glatte Scheibe auf,
wobei die glatte Scheibe von Rad 112 Zahlen 00 bis 20 aufweist
und Rad 114 Zahlen 0 bis 9 aufweist. Wenn die Räder durch
Fenster 116 zusammen gesehen werden, kann die Anzeige jede
Zahl von 000 bis 209 darstellen. Typischerweise wird die Anzeige
als eine Angabe für
Dosierungen benutzt, die für
den Patienten verbleiben, das heißt, die Anzeige beginnt zum
Beispiel mit 200 und zählt rückwärts bis
000.
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Rad 114 wird
durch die Wirkung eines flexiblen Hebels 118 gedreht, welcher
auf die auf dem Rad 114 angeformten Klinken- bzw. Sperrzähne wirkt. Eine
umgekehrte Be wegung wird durch die Wirkung einer federnden Sperrklinke 120 verhindert,
die gegen die gleichen Sperrzähne
wirkt.
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Hebel 118 weist
eine Stiftausbildung 122 auf, welche mit Joch 56 in
Eingriff steht. Wenn die Inhalatorvorrichtung betätigt und
rückgestellt
wird, bewegt sich der Behälter 24 zunächst nach
unten, dann nach oben. Dieser Vorgang bewirkt eine Bewegung des Hebels 118,
welcher Rad 114 dreht, wodurch die Zählanzeige um eine Einheit verändert wird.
Die Konstruktion gewährleistet,
dass eine Zählung
um dann erfolgt, wenn von dem Benutzer eine Dosierung entnommen
wird. In dem Fall, dass die Mundstückabdeckung 16 geöffnet und
geschlossen wird, ohne dass eine Dosierung entnommen wird, wird
der Behälter 24 nicht
nach unten bewegt, und deshalb wird der Zähler nicht betätigt werden.
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Die
glatte Scheibe von Rad 114 weist eine einzelne hervorstehende
Ausbildung 124 auf, welche für den Eingriff in die in Rad 112 eingeformten
Zähne ausgestaltet
ist. Diese Ausbildung bewirkt einmal pro Umdrehung, dass Rad 112 seine
Stellung um eine einzelne Zählung
weiterschaltet bzw. verändert.
Somit kann sich Rad 114 zum Beispiel von 0 auf 9 ändern, Rad 112 von
17 auf 16 ändern,
und die Anzeige würde
sich von 170 auf 169 verstellen.
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Ein
federnder Hebel 126 ist zum Eingriff in Zahlausbildungen 128 in
Rad 112 vorgesehen, um eine „Spenklinken"-Wirkung zu schaffen,
wobei das Rad in seiner korrekten Ausrichtung jederzeit gehalten
wird, außer
wenn es mit dem Rad 114 in Eingriff steht und von diesem
angetrieben wird.
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Alle
Ausgestaltungen des Zählers
sind in einer einzelnen Komponente aus Kunststoffmaterial eingeformt,
wobei somit ein sehr einfacher Aufbau mit geringen Kosten geschaffen
ist.
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14 stellt
dar, wie ein durch Atem betätigter
MDI gemäß der Erfindung
mit der Betätigungsvorrichtung,
die aus wenigen separaten Bauteilen besteht, hergestellt werden
könnte. 14 ist
eine Explosionsdarstellung eines typischen durch Atem betätigten MDI's, welcher Folgendes
aufweist: einen Außenkörper 150,
Vorspannungseinrichtung 22, Behälter 24, ein Joch 78 mit
einem hervorstehenden Schenkel 152, ein Mundstückelement 154,
Vorspannungseinrichtung 50, einen Betätigungsabschnitt 158,
ein unteres Deckelteil 160 und eine Mundstückabdeckung 16.
Der Betätigungsabschnitt 158 ist
in einem Stück
geformt, um sowohl Gelenke 46 und 48, Stößel 52,
Welle 44 und Flügel 40 aufzunehmen.
Die Herstellung von Mehrfachteilen der Betätigungsvorrichtung durch Formen
bzw. Spritzgießen
aus Kunststoffmaterial als ein einstückiger Betätigungsabschnitt 158 vereinfacht
einen Zusammenbau des durch Atem betätigten MDI und reduziert Kosten.
Antriebsstiftausbildung 104 ist auf einer inneren Wand der
Mundstückabdeckung 16 vorgesehen,
wobei Antriebsstift 110 an der korrespondierenden Position auf
der gegenüberliegenden
inneren Wand der Abdeckung 16 vorgesehen ist.
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Es
ist für
einen Fachmann offensichtlich, dass die gleiche Wirkung von Zählern von
unterschiedlichem physikalischen Aufbau erzielt werden könnte, welche
zum Beispiel konzentrische Anzeigeräder oder zylindrische Anzeigeräder aufweisen,
die unterschiedliche Benutzervorteile in Bezug auf die Größe der Anzeigezahlen,
der Größe des Zählerpakets
und der Anzahl von Bauteilen schaffen.
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Ebenfalls
ist es für
einen Fachmann offensichtlich, dass die Betätigungsvorrichtung 42 wie oben
beschrieben an verschiedenen Stellen innerhalb des Außenkörpers 10 angeordnet
werden kann, zum Beispiel über
dem Behälter 24,
innerhalb der Vorspanneinrichtung 22, oder längs des
Behälters 24.
Die Betätigungsvorrichtung
kann auch die Hauptfeder 22 durch Verwendung von Stößeln, Hebeln oder
anderen Gestängen
bzw. Gelenken freigeben, wie leicht erkennbar ist. Der Flügel 40 könnte auch
irgendwo unabhängig
angeordnet werden und mit den beiden Sprungwerkgelenken durch andere
Einrichtungen als Stößel 52 verbunden
sein. Das obere Ende von Gelenk 46 könnte von einem flexiblen Arm getragen
sein, der ähnlich
zu dem Arm ist, welcher mit dem oberen Ende von Gelenk 48 verbunden
ist, und in einem solchen Fall könnte
die Verbindung zum Behälter 24 durch
einen Stößel oder
ein anderes mechanisches Verbindungsglied bestehen.