(12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13) B1

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13) B1 U rząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia (22) Data zgłoszenia: (51) IntCl6. A01M 15/00 A61M 11/04 (54) Sposób stabilizacji termicznej oraz rozkładu wielkości kropel aerozoli ciekłych (73) Uprawniony z patentu: SECURA Nova Sp z o.o., Warszawa, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 09/97 (72) Tw órcy wynalazku: Leon Gradoń, Warszawa, PL Jacek Bodasinski, Warszawa, PL Tomasz Ciach, Warszawa, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 10/99 (74) Pełnomocnik: Kwiatkowski Stanisław M., Biuro Patentowe PL B1 1. Sposób stabilizacji termicznej oraz rozkładu wielkości kropel aerozoli ciekłych w procesie wytwarzania aerozolu, zawierającym fazę rozproszoną i fazę rozpraszającą w generatorze aerozolu, przez podgrzewanie, znamienny tym, że czynnik gazowy fazy rozpraszającej, przed wytworzeniem aerozolu przepuszcza się pod ciśnieniem przez podgrzewaną ciecz nawilżającą w zamkniętym zbiorniku (2), w którym wstępnie się podgrzewa i nasyca parą wodną, po czym podgrzany i nasycony parą wodną czynnik gazowy fazy rozpraszającej wprowadza się pod ciśnieniem do generatora aerozolu (4), w którym wraz z ciekłą fazą rozproszoną, wytwarza się ciśnieniowo ciekły aerozol, natomiast temperaturę wytwarzanego aerozolu ciekłego, ustala się za pomocą temperatury cieczy nawilżającej i/lub czasu przepuszczania czynnika gazowego fazy rozpraszającej przez ciecz nawilżającą. Fig. 1

2 Sposób stabilizacji termicznej oraz rozkładu wielkości kropel aerozoli ciekłych Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób stabilizacji termicznej oraz rozkładu wielkości kropel aerozoli ciekłych w procesie wytwarzania aerozolu, zawierającym fazę rozproszoną i fazę rozpraszającą w generatorze aerozolu, przez podgrzewanie, znamienny tym, że czynnik gazowy fazy rozpraszającej, przed wytworzeniem aerozolu przepuszcza się pod ciśnieniem przez podgrzewaną ciecz nawilżającą w zamkniętym zbiorniku (2), w którym wstępnie się podgrzewa i nasyca parą wodną, po czym podgrzany i nasycony parą wodną czynnik gazowy fazy rozpraszającej wprowadza się pod ciśnieniem do generatora aerozolu (4), w którym wraz z ciekłą fazą rozproszoną, wytwarza się ciśnieniowo ciekły aerozol, natomiast temperaturę wytwarzanego aerozolu ciekłego, ustala się za pomocą temperatury cieczy nawilżającej i/lub czasu przepuszczania czynnika gazowego fazy rozpraszającej przez ciecz nawilżającą. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czynnik gazowy fazy rozpuszczającej stanowi powietrze. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czynnik gazowy fazy rozpraszającej podaje się ciśnieniowo, ze sprężarki (1) poprzez bełkotkę (3). 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w zbiorniku (5) generatora aerozolu (4) umieszcza się ciekły preparat do inhalacji. 5. Sposób stabilizacji termicznej oraz rozkładu wielkości kropel aerozoli ciekłych zawierający fazę rozproszoną i fazę rozpraszającą w generatorze aerozolu, przez podgrzewanie, znamienny tym, że wygenerowany aerozol w generatorze aerozolu (4) miesza się z gazowym czynnikiem transportującym aerozol, który przepuszcza się pod ciśnieniem przez podgrzewaną ciecz nawilżającą w zamkniętym zbiorniku (2), w którym wstępnie się podgrzewa i nasyca parą wodną do temperatury wymaganej przez temperaturę generowanego aerozolu ciekłego. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że temperaturę wytwarzanego aerozolu, ustala się za pomocą temperatury cieczy nawilżającej i/lub czasu przepuszczania czynnika gazowego transportującego aerozol, przez ciecz nawilżającą. 7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że czynnik gazowy transportujący aerozol stanowi powietrze. 8. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że czynnik gazowy transportujący aerozol poddaje się ciśnieniowo ze sprężarki (1) poprzez bełkotkę (3). 9. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że aerozol ciekły wytwarza się w generatorze aerozolu (4), który stanowi generator ultradźwiękowy. 10. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że w generatorze aerozolu (4) wytwarza się aerozol ciekły zawierający preparat do inhalacji. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób stabilizacji termicznej oraz rozkładu wielkości kropel aerozoli ciekłych, stosowany zwłaszcza w lecznictwie, nawilżaniu powietrza i innych gazów technicznych. W szeregu znanych procesach technologicznych oraz w procesach ochrony środowiska i kondycjonowaniu powietrza a przede wszystkim w aerozoloterapii stosuje się układ dwufazowy, w którym fazą rozpraszającą jest gaz, najczęściej powietrze, a fazę rozproszoną stanowią krople cieczy, najczęściej wody. Układy takie stosuje się w nawilżaniu i suszeniu powietrza, absorberach, skruberach do filtracji powietrza oraz w podawaniu leków drogą wziewną t.zw. inhalacjach. Czysta woda, bądź woda jako rozpuszczalnik z rozpuszczoną substancją lub zawiesina fazy

3 Korzystnie jest, jeśli czynnik gazowy fazy rozpraszającej stanowi powietrze i podaje się ciśnieniowo, ze sprężarki poprzez bełkotkę oraz, jeśli w zbiorniku generatora aerozolu umieszcza się ciekły preparat do inhalacji. W innym sposobie według wynalazku w procesie wytwarzania aerozolu, zawierającym fazę rozproszoną i fazę rozpraszającą, stosuje się generator aerozolu oraz czynnik grzewczy. Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że wygenerowany aerozol w generatorze aerozolu miesza się z gazowym czynnikiem transportującym aerozol, który przepuszcza się pod ciśnieniem przez podgrzaną ciecz nawilżającą w zamkniętym zbiorniku, w którym wstępnie się podgrzewa i nasyca parą wodną do temperatury wymaganej przez temperaturę generowanego aerozolu ciekłego. Korzystnie jest, w innym sposobie według wynalazku, jeśli temperaturę wytwarzanego aerozolu, ustala się za pomocą temperatury cieczy nawilżającej i/lub czasu przepuszczania czynnika gazowego transportującego aerozol przez ciecz nawilżającą. Ponadto, jeśli czynnik gazowy transportujący ciecz, stanowi powietrze i podaje się pod ciśnieniowo ze sprężarki poprzez bełkotkę oraz, jeśli aerozol ciekły wytwarza się w generatorze aerozolu, stanowiącym generator ultradźwiękowy, w którym wytwarza się aerozol ciekły zawierający preparat do inhalacji... Zgodnie z wynalazkami sposób umożliwia wytwarzanie aerozolu podgrzanego do wymaganej temperatury oraz zachowanie pierwotnego rozkładu wielkości kropel aerozolu. W sposobie według wynalazków, wygenerowany aerozol w postaci cząstek o rozmiarach mikronowych i podmikronowych, który po dostaniu się do układu oddechowego z wdychanym powietrzem, z wysoką skutecznością deponuje się w drzewie oskrzelowym. Wilgotne i ogrzane powietrze powoduje, że preparat do inhalacji nie ulega odparowaniu przez co nie następuje ochłodzenie płuc i związany z tym kaszel oraz skurcz oskrzeli. Przykład stosowania sposobu jest bliżej objaśniony w oparciu o rysunek, który na fig. 1, przedstawia urządzenie do realizacji sposobu stabilizacji i rozkładu wielkości kropel aerozolu preparatu do inhalacji, wytwarzanych pod ciśnieniem w ujęciu schematycznym, zaś na fig. 2, urządzenie do wytwarzania kropel aerozolu ultradźwiękowo z czynnikiem transportującym aerozol według innego sposobu, w ujęciu schematycznym. Jak pokazano na fig. 1 rysunku, sposób polega na tym, że czynnik gazowy fazy rozpraszającej, stanowiący powietrze, pobierany z otoczenia, podaje się ciśnieniowo przez sprężarkę 1 do zbiornika 2, w którym znajduje się woda o określonej wysokości h podgrzewana do temperatury w zakresie od 50 do 80 stopni Celsjusza. Powietrze przechodzi przez bełkotkę 3, która wytwarza w wodzie małe pęcherze powietrza dla osiągnięcia dużej powierzchni kontaktu z wodą. Powietrze po przejściu przez warstwę ogrzanej wody ogrzewa się i nawilża do stanu nasycenia. Po przejściu przez wodę powietrze kierowane jest do generatora aerozolu 4, w którym prowadzi się proces wytwarzania aerozolu ciekłego, zawierającego fazę rozproszoną i fazę rozpraszającą. Ciecz stanowiąca, preparat do inhalacji, jako główny składnik wytwarzania aerozolu znajduje się w zbiorniku 5 generatora aerozolu 4. Pod wpływem przepływającego przez dyszę 6 ogrzanego i nasyconego parą wodną powietrza, ciecz podciągana jest do dyszy 6 i tu rozrywana na krople. Wychodzący z generatora aerozol nie odparowuje, bowiem zawieszony jest w nasyconym wilgocią powietrzu i ma wymaganą temperaturę, stabilizowaną temperaturą wody w zbiorniku 2 i czasem przepuszczania powietrza przez wodę. W badanym urządzeniu przedstawionym na fig. 1 rysunku, powietrze o temperaturze pokojowej 25 stopni Celsjusza, tłoczono poprzez warstwę wody o wysokości 12 cm i temperaturze 70 stopni Celsjusza. Generowany aerozol miał temperaturę 37 stopni Celsjusza, zbliżoną do temperatury ciała. Rozkład rozmiarów generowanych kropel nie zmienił się w stosunku do tego jaki miał aerozol na wyjściu z generatora. W innym sposobie w urządzeniu pokazanym na fig. 2 rysunku, czynnik gazowy transportujący aerozol, stanowiący powietrze pobierany z otoczenia podaje się przez sprężarkę 1 do zbiornika 2, w którym znajduje się woda o określonej wysokości h podgrzewana do temperatury w zakresie od 50 do 80 stopni Celsjusza. Powietrze przechodzi przez bełkotkę 3, która wytwarza w wodzie małe pęcherze powietrza dla osiągnięcia dużej powierzchni kontaktu z wodą. Powietrze po przejściu przez warstwę ogrzanej wody ogrzewa się i nawilża do stanu nasycenia. Po przejściu przez wodę powietrze kierowane jest do generatora aerozolu 4, w którym prowadzony

4 wodnej, rozprasza się do powietrza różnymi metodami np. metodą ciśnieniową przez wyciskanie cieczy pod dużym ciśnieniem przez małe otwory, przez rozbijanie warstwy cieczy fałami ultradźwiękowymi lub też eżektorowo w dyszy pneumatycznej. Ze względu na potrzebę dużego rozwinięcia powierzchni dyspergowanej fazy ciekłej istnieje potrzeba otrzymywania małych kropel cieczy o średnicach rzędu mikronów. Zespół kropel cieczy o rozmiarach mikronowych, rozproszonych w powietrzu o naturalnej wilgotności ulega szybkiemu odparowaniu, co zmniejsza czas trwania i tym bardziej im mniejsze są krople. W procesach tych niemożliwe jest zachowanie pierwotnego rozkładu wielkości kropel jak również ze względu na własności procesu wytwarzany aerozol nie ma odpowiednio wysokiej temperatury, bowiem użycie podwyższonej temperatury powoduje zwiększenie szybkości parowania. Zwiększenie temperatury aerozolu jest szczególnie wymagane w aerozoloterapii, gdzie ważne jest podawanie leku w postaci aerozolu o określonej temperaturze, najkorzystniej o temperaturze około 37 stopni Celsjusza. Aby uzyskać właściwy skutek terapeutyczny krople cieczy powinny mieć rozmiar odpowiadający tzw. frakcji respirabilnej t.zn. w zakresie 0,5 do 10 μm. Tak małe krople zawieszone we wdychanym powietrzu ulegają odparowaniu, co powoduje, że zmniejszają się rozmiary kropel i jednocześnie układ dwufazowy ulega ochłodzeniu. Powodowane jest to dużym ciepłem parowania wody, która pobiera ciepło na odparowanie od otaczającego krople cieczy powietrza. W badanym urządzeniu zastosowano atmosferyczne powietrze o temperaturze 25 stopni Celsjusza, a temperaturę aerozolu utrzymano 19 stopni Celsjusza. Okazało się, że krople aerozolu zostały odparowane całkowicie w odległości 10 cm od wyjścia z generatora aerozolu. Próba przeciwdziałania temu zjawisku przez podgrzewanie cieczy np. leku w naczyniu z którego generowany jest aerozol opisana jest w polskim prawie ochronnym na wzór użytkowy nr Ru Jednakże podgrzewanie cieczy a zwłaszcza leku ograniczone jest jego wytrzymałością termiczną i np. ciecz ogrzana do temperatury około 50 stopni Celsjusza i tak schładza się przez odparowanie do temperatury poniżej 30 stopni Celsjusza. W innym znanym sposobie wygenerowany aerozol ogrzewa się przeponowo. Ze względu na małe współczynniki wnikania ciepła do powietrza, wymaga to dużej mocy grzania i nie eliminuje odparowania kropel cieczy. Znany z polskiego opisu patentowego nr inhalator zaopatrzony jest grzałką elektryczną umieszczoną w przestrzeni organicznej ściankami zbiornika wewnętrznego i ściankami zbiornika zewnętrznego, połączoną z termostatem i zasilaczem. W zbiorniku wewnętrznym umieszcza się niezbędną ilość preparatu do inhalacji oraz cieczy, zwłaszcza wody, ogrzewając ją do temperatury w zakresie od 38 do 50 stopni Celsjusza. W temperaturze tej woda paruje, a jej ulatniające się, małe cząsteczki porywają cząsteczki preparatu do inhalacji i doprowadzane przez otwory w pokrywie cząsteczki powietrza głęboko wnikają do dróg oddechowych. W rozwiązaniu tym, aerozol nie jest generowany, a jedynie odparowywany lek, w którym molekuły leku przechodzą z fazy ciekłej do fazy parowej. Leki, zwłaszcza przeciwastmatyczne są to chemicznie złożone struktury wrażliwe na temperaturę. Ogrzewanie ich do odparowania jest niebezpieczne ze względu na możliwość destrukcji termicznej molekuł. Takie rozwiązanie można w uproszczeniu porównać do wkraplania olejków eterycznych na gorącą wodę i wdychania oparów. Znane są również sposoby generowania aerozoli ciekłych w generatorach pneumatycznych, ultradźwiękowych i innych. W sposobie według wynalazku w procesie wytwarzania aerozolu, zawierającym fazę rozproszoną i fazę rozpraszającą, stosuje się generator aerozolu oraz czynnik grzewczy. Sposób według wynalazku, charakteryzuje się tym, że czynnik gazowy fazy rozpraszającej, przed wytworzeniem aerozolu przepuszcza się pod ciśnieniem przez podgrzewaną ciecz nawilżającą w zamkniętym zbiorniku, w którym wstępnie się podgrzewa i nasyca parą wodną, po czym podgrzany i nasycony parą wodną czynnik gazowy fazy rozpraszającej wprowadza się pod ciśnieniem do generatora aerozolu w którym wraz z ciekłą fazą rozproszoną, wytwarza się ciśnieniowo ciekły aerozol, natomiast temperaturę wytwarzanego aerozolu ciekłego, ustala się za pomocą temperatury cieczy nawilżającej i/lub czasu przepuszczania czynnika gazowego fazy rozpraszającej przez ciecz nawilżającą.

5 jest proces wytwarzania aerozolu metodą ultradźwiękową. Ciecz stanowiąca preparat do inhalacji, jako główny składnik aerozolu znajduje się w zbiorniku 5. Pod wpływem drgań ultradźwiękowych ciecz w zbiorniku 5 rozdrabniana jest na krople i mieszana z czynnikiem gazowym transportującym aerozol, podgrzanym wstępnie i nasyconym parą wodną do temperatury wymaganej temperatury aerozolu. Wychodzący z generatora 4 aerozol nie odparowuje, bowiem zawieszony jest w nasyconym wilgocią powietrzu i ma wymaganą temperaturę, stabilizowaną temperaturą wody w zbiorniku 2 i czasem przepuszczania powietrza przez wodę w zbiorniku 2.

6 Fig.1 Fig.2 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.