CN111655324A - 鼻内施用装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了用于向患者鼻内施用药物的装置，其包括：手持单元，该手持单元包括用于由操作者保持的握持部分、具有喷雾设备和喷嘴的喷头；控制单元，该控制单元经由至少一根连接管联接至手持单元；以及一个或多个容器，其用于容纳药物。该至少一根连接管可以是足够柔性的，以便能够易于操纵手持单元，并且是足够刚性的，以防止在药物从容器输送到手持单元时由于内部压力而导致管变宽。

Description

鼻内施用装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年12月11日提交的美国临时专利申请第62/596,967号的较早提交日期的权益，其公开内容在此通过引用以其整体并入。
技术领域
本公开涉及用于为患者特别是畜牧动物进行疫苗接种的疫苗接种装置，并且更具体地涉及用于为大量的饲养和陪伴动物，诸如猪、牛、绵羊、山羊、马、家禽、猫、狗或包括鱼类在内的水生物种进行疫苗接种的自动鼻内疫苗接种装置。
背景技术
在畜牧业中，出于各种原因，通常必须向动物施用药物等物质。通常，每个生产者必须处置大量动物。处置通常可能需要给每只动物注射通常为液体形式的多种药物。这样的药物可包括各种抗原、药剂和/或其他成分，药品、疫苗、激素、食品补充剂等(以下通常称为“药物”)。施用此类药物通常包括使用施用装置，诸如注射器或灌药单元，从中手动地或自动地将药物剂量施用给动物。这种类型的施用通常包括手动致动或泵送药物装置以将药物输送给动物。
当处置大量动物时(例如，通过手动致动的针头装置)，操作者可能会感到疲劳。这可能会导致许多故障，例如：(i)操作者意外自我注射；(ii)在针头尚未刺入患者皮肤或尚未刺入所需深度时就施用药物剂量；(iii)在从患者身上拔下针头后施用药物剂量；(iv)仅施用所需剂量的一部分；(v)以非最佳的方向将针头插入患者体内；和/或(vi)向同一个体施用重复剂量，等等。因而，已经开发出多种装置以试图减轻和克服使用针头注射的一些潜在故障，例如通过鼻内施用。
鼻内施用允许通过粘膜组织将药物直接引入粘膜免疫系统。这种鼻内药物可以使用喷雾器施用，喷雾器以小液滴的形式施用药物。这种输送形式促进了细胞和体液免疫反应两者的发展，因此可以预防疾病。
一些活病毒疫苗的致病性太高，无法用作免疫原，而灭活病毒的疫苗接种可能效率较低，并可能产生不良副作用，诸如注射部位的炎症反应。可以通过使抗原附着到动物的粘膜表面上而在鼻内输送此类疫苗。抗原在粘膜表面上的附着可能取决于颗粒大小、抗原穿透粘膜组织的深度以及进入鼻锥的距离。进一步表明，局部抗体系统和干扰素产生机制在鼻通道膜的感染的主要部位起作用(参见，例如，美国专利4,132,775)。因此，鼻内施用接种疫苗已成为灭活病毒和减毒活疫苗的首选施用途径。
已经开发出一些尝试解决鼻内施用的现有技术装置。例如，美国专利第5,053,022号公开了一种用于马的鼻内疫苗接种装置，该装置包括：锥形中空柔性管，该锥形中空柔性管足够长以到达马的扁桃体组织并适于接收注射器；和阻挡装置，该阻挡装置允许该柔性装置穿过，直到达到鼻锥的较宽部分为止。
WO 2001/021151公开了使用鼻内输送装置施用一剂量的非活流感病毒抗原，该鼻内输送装置包括具有螺旋通道的顶端，当在柱塞上施加压力时该螺旋通道引起喷雾产生。
美国专利第7,296,566号公开了一种具有喷嘴的注射器，该喷嘴用于将液体物质输送到鼻道。美国专利第8,499,721号公开了一种用于禽类的鼻内疫苗接种装置，其包括喙接收空隙，将禽类的喙布置在其中，以从与喙接收空隙连接的流体通道接收流体。
WI 2010/060462公开了一种用于鼻内施用药物组分的设备，该设备包括用于插入动物鼻腔中的插管。
然而，这些其他已知的鼻腔输送装置具有各种缺点。例如，许多装置是固定的，需要繁琐的操作，单剂量能力等。动物物种之间鼻道长度的解剖学变化可能需要根据物种或动物大小使用不同的喷嘴尺寸和长度。另外，插管和其他插入装置会产生对鼻道的过度物理刺激。除了引起动物的意外移动外(这可能导致动物或操作者受伤)，这还可能会损坏鼻粘膜并引起感染。已知装置的另一个缺点是施用后可能保留在装置中的剂量的量(也称为“死体积”)。这种“死体积”使得难以确定实际施用于动物的药物剂量。
因此，持续需要改进的注射器装置，诸如用于快速有效地注射大量动物的装置，及其使用方法。
发明内容
本文描述了用于向患者(诸如猪、家禽、鱼类、绵羊、山羊、马、牛、狗、猫等)鼻内施用一种或多种药物的改进的鼻内施用装置的实施例。该施用装置可用于以快速有效的方式向大量动物施用药物，以防止和/或减少操作者的错误，操作者的疲劳和注射故障。
因此，在一些实施例中，一种鼻内施用装置，包括：手持部分，该手持部分包括由操作者握持的握持部分，以及喷头，该喷头包括喷雾设备和喷嘴；控制单元，该控制单元经由至少一根连接管联接至手持单元；以及一个或多个容器，以容纳与控制单元流体联接的药物。控制单元可以包括一个或多个泵。该至少一根连接管可以足够柔性以使得可以容易地操纵手持单元，并且可以足够刚性以防止当药物从容器传递到手持单元时由于内部压力而导致管变宽。
在代表性实施例中，一种鼻内施用装置可包括：喷头，该喷头具有单个喷雾设备和喷嘴；和一个或多个剂量室，该剂量室流体地联接至喷雾设备。在一些实施例中，该施用装置还可包括一个或多个药物容器，每个药物容器都联接至相应的剂量室。在一些实施例中，可以使用一个或多个柔性连接管来联接剂量室和药物容器，并且柔性连接管可以被配置成在药物通过它们时抵抗变宽。
在另一代表性实施例中，一种鼻内施用装置可包括喷头，该喷头具有与第一喷嘴流体联接的第一喷雾设备装置以及与第二喷嘴流体联接的第二喷雾设备。第一喷雾设备和第一喷嘴可以相对于第二喷雾设备和第二喷嘴移动，使得它们之间的距离可以根据患者的解剖学考虑事项而变化。在一些实施例中，第一喷雾设备可以流体联接至第一剂量室，第二喷雾设备可以流体联接至第二剂量室。在其他实施例中，第一喷雾设备和第二喷雾设备两者都可以联接至单个计量室。在一些实施例中，该施用装置还可包括两个或更多个药物容器，每个药物容器都联接至相应的剂量室。在一些实施例中，每个剂量室都联接到相应的泵，该泵被配置成将药物从剂量室泵送到喷雾设备。
在一些实施例中，该施用装置被配置成施用单一药物。在其他实施方式中，该施用装置被配置成施用多种药物。在一些实施例中，通过手动致动该施用装置(例如，通过拉动触发器)来施用药物。在其他实施例中，可以在将喷头插入患者鼻腔内的选定深度时自动地施用药物。
在另一代表性实施例中，一种鼻内施用装置可包括：手持单元，该手持单元包括握持部分、具有喷雾设备以及喷嘴的喷头；一个或多个剂量室，该剂量室流体地联接至所述喷雾设备；和控制单元，该控制单元联接至一个或多个药物容器；至少一个柔性连接管，该柔性连接管流体地联接手持单元和控制单元，该柔性连接管被配置成在药物从中穿过时抵抗变宽；至少一个泵，该泵被配置成将药物从控制单元泵送至手持单元；一个或多个温度控制单元，该温度控制单元操作性地联接至药物容器；一个或多个控制面板，该控制面板被配置成确定和显示与施用过程相关的信息，并且可选地将实时数据传输给远程装置；以及故障识别装置，该故障识别装置被配置成识别该施用装置的故障。
通过以下参考附图进行的详细描述，本公开的前述和其他目的、特征和优点将变得更加明显。
附图说明
图1是示例性鼻内施用装置的手持单元的透视图。
图2是示例性鼻内施用装置的控制单元的透视图。
图3是示例性鼻内施用装置的药物容器的透视图。
图4是示例性鼻内施用装置的手持单元的立面侧视图。
图5是图4的手持单元的横截面图。
图6是图4的手持单元的顶端部分的放大、横截面图。
图7-8是图4的手持单元的顶端部分的分解图。
图9是示例性鼻内施用装置的控制单元的透视图。
图10是移除了侧面板以示出阀组件的图9的控制单元的局部分解透视图。
图11是图9的控制单元的横截面侧视图。
图12是示例性鼻内施用装置的阀组件的透视图。
图13是图12的阀组件的立面侧视图。
图14是沿图13中的线A-A截取的横截面侧视图。
图15-16是示例性鼻内施用装置的控制单元的透视图。
图17是示例性鼻内施用装置的手持单元的立面侧视图。
图18是正用于将药物在鼻内施用给动物的图17的手持单元的立面侧视图。
图19是正用于将药物在鼻内施用给动物的示例性鼻内装置的手持单元的立面侧视图。
具体实施方式
I.定义
为了本说明，本文描述了本公开的实施例的某些方面、优点和新颖特征。所公开的方法、设备和系统不应以任何方式解释为限制性的。相反，本公开仅针对单独的以及以彼此的各种组合和子组合的方式的各种公开的实施例的所有新颖的和非显而易见的特征和方面。方法、设备和系统不限于任何特定方面或特征或其组合，所公开的实施例也不要求存在任何一个或多个特定的优点或待解决的问题。
尽管为了方便呈现以特定的顺序次序描述了一些公开的实施例的操作，但是应理解，这种描述方式包括重新排列，除非下面阐述的特定语言要求特定的次序。例如，顺序描述的操作在某些情况下可以重新排列或同时执行。此外，为了简单起见，附图可能未示出可以将所公开的方法与其他方法结合使用的各种方式。另外，本说明书有时使用诸如“提供”或“实现”之类的术语来描述所公开的方法。这些术语是所执行的实际操作的高级抽象。对应于这些术语的实际操作可以根据特定的实施方式而变化，并且本领域普通技术人员可以容易地辨别。
本申请和权利要求书中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数形式，除非上下文另外明确指出。另外，术语“包括…”是指“包含…”。此外，术语“联接”通常是指物理、机械、化学、磁性和/或电联接或链接，并且在没有特定的相反语言的情况下，不排除所联接或相关联的物品之间存在中间元件。
本文中使用的术语“近侧”是指装置的更靠近使用者且更远离施用部位的位置、方向或部分。本文中使用的术语“远侧”是指装置的更远离使用者且更靠近施用部位的位置、方向或部分。因此，例如，装置的近侧运动是该装置远离施用部位并朝向使用者的运动(例如，远离患者身体)，而装置的远侧运动是该装置远离使用者并朝向施用部位的运动(例如，进入患者身体)。除非另外明确定义，否则术语“纵向”和“轴向”都是指沿近侧和远侧方向延伸的轴线。
在本说明书中，可以使用某些术语，诸如“向上”、“向下”、“上”、“下”、“水平”、“竖直”、“左”、“右”等。这些术语在适用时用于在处理相对关系时提供一些清晰的描述。但是，这些术语并不旨在暗示绝对的关系、位置和/或方向。例如，对于一个物体而言，只需将物体翻转过来，“上”表面就可以变成“下”表面。尽管如此，它仍然是同一物体。
本文中使用的术语“约”是指所列值和在所列值的10％以内的任何值。例如，“约100度”表示90-110度之间的任何值(包括90和110度)。
本文中使用的术语“药物”是指需要施用于患者的任何物质，并且包括例如抗生素、疫苗、激素、食物补充剂、油、维生素、矿物质等。在一些实施例中，药物为液体形式。在其他实施例中，药物可以是粉末形式，并且可以在两个或更多个容器内或在被放置在其中之前与一种或多种溶剂混合。
II.示例性实施例
本文公开了一种可用于在鼻内对患者施用一种或多种药物的鼻内施用装置的实施例，以及使用该装置的方法。
鼻内施用装置能够向患者施用所需剂量的药物。剂量可以是任何所需量的药物或所需量的药物组合，并且不一定需要用于治疗患者。示例性药物可以包括预防性组分，诸如疫苗，治疗性组分，诸如药物，和/或具有研究或医学意义的组分，诸如蛋白质、核酸、免疫原、活的或灭活的病毒、重组的活病毒、冷适应的活病毒、减毒活病毒和/或佐剂。药物也可以是或包含用于输送或有效性的其他物质。在一些实施例中，药物可以包含物种特异性组分，诸如冷适应的活马流感病毒，其：(i)仅在一定温度范围内复制；(ii)在组织培养细胞中不形成噬菌斑；和/或(iii)具有一定的表型。
鼻内施药的优点包括：直接进入血流；避免肝脏首过代谢；生物利用度；施用的简便性；以及靠近中枢神经系统。可以鼻内输送多种药物，包括但不限于：局部麻醉药，镇静药，催眠药，止痛药，氯胺酮，鸦片制剂，胰高血糖素，疫苗，抗恶心和晕车药，抗组胺药，降压药，精神活性药，抗生素和激素。
图1至图3示出了示例性鼻内施用装置的部件。在某些实施例中，鼻内施用装置可用于向多种动物施用药物(包括预防性和/或治疗性的)。装置的部件(例如，喷嘴)可以按大小调整尺寸，以用于不同大小的患者，包括未成熟的、幼小的或婴儿的动物。
某些公开的实施例包括：(a)手持单元100；基座或控制单元200，其通过至少一个连接管202(参见例如图15)与手持单元相关联；以及至少一个容器300，其可拆卸地附接在控制单元200和/或手持单元100上，或者通过一个或多个连接管与之连接。一个或多个连接管202可以足够柔性以允许使用者操纵手持单元100和控制单元200，并且足够刚性以防止连接管在将药物从容器300或控制单元200传送至手持单元时由于内部压力而变宽。管的变宽会导致药物剂量不正确。至少在WO 2018/203203中可以找到柔性连接管的更多细节，该文献通过引用以其整体并入。
在一些实施例中，控制单元200可以被配置成由使用者佩戴，例如佩戴在皮带上，佩戴在腰包、背心或手提包中。在这些实施例中，连接管202可以足够柔性以允许使用者在任何方向上移动手持单元100，足够长以允许使用者完全伸出握住手持单元100的他/她的手臂，并且足够刚性(即不可膨胀和不可变形)以防止由于药物通过管而引起的压力导致管变宽。压力变化有可能使在药物施用期间缺乏足够刚性的管变形，这可能导致药物的剂量不准确或泵送动作和向动物施用药物之间的延迟。在一些实施例中，连接管可以在所有方向上弯曲并且可以承受扭曲。在一些实施例中，连接管在弯曲、扭曲、延伸或以其他方式变形之后可以弹性地恢复其原始形状。例如，管的外径的尺寸通常可以是大约1mm至10mm，更通常是大约4mm至5mm。内径通常可以是大约1mm至5mm，并且更通常是大约2mm至3mm。在一些实施例中，管可以由聚酰胺形成。在一些实施例中，管还可包括弹簧，该弹簧允许管在所有方向上具有柔性，同时抵抗管的膨胀。弹簧可以在管的外部、在管的内部和/或与管整体形成。
在一些实施例中，连接管的刚性是通过将壳体与弹性管结合使用来实现的。在一些实施例中，壳体可以单独地形成并且可以包裹在弹性管周围或放置在管内。在其他实施例中，壳体可以与管整体地形成。在另外的其他实施例中，弹性管可以由具有能够承受由内部通过的流体所施加的力的刚性的材料形成。
在一些实施例中，可以通过激光切割不锈钢来制造连接管202，以产生具有允许管为柔性同时防止管的径向膨胀的设计的整体链接件。一旦进行激光切割，就将所得的激光切割的钢管安装到由聚合物或弹性材料制成的柔性管上，或涂上这种材料。
现在参考图4和图5，手持单元100包括：握持部分102，其被操作者保持；和喷头104，其包括喷雾设备106和喷嘴108。喷雾设备106可以具有任何适当的形状，诸如直线或曲线形状。在一些实施例中，喷雾设备106可以是关于握持部分102固定的。在其他实施例中，喷雾设备104可以是关于握持部分102可移动和/或可伸缩的。在这些实施例中，在向后推动喷雾设备(例如，通过将喷嘴108按压到患者的鼻孔内)时，触发了将预定剂量的药物释放到患者的粘膜组织中。在一些实施例中，如图6至图8中所示，喷雾设备106可以使用鲁尔锁110联接至手持单元。
仍参考图6至图8，喷头104可以包括用于插入患者鼻孔的喷嘴108。喷嘴108可以包括硅树脂、橡胶或热塑性材料，并且可以被配置成：(i)配合并密封患者的鼻孔；(ii)防止药物散布到鼻孔外；(iii)将喷雾通过鼻孔引向内部组织，从而确保最大程度的粘膜暴露。
喷嘴108的外部形状可以根据要施用的药物和患者的解剖学考虑事项而实质性地变化，并且可以包括例如圆柱形或圆锥形构造。所示的实施例示出了锥形喷嘴；然而，在其他实施例中，喷嘴108可以具有基本均匀的圆柱形外部。喷嘴108的长度可以根据目标施用部位的位置而变化。为了对鼻腔较长和较窄的动物给药，喷嘴可以具有圆柱形外表面，该圆柱形外表面的半径在约1.0毫米至约10毫米的范围内，纵向长度在约70毫米至约180毫米的范围内。
在一些实施例中(参见例如图19)，鼻内施用装置的喷头104可包括两个喷雾设备，每个喷雾设备都联接到喷嘴，该喷嘴被配置成：(i)配合动物的鼻孔；(ii)防止喷雾散布到鼻孔外；和(iii)将喷雾通过鼻孔引导至内粘膜组织。两个喷雾设备之间的距离以及因此两个喷嘴之间的距离可以是可调节的，使得其可以根据动物鼻孔之间的距离而变化，从而确保最大的粘膜暴露和与所喷雾药物的接触。在特定实施例中，鼻内施用装置被配置为通过每个喷嘴施用不同的药物。如下面更详细地讨论的，喷头的实施例被配置为可移除的，使得它们可以被替换。例如，可以将两喷嘴的喷头替换为单喷嘴的喷头，以用于选定的动物。
取决于所选择的患者物种的所选择的应用或解剖学考虑事项，喷头104、喷嘴108和/或喷雾设备106可以由柔性材料或基本上刚性的材料制成。例如，可以选择基本上刚性的材料以用于牛科动物，牛科动物可以具有相对短且不复杂的鼻内通道，以将剂量输送到目标或剂量位置坐标。可替代地，可以选择更柔性的喷头、喷嘴和/或喷雾设备，以用于具有较长鼻内通道并且还可能具有盲鼻通道(例如鼻憩室)的马科动物，这可能不得不解决以将剂量输送到所需目标或剂量位置坐标的问题。
喷头104(包括喷嘴108和/或喷雾设备106)可以包括与待施用的药物相容并且不会降解的材料，使得药物不会因热、光、紫外线辐射而改变。例如，喷头可以包括玻璃，聚合材料，诸如聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、橡胶、硅树脂，和/或金属或合金。
在一些实施例中，如图8中所示，喷头104还可包括覆盖喷雾设备106的可动头112。可动头112可以可在伸出位置和缩回位置之间移动。在一些实施例中，可动头112向缩回位置的移动使药物能够穿过喷雾设备106(例如，通过打开与喷雾设备相关联的阀)。在这些实施例中，向后推动可动头112(例如，通过将其压入患者的鼻孔)，触发了将预定剂量的药物释放到患者的粘膜组织中。在一些实施例中，包括可动头112、喷雾设备106和喷嘴108在内的整个喷头104是可拆卸且可更换的单元，其可以联接至手持单元100。
在一些实施例中，最小剂量可以是约1mL至约1.5mL。在一些实施例中，最小剂量可以使用剂量推进剂通过鼻内施用装置“追加(chased)”。
通常，药物以液体形式(例如喷雾)施用。在一些实施例中，容器300设置有即用型液体药物。在其他实施例中，待施用的药物以干燥形式(例如作为喷雾粉末)施用。在这样的实施例中，药物以干燥形式保持在容器内。在另外的其他实施例中，容器300设置有需要在使用之前(例如，通过向其中添加水或其他溶剂)进行处理或制备的药物(例如，干燥或粉末形式)。因此，在一些实施例中，容器300可以在内部分成两个或更多个隔室，以容纳一种或多种粉末状药物和一种或多种溶剂。在施用药物之前，可以将该一种或多种溶剂与粉末混合以产生即用型药物。
在一些实施例中，容器300可以单独地形成，并且可以可移除地联接至控制单元200。在这些实施例中，容器在排空后可以重新填充，或者也可以用装满的容器替换。在其他实施例中，容器300可以整体地形成为手持单元100、控制单元200或两者的一部分，并且在排空时可以用合适的液体药物重新填充。在一些实施例中，容器300可以由刚性材料(例如，金属或刚性聚合物材料)制成。在其他实施例中，容器300可以由柔性材料(例如，塑料袋或柔性聚合物材料)制成。在一些实施例中，容器300可以是透明的或基本透明的，因而允许使用者看到内容物和其中的内容物水平。在其他实施例中，容器300可以是不透明的，例如，当它们容纳的药物是光敏的时。
在一些实施例中，每种药物都可以通过鼻内装置的手动致动来施用，例如，通过手动按压和/或拉动位于手持单元100的握持部分102上的触发器114。合适的触发器114可以是杠杆或按钮。在这样的实施例中，触发器114的每次按压都将致动装置的马达以施用预定量的待施用药物。在一些实施例中，该装置可以被配置成为顺序地输送两种或更多种不同药物的剂量。在这样的实施例中，触发器的第一次按压将施用选定剂量的第一药物，触发器的第二次按压将施用选定剂量的第二药物。
在其他实施例中，每种剂量都可以自动施用(例如，无需按下触发器)。在这样的实施例中，手持单元100的喷头104可以另外包括诸如测量装置或接触传感器的装置，以识别喷头104(例如，喷头的喷嘴108)已经到达患者的鼻腔内的选定位置(例如，深度)。一旦喷头104已经到达选定位置，控制单元200就可以激活泵204(参见例如图11)，该泵被配置成使预定剂量的药物通过手持单元100输送并进入患者体内。
值得注意的是，不同大小的动物都可能需要施用药物。这可能需要不同类型、形状和尺寸的喷头104。因此，在某些实施例中，鼻内施用装置被配置成允许更换喷头(例如，更换喷嘴或喷雾设备)以进行维护，防止个体之间的污染物输送和/或用于调节其类型和尺寸。在某些实施例中，手持单元的整个喷头104是可更换的，从而允许用户在多个喷嘴类型之间，例如在不同长度和/或宽度的喷嘴之间，在固定喷嘴和可移动喷嘴之间快速且容易地切换，和/或用于更换损坏的喷嘴。
在某些实施例中，如下文更详述的，鼻内施用装置被配置成允许使用者根据正被处置和/或接种疫苗的动物的解剖学结构来控制和/或调节喷雾的扩散(距离和直径)。
可以调节喷雾液滴的大小以就粘膜中的药物吸收而言有益地影响药物的输送。因而，在某些实施例中，鼻内施用装置还包括用于控制和/或调节喷雾液滴大小的机构。在一些实施例中，可以通过使用脉宽调制(PWM)控制器来调节由泵或马达施加的压力而实现这种喷雾液滴调节。这允许将不同大小的液滴用于不同大小和年龄的动物，例如，在较小和/或较年轻的动物身上使用较小的液滴。另外，这允许针对具有不同粘度(这可能影响所产生的液滴的大小)的不同药物和/或疫苗接种组分调节液滴大小。
颗粒大小会影响药物吸收的量和速率。直径小于约1μm的药物颗粒在施用期间可以保持悬浮，因为颗粒扩散到呼吸道壁所需的时间往往大于完成正常呼吸的吸气阶段的时间。可以使用直径为约3μm的颗粒来促进药物在肺中的沉积。直径大于约5μm的较大颗粒通常沉积在上呼吸道中。因此，在某些实施例中，鼻内施用装置可以被配置成产生大小在大于0μm至约250μm之间的药物液滴。在一些实施例中，鼻内施用装置被设计成在每个喷雾过程中向每只动物输送约0.25ml至约2ml的剂量的药物。
鼻内施用装置还可包括用于将药物从其各自的容器300输送至手持单元100并进入患者鼻孔的装置。参考图11，在一些实施例中，控制单元200包括泵204。泵204可以由一个或多个马达206致动，马达可以使联接至泵的一个或多个驱动轴208旋转。泵204可以是活塞泵或柱塞泵。泵204可以流体联接到一个或多个容器300，并且可以被配置成从每个容器300中拉出和/或推出相同或不同的预定量的药物，并将其输送到手持单元100并由此输送到喷头104。每种药物的预定量都可以相等或不同，这取决于要施用的药物类型。鼻内施用装置还可包括一个或多个马达，这些马达被设计成操作设备的各种部件，诸如一个或多个泵。
在一些实施例中，鼻内施用装置可包括位于控制单元200处的两个或更多个泵204，其中泵的数量与容器300的数量相同，并且每个泵204都联接至分立的容器300。在这种构造中，每个泵204被设计成从其相应的容器300中拉出和/或推出预定量的药物，并且根据预定的施用顺序将药物顺序地输送到手持单元100中的喷头104并输送到患者体内。
在一些实施例中，鼻内施用装置可以被配置成适合于电源受限的偏远地区。在其他实施例中，鼻内施用装置可以被配置成电操作。在一些实施例中，鼻内施用装置还可以包括位于例如控制单元200、手持单元100或两者处的电源。在一些实施例中，电源可以被定位成电连接到施用装置的单独的电源单元。在一些实施例中，电源是可再充电的。在其他实施例中，电源可以是一次性的(例如，一次性电池)。在一些实施例中，施用装置还包括功率计，该功率计被配置成在电力达到可能干扰施用装置的操作的选定水平时显示剩余电量和/或发送警报。
在一些实施例中，鼻内施用装置还可以包括施用指示器，该施用指示器被配置成电致动阀门和/或一个或多个泵204。例如，在包括单个泵的实施例中，在施用了药物A之后，施用指示器可以关闭位于容器A的药物出口处的阀门，并且打开位于容器B的药物出口处的阀门。因而，当泵启动时，它只能从容器B中抽出药物，容器B的阀门处于打开位置。可替代地，在包括两个或更多个泵的实施例中，其中每个泵都与分立的容器300相关联，在施用药物A之后，施用指示器可以关闭与容器A相关联的泵A并激活与第二容器B相关联的泵B。因而，可以根据施用顺序激活这些泵。施用指示器还可以被配置成(例如，以视觉、听觉和/或以触觉方式，例如通过振动)发信号通知已经施用了药物，并指示准备施用下一药物。
在某些实施例中，鼻内施用装置还包括与每个容器300相关联的剂量室，以容纳药物；以及活塞，用于将药物推出/拉出所述剂量室，其中，在向动物输送一定剂量的药物之后，将药物立即自动地加载到剂量室中。在特定实施例中，在手持单元100上有单个剂量室，该剂量室在每次输送之前都根据期望的输送顺序接收不同的药物。在可替代实施例中，存在几个剂量室，每个剂量室都流体联接到相关联的容器300，并且每个剂量室都填充有单一类型的药物，然后根据输送顺序将其输送至喷头104。至少在WO 2018/203203中可以找到示例性剂量室的进一步细节。
在某些实施例中，所施用的药物量由编码器控制。在一些实施例中，编码器可以联接至泵204的驱动轴或活塞208(例如，位于手持部分或控制部分上)。编码器被配置成通过感测马达的旋转量来设置活塞头的位置，以使得能够施用预定量的药物。这种功能对于设置待施用的不同药物量很有用。可以为每个患者或患者类别确定剂量体积，但是对于某些实施例，剂量体积通常从大于0毫升到大约10毫升变化，并且更典型地从0.05毫升到5毫升变化。
在一些实施例中，鼻内施用装置还包括控制面板。控制面板可以被配置成向用户显示与施用过程有关的期望信息，并使他或她能够控制施用过程的各种功能。控制面板可以可选地将实时信息传输到远程装置，因而允许数据存储和/或装置的远程控制。在一些实施例中，控制面板可以控制例如每种药物的施用量和/或不同药物的施用顺序。控制面板可以显示下列信息，诸如，例如每个容器中的药物残留量和/或已接受药物治疗的患者数量、总的施用时间、有关马达旋转的信息等。如图2中所示，在一些实施例中，控制面板210位于控制单元200上。在其他实施例中，控制面板可以位于手持单元100上。
在某些实施例中，鼻内施用装置还包括体积控制设备，以设定和验证不同体积的待施用剂量。在一些实施例中，体积控制设备可以包括例如编码器、电表、传感器和用于测量药物量的指示器。在其他实施例中，体积控制设备可以包括简单的固定活塞和柱塞，其可以被调节(例如，手动或电动)以输送各种量。
在一些实施例中，每个容器300都可以包括可在打开构造和闭合构造之间致动的阀。在打开构造中，药物可以通过阀，而在闭合构造中，药物被阻止通过阀。例如，在打开构造中，药物可以从容器300传递到控制单元200，而在闭合构造中，防止药物从容器300传递到控制单元200。在一些实施例中，阀是单向的或为止回阀，其仅允许药物从单一方向通过。在其他实施例中，阀可以被配置成使得它们可以被在打开和闭合构造之间电致动(例如，通过微处理器)。在另外的其他实施例中，阀可以被配置成使得它们可以被手动地致动(例如，通过按下按钮、拨动开关或转动杠杆)。阀可以被配置成仅允许流体在一个方向上流动(例如，从容器进入剂量室)，因而防止药物回流到容器中，由此防止容器受到污染并延长所述容器的保存期限，因此如果在施用程序后仍有一定量的药物，则可以重新使用它们。
现在参考图12至图14，鼻内施用装置可以包括位于例如控制单元200的泵204中的两个或更多个单向阀(例如，止回阀、进口单向阀、提升单向阀等)。在一些实施例中，阀是单向阀或止回阀，其仅允许药物沿单个方向通过。例如，第一止回阀212可以允许药物从容器300流到控制单元200，但是防止从控制单元200回流到容器300，第二止回阀214可以允许药物从控制单元200流到手持单元100，但是防止从手持单元100回流到控制单元200。图12至图14的具体实施例包括阀212、214，每个阀都包括弹簧216和止挡218(止挡可以是各种形状中的任一种，包括例如球形、盘形、锥形等)。弹簧216对止挡218施加偏压力，将阀偏压到闭合位置，并防止药物流过阀。如果阀外部(例如，在连接管202中)的压力小于止回阀的打开(或“裂开”)压力(例如，小于弹簧216施加的力)，则阀保持闭合。这可以防止来自容器的流体流入控制单元200，直到启动泵以加压流体为止和/或防止来自控制单元200的流体流入手持单元100。如果外部压力大于止回阀的裂开压力，则药物可以将止挡218推抵弹簧216，压缩弹簧并使药物沿一个方向流过阀。
在其他实施例中，阀可以被配置成使得它们可以被在打开和闭合构造之间电致动(例如，通过微处理器)。在另外的其他实施例中，阀可以被配置成使得它们可以被手动地致动(例如，通过按下按钮、拨动开关或转动杠杆)。
在一些实施例中，鼻内施用装置可以被配置成将两种或更多种药物喷洒到动物的鼻孔中，并且可以包括：(i)手持单元100，其具有用于由操作者保持的握持部分102；和(ii)控制单元200，其使用两个或更多个连接管202流体联接到手持单元100；(iii)两个或更多个容器300，其分别用于保持不同的药物；(iv)电源；(v)施用指示器，其用于识别已经完全施用了药物并确定待施用的下一种药物；和(vi)控制面板，其用于确定和显示施用过程的各种功能。每个容器300都可以可移除地联接至控制单元200。施用装置还可包括两个或多个泵204。可以顺序地或同时地施用药物。
在一些实施例中，鼻内施用装置可以被配置成将两种或更多种不同的药物施用到患者体内。在具体实施例中，鼻内施用装置可以包括三个主要子系统：(1)手持单元100，其包括单或双喷嘴、单向阀、印刷电路板(PCB)和屏幕；(2)控制单元，其包括马达、泵、单向阀、PCB、药物容器、位置检测器、温度检测器、压力检测器、RFID扫描仪、蓝牙或任何RF发射器，以及电源(例如，电池)；(3)管和电线，其连接手持单元100和控制单元200。
在某些实施例中，鼻内施用装置施用的每种疫苗接种成分和/或药物都是溶液或悬浮液，诸如水基溶液、水基悬浮液、乳剂或包含有机溶剂或悬浮助剂的溶液。在其他实施例中，药物可以包含至少一种抗原、活病毒、减毒病毒、灭活病毒、结合抗原、结合病毒、DNA、RNA、细菌、酵母菌或其任意组合。在其他实施例中，药物可以包含抗生素、类固醇、呼吸治疗药物或它们的任何组合。
在某些实施例中，鼻内施用装置的每个容器300还包括识别标记。识别标记可以是用于传达信息的任何合适的标记(例如，RFID代码、QR代码、条形码、彩色贴纸等)。在一些实施例中，识别标记指示例如每个容器内的药物类型、需要从每个容器施用的药物量、制造日期和/或有效期。因而，在一些实施例中，鼻内施用装置还包括读取器单元，读取器单元被配置成读取识别标记并将数据传输至控制单元和/或远程单元。
在一些实施例中，读取单元可以被配置成发射和接收光。在这样的实施例中，识别标记可以由光吸收材料和/或光反射材料组成。例如，第一容器可以具有吸光贴纸(例如，黑色贴纸)，而第二容器可以包括反光贴纸(例如，白色贴纸)。当容器联接至控制单元时，读取单元可以读取识别标记以便区分第一容器和第二容器，并确定每个容器的内容物和/或所需剂量。然后，读取单元可以该信息发送到控制单元和/或远程单元。
在一些实施例中，每只动物都可以植入RFID标签。可以在施用之前对动物的RFID标签进行扫描，以确保动物尚未接受药物。在施用过程期间或之后，可以记录动物的RFID标签，并将数据传输到控制系统(例如，智能手机、基于云的数据存储系统或本地服务器)。
当给大量动物施用药物时，使用者可能需要长时间握住施用装置。因而，在某些实施例中，手持单元100的重量被配置为尽可能地轻，例如在大约150至大约200克之间，例如为160克、170克、180克或190克。
在一些实施例中，鼻内施用装置还包括一个或多个加热单元，以加热待施用的药物。在施用之前将一些药物预热至动物的近似体温可以改善药物的吸收。在一些实施例中，每个加热单元都可以联接到相应的容器300。在其他实施例中，加热单元可以沿着连接管202或者在手持单元100内定位。可以根据系统需求选择所使用的温度控制单元。在一些实施例中，用于升高温度的热量可以由鼻内施用装置的发动机或马达和/或由珀耳帖装置或其他热电冷却设备产生。这可以减少能耗，并改善装置的成本和性能。
在具体实施例中，鼻内施用装置可以被配置成满足以下任何或所有要求：
(1)该装置可以在6小时内施用3L(近似2.55kg)药物。操作者应携带1至2L的药物，并在需要时从中心位置补充药物。
(2)加热系统具有加热3kg药物的能力。
(3)药物是矿物油乳液中的蛋白质，比热容为2130J/kg。药物应加热到约38℃。例如，如果从约28℃加热到约38℃，则总热量需求为54315J或0.15kwh(Q＝2.55*2130*10)。另外，应考虑泵送能量和泵马达冷却，这可能会增加40-50,000J的能量需求。
(4)假设每天工作6小时，则所需的加热功率为2.5W(P＝54315/6*3600)。喷雾泵还有望为负载增加约3W，因此总功率需求约为5-6W。
(5)喷雾时的液体温度在预选温度的+/-1℃范围内。
(6)包括接种剂在内的设备总重量不得超过5kg，体积不得超过5L。
(7)加热系统通过热电偶开关防止药物过热。
(8)加热系统对使用者是安全的。
在具体实施例中，鼻内施用装置可以包括两个主要子系统：(i)药物储存和加热系统，其被容纳在背包或皮带单元中；(ii)手持单元，从其馈送药物。在这样的实施例中，将药物泵送通过加热装置以使其达到选定的温度，然后以精确剂量施用。
在一些实施例中，小型锂离子电池可以用于为珀耳帖装置供电，珀耳帖装置为药物提供热或从中去除热，直至达到所需的温度。值得注意的是，系统控制温度以防止药物过热，药物过热在一些情况下可能使其无法使用。以这种方式，由于电池仅需要供应一部分加热能量，所以可以更有效地利用装置的电池能量。当“温度提升”(例如，热侧和冷侧之间的温度差)保持最小时，珀耳帖装置最有效。例如，在一些实施例中，温度提升可以是约10℃，该温度足够低以使得珀尔帖能够有效地操作。在示例性实施例中，可以实现约3的性能系数(COPh)，从而将电池需求减少到“仅电池”系统所需的电池能量的1/3。实际上，这种能量负载可以通过例如50g左右、尺寸为50X50X10 mm、容量2500mAH、功率1.8-2W的锂离子电池来实现。
在一些实施例中，通过收集废热并将其用作输入到珀耳帖装置“冷侧”的额外热输入，珀耳帖装置可以与鼻内施用装置的马达的废热结合使用。在示例性马达中，效率可以为大约60％，因此可以在马达主体中产生1-2W的热。珀尔帖装置可以利用这些额外的热，从而提高整体热泵性能，并显著减少电池能量预算。
因而，在某些实施例中，鼻内施用装置包括基于珀耳帖/泵马达辅助加热的生热单元。由珀尔帖/泵马达辅助加热设备注入的药物量至关重要。因此，鼻内施用装置可能需要在首次使用之前或每次使用之前进行校准。因而，在某些实施例中，该装置还包括用于校准活塞或泵的位置的编码器，从而获得准确的校准。
许多已知的鼻内设备使用待施用的剂量的手动校准，这可能由于例如操作者错误和缸测量技术的不准确性而导致药物量内的大偏差。相反，在本装置的一些实施例中，即时编码器可以实现5度的径向分辨率，这导致活塞的线性移动小至0.0006mm，因此提供了高剂量精度。然而，随着时间的流逝，由于导致缸差异的制造公差和/或由于腐蚀和磨损而变化的运动机械零件之间的一定自由度，会导致剂量偏差。因而，在某些实施例中，每个鼻内给药装置都可以在制造期间被校准，并且由最终用户根据需要、在每次使用之前或周期性地另外校准。
因而，在一些实施例中，鼻内施用装置还包括自动校准系统，其使最终用户能够校准鼻内装置。在这样的实施例中，自动校准系统可以包括在其底部和顶部具有电极的密封容器，其中容器的尺寸以及因此电极之间的距离是已知的。为了校准该装置，使用者可以将鼻内施用装置转到“校准模式”，使得该装置将(例如，通过喷雾)预定剂量的测试液体(例如，1cc水)施用到密封容器中。在液体到达顶部电极后，校准系统会通知装置并停止施用。校准系统确定填充容器的已知体积所需的剂量数，计算每个剂量的体积，并将其与每个剂量的预定量进行比较。这允许校准系统确定剂量的量是否存在任何差异，并使校准系统能够根据所测量的差异自动校准鼻内施用装置。
在某些实施例中，鼻内施用装置还包括控制单元，该控制单元能够识别施用过程中的故障，诸如部分剂量、堵塞、管内的气泡、容器的泄漏和/或排空。控制单元还可以识别鼻内施用装置不同部件内的故障，诸如低功率、泵故障、管破损等。
由于人为错误(例如，当用户在施用所有药物之前将喷嘴从患者的鼻腔中抽出时)，或由于机械故障(例如，活塞不是在剂量室内始终向前移动而排出药物，例如由于污垢或液体的粘度引起的管或喷嘴的堵塞，以及气泡渗入系统中，这可能改变所注入药物的最终体积)，可能发生不完整的剂量施用或其他故障。无论原因如何，施用不完全都会导致患者仅接受一部分预期剂量的药物。这些故障可能会妨碍对患者的准确药物施用或延长每次施用的持续时间。
在某些实施例中，鼻内施用装置还包括故障识别系统，其可以被配置成识别上述以及其他故障，并向用户发送警报。这样的故障识别系统可以包括各种机构，例如：在喷嘴或喷嘴头上的探针，其在完成施用之前识别出装置的提早撤出；与剂量室联接的探针，其用于识别活塞头是否一直移动到剂量室的端部；活塞头处的探针，其在活塞头一直移动到剂量室的端部之前识别活塞头是否向后移动(例如，指示施用不完整)；识别活塞是否移动或非常缓慢地移动(例如，使用编码器或内部时钟)的传感器，其可以指示堵塞；和/或识别柱塞是否移动太快(例如，使用编码器或内部时钟)的传感器，其可以指示气泡或泄露。故障识别系统还可以起到下列作用：计算每个容器中药物的剩余量(例如，通过将剂量数乘以施用剂量)；测量用于激活马达的电流，该电流可以对应于是否存在气泡、泄露或堵塞等。故障识别系统还可以被配置成测量每个剂量的持续时间和/或所使用的电流，其中，超过一定量的任何额外的持续时间和/或电流都可以指示系统内的堵塞，并且持续时间和/或电流的任何超过一定量的减少都可以表明系统中的气泡或泄漏，或容器中药物用尽。
在一些实施例中，鼻内施用装置还包括疏通过程，以去除可能在喷嘴或喷雾头内发生的堵塞。疏通过程可以包括通过堵塞的喷嘴喷洒水或其他清洁液，水或清洁液被包含在与手持单元并联连接的容器中，使得疏通过程可以作为施用过程的一部分执行，而不需要停止以及清洁该装置。例如，示例性的鼻内施用装置可以包括与包括两个容器的控制单元流体联接的手持单元。一个容器可以容纳药物，另一个可以容纳清洁溶液。在使用时，鼻内施用装置可以被配置成在药物剂量和清洁流体剂量之间交替，使得使用者可以向患者施用一定剂量的药物、从患者身上移除喷嘴、排出一定剂量的清洁溶液(例如，排出到地面上)，然后继续下一位患者。
鼻内施用装置的上述实施例可以通过下列示例性方式使用。喷头的喷嘴可以插入患者的鼻孔中。在一些实施例中，使用者可以将喷头压入患者的鼻孔中，从而触发一定剂量的药物的施用。在其他实施例中，使用者可以致动触发器，从而施用一定剂量的药物。然后可以将喷头从患者的鼻孔中取出，并且使用者可以继续下一位患者。
尽管上文参考的实施例涉及动物患者，但是上文公开的鼻内施用装置的实施例也可用于对人类患者鼻腔施药。在这样的实施例中，喷头、喷嘴和/或喷雾设备可以由基于相对短且不复杂的鼻内通道的基本上刚性的材料制成，以便穿过而将剂量输送到目标或剂量位置坐标处。
鉴于可以对其应用本公开的原理的许多可能的实施例，应认识到，所示的实施例仅是优选示例，并且不应被视为限制本公开的范围。相反，本公开的范围由所附权利要求限定。

Claims (21)

1.一种鼻内施用装置，包括：
手持单元，所述手持单元具有握持部分和喷头；
控制单元，所述控制单元经由至少一根连接管流体地联接至所述手持单元；
一个或多个容器，用于容纳一种或多种药物，所述容器被可移除地联接至所述控制单元。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制单元还包括至少一个泵，所述泵被配置成将药物从所述控制单元泵送至所述手持单元。
3.根据权利要求1至2中的任一项所述的装置，其中，所述装置被配置成将一种或多种药物输送至动物的粘膜组织。
4.一种鼻内施用装置，包括：
手持单元，所述手持单元包括握持部分和喷头；
控制单元，所述控制单元经由一根或多根柔性连接管流体地联接至所述手持单元，所述柔性连接管被配置成在药物从中流过时抵抗变宽；
一个或多个容器，用于容纳一种或多种药物，所述容器被可移除地联接至所述控制单元；以及
至少一个泵，所述泵被设置于所述控制单元内，所述泵被配置成将药物从所述控制单元泵送至所述手持单元。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述喷头包括喷雾设备和喷嘴。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述喷嘴包括软锥体，所述软锥体被配置成：(i)配合患者的鼻孔；(ii)防止喷雾散布到所述鼻孔外；和(iii)将喷雾通过所述鼻孔引向内部组织。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，当所述软锥体已经达到患者鼻孔内部的预定深度时，自动地释放药物。
8.根据权利要求4至7中的任一项所述的装置，其中，所述喷头包括：第一喷雾设备，所述第一喷雾设备联接至第一喷嘴；和第二喷雾设备，所述第二喷雾设备联接至第二喷嘴，其中所述第一喷雾设备和所述第一喷嘴被配置成相对于所述第二喷雾设备和所述第二喷嘴移动，以根据患者的两个鼻孔之间的距离调节它们之间的距离。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述第一喷雾设备和所述第一喷嘴被配置成输送第一药物，所述第二喷雾设备和所述第二喷嘴被配置成输送第二药物。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述第一喷嘴和所述第二喷嘴分别包括第一软锥体和第二软锥体，并且每个软锥体被配置成：(i)配合患者的鼻孔；(ii)防止喷雾散布到所述鼻孔外；和(iii)将喷雾通过所述鼻孔引向内部组织。
11.根据权利要求4至10中的任一项所述的装置，其中，所述手持单元还包括触发器，所述触发器被配置成将预定量的药物释放到患者的鼻孔中，并由此释放到其粘膜组织上。
12.根据权利要求4至11中的任一项所述的装置，其中，向后推动所述喷头触发将预定量的所述疫苗接种成分释放到患者的鼻孔中，并由此释放到其粘膜组织上。
13.根据权利要求4至12中的任一项所述的装置，其中，所述装置被配置成根据患者的解剖学结构调整喷雾的距离和直径中的至少一项。
14.根据权利要求4至13中的任一项所述的装置，其中，所述装置还还包括被配置成记录每次药物施用的RFID系统。
15.根据权利要求4至14中的任一项所述的装置，其中，所述装置还包括被配置成确定和显示与鼻内施用过程相关的信息的控制面板。
16.根据权利要求4至15中的任一项所述的装置，其中，所述装置还包括用于调节喷雾液滴的大小的机构。
17.根据权利要求4至16中的任一项所述的装置，其中，所述装置还包括用于识别是否已经输送了全剂量药物的施用指示器。
18.根据权利要求4至17中的任一项所述的装置，其中，所述装置还包括一个或多个阀，每个阀都联接至容器。
19.根据权利要求4至18中的任一项所述的装置，其中，所述装置还包括故障识别系统。
20.一种鼻内施用装置，包括：
手持单元，所述手持单元包括握持部分和喷头，所述喷头包括喷雾设备和喷嘴；
一个或多个剂量室，所述剂量室流体地联接至所述喷雾设备；
控制单元，所述控制单元流体地联接至一个或多个药物容器；
至少一根柔性连接管，所述柔性连接管流体地联接所述手持单元和所述控制单元，所述柔性连接管被配置成当药物从中穿过时抵抗变宽；
至少一个泵，所述泵被配置成将药物从所述控制单元泵送至所述手持单元；
一个或多个温度控制单元，所述温度控制单元操作性地联接至所述药物容器；
一个或多个控制面板，所述控制面板被配置成确定和显示与施用过程相关的信息，并且可选地将实时数据发送给远程装置；以及
故障识别系统，所述故障识别系统被配置成识别所述鼻内施用装置的故障。
21.一种方法，包括：
提供根据权利要求1所述的设备；和
使用所述设备。
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