CN114849033A - 药物输送装置、控制流体羽流的方法以及鼻腔注射的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制药药物输送装置、控制流体羽流的方法以及鼻腔注射的方法。制药药物输送装置包括：筒本体；流体出口喷嘴，附接到筒本体；以及流体射流喷射筒，设置在筒本体中，其中筒容置液体制药药物，且含有多个流体喷射喷嘴及相关联的流体喷射器的流体喷射头。提供一种处理器，所述处理器设置在逻辑板或流体喷射头上，用于执行控制算法以通过控制流体射流激发频率、脉冲长度及流体射流激发脉冲延迟中的一者或多者来控制喷射头修改从喷射头喷射的流体的羽流特性。
Description
技术领域
本公开涉及吸入药物输送系统，且具体来说涉及修改用于吸入应用的流体射流药物输送系统的羽流(plume)特性，一种药物输送装置、控制流体羽流的方法以及鼻腔注射的方法。
背景技术
鼻喷雾装置已成为向患者输送药物的重要方法。此种鼻喷雾装置相比于通过静脉注射(intravenous，IV)或注射施药更方便使用。与口服施药相比，鼻喷雾装置还提供更高的药物生物利用度。与以口服方式施药的吸收相比，通过鼻喷雾装置的药物吸收更快，因为由鼻喷雾装置输送的药物直接进入血流使得药物的效果更直接。
图1是人的鼻腔10的解剖结构的剖视图(未按比例绘制)。示出大脑12的位于鼻腔10上方的一部分。嗅球14设置在大脑12与筛状板16之间。嗅粘膜18位于筛状板16下方。鼻腔还包括上鼻甲20、中鼻甲22、呼吸粘膜24及下鼻甲26。项28代表腭部。制药药物雾的注射经过鼻孔30及鳞状粘膜32进入鼻腔10。为了实现使用鼻喷雾装置将药物正确输送到血流，必须将药物输送到被高度血管化的呼吸粘膜24。被高度血管化的两个区域是嗅觉区及呼吸区。呼吸区含有鼻甲，此会增大用于药物吸收的表面积。
据信，较小的、较低速度的流体液滴最有利于药物在鼻腔10中的沉积。具有高惯性的流体液滴将倾向于以直线运动且只在它们瞄准的点处着陆。具有低惯性的流体液滴将受到空气阻力及空气流的影响，且更有可能漂浮在整个鼻腔中，以实现更均匀的药物输送覆盖。
另一方面，可增大沉积覆盖的药物的鼻式输送是流体液滴的羽流角度。较宽的羽流角度被认为会提供较大的雾形成，且因此在鼻腔中实现更好的药物输送覆盖。用于经由鼻腔输送药物的传统方法包括药物滴管、带有喷洒尖端的多喷洒瓶、带有喷洒尖端的单剂量注射器及干粉系统。因此，传统的药物输送装置通常被设计成将特定的药物输送到鼻腔，且每一装置可能无法适于经由鼻腔路径输送大范围的药物。用于鼻式药物输送的许多传统方法依赖于加压容器将流体的雾注入鼻腔中。因此，药物输送装置通常是为特定的药物设计的，且可能无法适用于施用不同的药物。
尽管存在用于经由鼻腔路径输送药物的多种装置可用，但仍然需要一种单一的鼻式药物输送装置，所述单一的鼻式药物输送装置可被调谐成在一定范围的速度、流体喷射时间及羽流角度内输送多种药物。
发明内容
鉴于前述内容，本公开的实施例提供一种制药药物输送装置及使用制药药物输送装置的方法。
在一个实施例中，所述制药药物输送装置包括：筒本体；流体出口喷嘴，附接到所述筒本体；以及流体射流喷射筒，设置在所述筒本体中，其中所述筒容置液体制药药物，且含有多个流体喷射喷嘴及相关联的流体喷射器的流体喷射头。提供一种处理器，所述处理器设置在逻辑板或所述流体喷射头上，用于执行控制算法以通过控制一个或多个操作参数来控制所述喷射头修改从所述喷射头喷射的流体的羽流特性，所述一个或多个操作参数选自(a)流体射流激发频率、(b)脉冲长度及(c)流体射流激发脉冲延迟。
在另一实施例中，提供一种控制来自用于输送制药药物的流体喷射装置的流体羽流的方法。所述方法包括：提供所述流体喷射装置，所述流体喷射装置具有筒本体、附接到所述筒本体的流体出口喷嘴及设置在所述筒本体中的流体射流喷射筒。所述流体射流喷射筒容置液体制药药物。含有多个流体喷射喷嘴及相关联的流体喷射器的流体喷射头附接到所述流体射流喷射筒，且所述流体喷射头与所述流体出口喷嘴进行流体流动连通。提供与所述流体喷射头进行电连通的处理器。将所述处理器配置成执行控制算法来选择一个或多个操作参数，从而修改通过所述流体出口喷嘴从所述喷射头喷射的流体的流体羽流特性，所述一个或多个操作参数选自(a)流体射流激发频率、(b)脉冲长度及(c)流体射流激发脉冲延迟。在启动所述流体喷射装置时，将所述制药药物输送给患者。
在另一实施例中，提供一种用于制药药物的鼻腔注射的方法。所述方法包括：提供流体喷射装置，所述流体喷射装置具有筒本体、附接到所述筒本体的流体出口喷嘴及设置在所述筒本体中的流体射流喷射筒。所述流体射流喷射筒容置液体制药药物。含有多个流体喷射喷嘴及相关联的流体喷射器的流体喷射头附接到所述流体射流喷射筒，且所述流体喷射头与所述流体出口喷嘴进行流体流动连通。提供与所述流体喷射头进行电连通的处理器。将所述处理器配置成执行控制算法来选择一个或多个操作参数，从而修改通过所述流体出口喷嘴从所述喷射头喷射的流体的流体羽流特性，所述一个或多个操作参数选自(a)流体射流激发频率、(b)脉冲长度及(c)流体射流激发脉冲延迟。通过启动所述流体喷射装置而将所述制药药物输送到人的鼻腔。
在一些实施例中，来自所述喷射头的每一流体液滴具有介于从约2pL到约24pL的范围内的体积。
在一些实施例中，所述流体喷射器中的每一者具有介于从约2KHz到约20KHz的范围内的激发频率。
在一些实施例中，所述脉冲长度介于从每次脉冲约20次到约250次的范围内。
在一些实施例中，所述流体射流激发脉冲延迟介于从约0毫秒到约15毫秒的范围内。
在一些实施例中，所述制药药物是以介于从约25度到约60度的范围内的流体羽流角度从所述装置喷射。
在一些实施例中，所述制药药物是以介于从约10厘米到约25厘米的范围内的流体羽流高度从所述装置喷射。
在一些实施例中，所述制药药物是以距所述流体喷射头介于从约1厘米到约25厘米的范围内的流体射流长度从所述装置喷射。
在一些实施例中，所述制药药物是以将所述药物输送到所述患者的鼻腔的鼻甲区域的羽流特性进行喷射。
在一些实施例中，所述制药药物是以将所述药物均匀地分布在所述患者的整个鼻腔中的羽流特性进行喷射。
在一些实施例中，所述制药药物是以增大向所述患者的药物剂量输送速率的羽流特性进行喷射。
本文中阐述的制药药物输送装置的优点在于，所述装置可用于具有不同的流体特性的各种各样的药物。可通过修改某些流体喷射器特性，以修改用于鼻注射应用的流体雾的羽流角度、流体射流长度及/或羽流高度，从而调谐所述装置。通过以下图式及详细说明，所公开的实施例的其他特征及优点可显而易见。
附图说明
图1是人的鼻腔及颅骨的一部分的剖视代表图(未按比例绘制)。
图2是根据本公开实施例的制药药物输送装置的剖视图(未按比例绘制)。
图3到图5是图2所示制药药物输送装置的示意性图示，示出用于不同操作情况的流体射流及羽流特性。
图6是用于图2所示制药药物输送装置的流体羽流角度的改变相对于喷射器激发频率的改变的图形代表图。
图7是用于图2所示制药药物输送装置的流体羽流高度的改变相对于喷射器激发频率的改变的图形代表图。
图8是用于图2所示制药药物输送装置的流体射流长度的改变相对于喷射器激发频率的改变的图形代表图。
图9是用于图2所示制药药物输送装置的喷射头的一部分的平面图(未按比例绘制)。
图10是用于图2所示制药药物输送装置的流体羽流高度的改变相对于流体射流激发脉冲之间的时间延迟的改变的图形代表图。
具体实施方式
出于本公开的目的，定义以下用语：
a)羽流意指具有低惯性的随机取向的流体液滴雾，所述随机取向的流体液滴雾受空气阻力及空气流影响且可能漂浮在整个鼻腔室内，以实现更均匀的覆盖；
b)羽流角度是羽流中的随机取向的流体液滴雾的锥形体积的角度的量度；
c)羽流高度是从流体喷射头的出口到羽流的总行进距离测量的羽流中的流体液滴雾的总高度的量度；
d)流体射流长度是从喷射头的出口喷射到羽流角度的顶点的高惯性流体液滴的长度的量度；
e)脉冲被定义为流体液滴从各别喷嘴喷射的次数。当流体喷射器被一系列足够的幅值的电压脉冲激发以通过相关联的喷嘴喷射流体时，会发生流体的脉冲；
f)脉冲长度被定义为流体喷射器中的每一者每次脉冲被激发的总次数；以及
g)脉冲延迟被定义为各别脉冲之间的时间量。
在图2中以未按比例绘制的剖视图示出制药药物输送装置100的图示。装置包括筒本体102，筒本体102具有附接到筒本体102的流体出口喷嘴104。流体射流喷射筒106设置在筒本体102中。流体射流喷射筒106容置将由装置100施用的液体制药药物。逻辑板108设置在筒本体102中且通过逻辑板连接件110电连接到流体射流喷射筒106上的喷射头112。如以下所更详细阐述，喷射头112包括多个流体喷射喷嘴及相关联的流体喷射器。处理器114设置在逻辑板108上或喷射头112上，用于执行控制算法以通过控制一个或多个操作参数来控制喷射头112修改从所述喷射头喷射的流体的羽流特性，所述一个或多个操作参数选自(a)流体射流激发频率、(b)脉冲长度及(c)流体射流激发脉冲延迟。筒本体102可包括电连接到逻辑板108以用于向喷射头112提供电力的可充电电池116。电源开关118用于启动装置100。还可包括通用串行总线(Universe Serial Bus，USB)输入120，以对处理器进行重新编程，用于不同的制药流体。启动按钮122可用于根据用户的需求发起制药药物的输送。
各种各样的喷射头112可与上述装置100一起使用。因此，喷射头112可选自热射流喷射头、气泡射流喷射头或压电射流喷射头。前述喷射头中的每一者可按需产生流体的喷雾且可被编程以提供如下所述的各种流体羽流特性。相比之下，传统的喷雾泵对于特定的药物输送应用是机械固定的且一般来说不可被修改以提供各种流体羽流特性。
与传统的喷墨喷射头(所述传统的喷墨喷射头被设计成以直线喷射2mm到3mm的流体液滴到达例如纸张等衬底)不同，本文中阐述的装置100被设计成将流体液滴作为雾进一步作为气流(air stream)喷射，使得液滴最终落在鼻腔的粘膜区域中。图3是具有喷射头202的流体射流喷射装置200的示意性图示，喷射头202用于从中喷射流体，以形成相对高速的流体射流流(fluid jet stream)204及漂浮在环境空气流上的流体雾的低速羽流206。羽流206的特性(例如羽流高度PH及羽流角度PA以及流体射流流长度JL)可能会受到喷射头202如何操作的影响。举例来说，喷射头的激发频率可影响羽流高度PH。较高的激发频率导致较宽的羽流206及较短的流体射流流长度JL。较宽的羽流206可能是当液滴从喷射头202被喷射时液滴之间的碰撞的结果。影响羽流206的另一特性是来自喷射头202的流体液滴的夹带。高速流体液滴倾向于产生垂直于喷射头202的气流(所述气流夹带随后从喷射头202喷射的液滴)，以进一步从喷射头202提取液滴。因此，空气夹带可影响流体射流流204及羽流206二者。
如图4到图8中所示，对于具有带有96个流体出口喷嘴的喷射头202的喷射装置200，激发频率对羽流角度PA、羽流高度PH及流体射流流长度JL具有影响。每一喷嘴的大小被设计成每液滴喷出从约2pL到约24pL。在一些实施例中，每一喷嘴的大小被设计成每液滴喷出约4pL。举例来说，在图4中，喷射装置200以6KHz的频率进行操作且形成约5度的羽流角度PA、约21.5厘米的羽流高度PH及约15厘米的流体射流流长度JL(图6到图8)。在图5中，同一喷射装置200以18KHz的频率进行操作且形成约25度的羽流角度PA、约18cm的羽流高度PH及约4.5cm的流体射流流长度JL(图6到图8)。因此，如上所述，较高的频率可用于产生较宽的羽流206及较短的流体射流流204，且较低的频率可用于产生较窄的羽流206及较长的流体射流流204。较高的频率也可用于针对处方剂量的制药药物增大分配速率及减少输送时间。
对流体射流流及羽流特性具有影响的另一参数是脉冲长度。在图9中以平面图示出对于每个喷嘴喷射4pL液滴的喷射头202的一部分。喷射头202含有喷嘴板，喷嘴板含有多个流体出口喷嘴208，其中每一流体出口喷嘴208设置在流体喷射器210上方。要通过流体出口喷嘴208喷射的流体从流体筒经由流体通孔212被供应到含有流体喷射器210的喷射腔室214。已证明，在含有带有96个以18KHz进行操作的流体出口喷嘴208的喷射头202的喷射装置200的情况下，随着流体喷射器210中的每一者在每次脉冲中被启动的总次数增加，可产生来自喷射头202的不同的流体射流流204。举例来说，每次脉冲启动每一流体喷射器25次、50次、75次、100次及150次未能产生不同的流体射流流204。然而，每次脉冲200次启动每一流体喷射器会提供清晰可见的流体射流流。当更多的流体液滴被夹带在流体射流流中时，出现不同的流体射流流204，从而增大在源自射流流的羽流中输送的流体的剂量。
最后，已证明，可使用来自喷射头202的50个喷嘴208的流体射流激发脉冲之间的时间延迟来改变羽流特性。如以前一样，每一喷嘴被设计成每次脉冲喷射4pL的流体液滴。如图10中所示，随着脉冲延迟从1毫秒增加到10毫秒，羽流高度PH从约17cm减小到约12cm。同样，羽流角度PA从约27度减小到约18度。据信，在10毫秒的脉冲延迟的情况下，仍然存在液滴夹带。然而，夹带随着脉冲延迟的增加而减少，从而减小羽流高度PH及羽流角度PA。典型的脉冲延迟可介于从0毫秒到15毫秒的范围内。在零脉冲延迟的情况下，存在一个连续脉冲从喷射头喷射流体。应理解，随着更长的激发脉冲延迟，用于向患者输送预定剂量的制药药物的时间增加。因此，所公开的实施例的优点在于，可对流体射流喷射头进行调谐以从制药药物输送装置施用多种药物，从而实现用于药物的鼻式输送的更广泛的应用的多种羽流特性。可通过改变选自(a)流体射流激发频率、(b)脉冲长度及(c)流体射流激发脉冲延迟中的一个或多个操作参数来实现羽流控制。因此，可使用例如以下操作参数的组合来改变从药物输送装置喷出的流体液滴的羽流及射流特性：(a)流体激发频率与(b)脉冲长度；(a)流体激发频率与(c)流体射流激发脉冲延迟；(b)脉冲长度与(c)流体射流激发脉冲延迟；或者所有三个操作参数(a)、(b)及(c)的组合。此外，以任何次序对操作参数(a)、(b)及(c)进行排序可用于将流体沉积在鼻腔的不同部位中。可使用此种改变来调谐装置，而不需要外部机构来控制羽流特性，从而在鼻腔的不同部位中沉积预定量的流体。
注意，如在本说明书及所附权利要求中所使用的，单数形式“一(a/an)”及“所述(the)”包括复数指代物，除非明确且毫不含糊地限于一个指代物。如本文中所使用的，用语“包括”及其语法变体旨在是非限制性的，使得列表中的项的列举不排除可被替换或添加到所列项的其他类似项。
出于本说明书及所附权利要求的目的，除非另外指明，否则说明书及权利要求中使用的表示数量、百分比或比例的所有数字以及其他数值应理解为在所有情况下均由用语“约”来修饰。因此，除非有相反的指示，否则在以上说明书及所附权利要求中陈述的数值参数是近似值，所述近似值可根据本公开寻求获得的期望性质而变化。至少，且不试图将等效原则的应用限制于权利要求的范围，每一数字参数应至少根据所报告的有效数字的数目且通过应用普通的舍入技术来解释。
尽管已阐述特定的实施例，但申请人或所属领域中的其他技术人员可想到目前未预料到的或可能目前未预料到的替代、修改、变化、改善及实质等效物。因此，所提交的以及可修正的所附权利要求旨在包括所有这些替代、修改、变化、改善及实质等效物。
Claims (19)
1.一种制药药物输送装置，包括：
筒本体；
流体出口喷嘴，附接到所述筒本体；
流体射流喷射筒，设置在所述筒本体中，所述流体射流喷射筒容置液体制药药物，且含有多个流体喷射喷嘴及相关联的流体喷射器的喷射头是附接到所述流体射流喷射筒；以及
处理器，设置在逻辑板或所述喷射头上，用于执行控制算法以通过控制一个或多个操作参数来控制所述喷射头以修改从所述喷射头喷射的流体的羽流特性，所述一个或多个操作参数选自由(a)流体射流激发频率、(b)脉冲长度及(c)流体射流激发脉冲延迟组成的群组。
2.根据权利要求1所述的制药药物输送装置，其中从所述制药药物输送装置喷射的每一流体液滴具有介于从2pL到24pL的范围内的体积。
3.根据权利要求1所述的制药药物输送装置，其中所述喷射头具有介于从2KHz到20KHz的范围内的激发频率。
4.根据权利要求1所述的制药药物输送装置，其中所述脉冲长度介于从每次脉冲20次到250次的范围内。
5.根据权利要求1所述的制药药物输送装置，其中所述流体射流激发脉冲延迟介于从0毫秒到15毫秒的范围内。
6.一种控制来自用于输送制药药物的流体喷射装置的流体羽流的方法，所述方法包括：
提供所述流体喷射装置，所述流体喷射装置包括筒本体、附接到所述筒本体的流体出口喷嘴及设置在所述筒本体中的流体射流喷射筒，所述流体射流喷射筒容置液体制药药物，其中含有多个流体喷射喷嘴及相关联的流体喷射器的流体喷射头附接到所述流体射流喷射筒，且所述流体喷射头与所述流体出口喷嘴进行流体流动连通，
提供与所述流体喷射头进行电连通的处理器，
将所述处理器配置成执行控制算法来选择一个或多个操作参数，从而修改通过所述流体出口喷嘴从所述喷射头喷射的流体的流体羽流特性，所述一个或多个操作参数选自由(a)流体射流激发频率、(b)脉冲长度及(c)流体射流激发脉冲延迟组成的群组，以及
启动所述流体喷射装置以将所述制药药物输送给患者。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述制药药物是以介于从25度到60度的范围内的流体羽流角度从所述流体喷射装置喷射。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述制药药物是以介于从10厘米到25厘米的范围内的流体羽流高度从所述流体喷射装置喷射。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述制药药物是以距所述流体喷射头介于从1厘米到25厘米的范围内的流体射流长度从所述流体喷射装置喷射。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述制药药物是以将所述制药药物输送到所述患者的鼻腔的鼻甲区域的羽流特性进行喷射。
11.根据权利要求6所述的方法，其中所述制药药物是以将所述制药药物均匀地分布在所述患者的整个鼻腔中的羽流特性进行喷射。
12.根据权利要求6所述的方法，其中所述制药药物是以增大向所述患者的药物剂量输送速率的羽流特性进行喷射。
13.一种用于制药药物的鼻腔注射的方法，包括：
提供流体喷射装置，所述流体喷射装置包括筒本体、附接到所述筒本体的流体出口喷嘴及设置在所述筒本体中的流体射流喷射筒，所述流体射流喷射筒容置制药药物，其中含有多个流体喷射喷嘴及相关联的流体喷射器的流体喷射头附接到所述流体射流喷射筒，且所述流体喷射头与所述流体出口喷嘴进行流体流动连通，
提供与所述流体喷射头进行电连通的处理器，
将所述处理器配置成执行控制算法来选择一个或多个操作参数，从而修改通过所述流体出口喷嘴从所述喷射头喷射的流体的流体羽流特性，所述一个或多个操作参数选自由(a)流体射流激发频率、(b)脉冲长度及(c)流体射流激发脉冲延迟组成的群组，以及
启动所述流体喷射装置以将所述制药药物输送在人的鼻腔中。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述制药药物是以将所述制药药物输送到所述鼻腔的鼻甲区域的羽流特性进行喷射。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述制药药物是以将所述制药药物均匀地分布在整个所述鼻腔中的羽流特性进行喷射。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述制药药物是以增大向所述鼻腔的药物剂量输送速率的羽流特性进行喷射。
17.根据权利要求13所述的方法，其中所述制药药物是以介于从25度到60度的范围内的流体羽流角度从所述流体喷射装置喷射。
18.根据权利要求13所述的方法，其中所述制药药物是以介于从10厘米到25厘米的范围内的流体羽流高度从所述流体喷射装置喷射。
19.根据权利要求13所述的方法，其中所述制药药物是以距所述流体喷射头介于从1厘米到25厘米的范围内的流体射流长度从所述流体喷射装置喷射。
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