JP2003520079A - 物質をエアロゾル化するための方法および装置 - Google Patents
物質をエアロゾル化するための方法および装置Info
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Abstract
Description
号の一部係属出願であり、これは、1998年9月8日出願の同第09/149
,426号の一部係属であり、これは、1998年6月11日出願の同第09/
095,737号の一部係属であり、これは、1995年4月5日出願の同第0
8/417,311号の一部係属であり、この完全な開示が本明細書において参
考として援用されている。
された化学物質の吸入に関する。1つの局面において、本発明は、乾燥状態で化
学物質を保管するためのカートリッジ、および流体をこの物質に導入して溶液を
形成する液体ディスペンサーを有する携帯型吸入器(portable inh
aler)を提供する。溶液の形成直後に、この吸入器はこの溶液をエアロゾル
化して、患者に溶液を投与し得るようにする。
となる。詳細には、タンパク質ペプチドおよび他の生物学的物体の肺送達の可能
性が存在する。これらの多くは、流体の形態で保持される場合、容易に分解され
、そして不活性化される。タンパク質およびペプチドはしばしば、固体状態でよ
り大きい安定性を示す。この結果は、主に2つの要因に由来する。第一に、いく
つかのタンパク質分解経路における反応物質(リアクタント)である水の濃度が
低下していることである。Stability of Protein Pha
rmaceuticals,M.C.manning,K.Patel、および
R.T.Borchardt,Pharm.Res.6,903〜918(19
89)(この完全な開示が本明細書において参考として援用されている)を参照
のこと。第二に、タンパク質および他の賦形剤が、固体状態で固定されている。
水は、加水分解反応(ペプチド変化および切断を含む)、および脱アミド化にお
ける反応物質であることである。凍結乾燥または噴霧乾燥によって水の濃度を低
下することは、この反応物質濃度を下げ、従ってこれらの分解経路の速度を下げ
る。
)は、固体状態または乾燥状態では低下する。この完全な開示が本明細書におい
て参考として援用されている、Molesular Mobility of
Amorphous Pharmaceutical Solids Belo
w Their Glass Transition Temperature
s,B.C.Hancock,S.L.Shamblin,およびG.Zogr
aft,Pharma.Res.12,799〜806(1995)を参照のこ
と。ペプチドまたはタンパク質について、これは、分子内相互作用の速度および
分子内立体構造(コンフォメーション)の変化または立体構造の変動を低下させ
る。分子内相互作用の最小化は、タンパク質およびペプチドの凝集/沈殿を減少
し、そしてまた、化学的分解経路の速度を遅らせるタンパク質またはペプチドに
対する化学的反応物質の拡散の速度を低下する。分子内コンフォメーション変化
の減少は、速度を低下し、この速度では、可能性のある反応基が化学的相互作用
または分子内相互作用に利用可能となる。この反応の速度は、水の濃度およびタ
ンパク質の流動性が低下するにつれて、低下し得る。
粉末に移すことである。吸入送達のために用いる場合、このような粉末は、厳密
な粒子サイズ分布で、1〜5ミクロンの平均直径を有する小粒子から構成されね
ばならない。しかし、この要件は、乾燥粉末の処理およびパッケージングのコス
トを増大する。また、「分散可能な微細粉末を処理するための方法およびシステ
ム(Methods and System for Processing
Dispersible Fine Powders)」と題された、米国特許
第5,654,007号、および「エアロゾル化医薬を送達するための方法およ
びデバイス(Methods and Devices for Delive
ring Aerosolized Medicaments)」と題された、
米国特許第5,458,135号(これらは、本明細書において参考として援用
される)も参照のこと。
を用いることである。ここでは、液体溶液が固体物質に変換され、この固体物質
は、これを流体(例えば、水)で溶解することによって、流体溶液に容易に再構
成され得る。従って、本発明の1つの目的は、固体物質を保管する方法、および
この固体物質を流体と合わせて溶液を形成する方法を提供することである。一旦
この溶液が形成されれば、この溶液を微粒化デバイスに迅速に移動して、この溶
液を投与用にエアロゾル化させることは、本発明の別の目的である。この方法で
は、この溶液は、再構成後、直ちにエアロゾル化され、それにより、この物質の
分解速度が低下される。
、1つの例示的な微粒化装置が、Ivriに発行された、米国特許第5,164
,740号(「’740号特許」)(その完全な開示が本明細書において参考と
して援用されている)に記載されている。’740号特許は、超音波トランスデ
ューサーおよびこのトランスデューサーに装着された開口部プレートを備える装
置を開示している。この開口部プレートは、流体の小滴を生成するために使用さ
れるテーパー状の開口を備える。このトランスデューサーは、比較的高い周波数
でこのプレートを振動し、その結果、流体が、この開口部プレートの背面表面に
接触するように配置され、そしてこのプレートが振動される場合、流体小滴は、
この開口を通って出て行く。’740号特許において記載される装置は、以前に
提唱されたデザインで、この開口部プレートと接触して流体チャンバを配置する
必要なしに流体小滴を生成する装置である。代わりに、少量の流体を、この開口
部プレートの背面表面に配置し、そして表面張力によってこの背面表面に保持し
得る。
許」)、および同第5,758,637号(「’637号特許」)(この完全な
開示が本明細書において参考として援用されている)に記載されている。これら
の2つの参考文献は、流体小滴発生器(liquid droplet gen
erator)を記載しており、これは、狭いサイズの分布で高いフローの小滴
を生成するのに特に有用である。’550号特許で記載するように、非平面の開
口部プレートの使用は、より多くの開口が流体小滴を排出することを可能にする
という点で有利である。さらに、流体小滴は、約1μm〜約5μmの範囲内で形
成され得、その結果この装置は、肺への薬物の送達に有用である。
装置への流体溶液(好ましくは再構成されただけのもの)の移動を容易にするた
めのデバイスおよび方法を提供することが本発明のさらなる目的である。このよ
うに行う場合、取り組まれるべき1つの重要な事項は、適切な投与量の送達であ
る。従って、適切な投与量が肺に送達され得るように、適切な量の流体医薬がエ
アロゾル発生器に移動されることを確実にすることが、本発明のなお別の目的で
ある。
ための方法およびデバイスに関する。
液を形成するための、および引き続く微粒化のためにこの溶液をエアロゾル発生
器に移動するための例示的システム、装置および方法を提供する。例示的実施形
態において、このシステムは、流体ディスペンサーと、乾燥状態の物質を含むカ
ートリッジと、エアロゾル発生器とを備える。使用の際、このカートリッジは、
このディスペンサーの出口に結合され、そしてこのディペンサーを操作して、こ
の出口から、そしてこのカートリッジの中に流体を分配する。次いでこの流体は
、この物質を通って流れ、そして溶液としてこのカートリッジを出る。
、そして処分される。このカートリッジの取り外し後、使用者は、必要に応じて
この流体ディスペンサーを操作して、引き続くクリーニングサイクルのために、
流体をエアロゾル発生器に送達し得る。別の例示的局面において、このカートリ
ッジの流体出口は、エアロゾル発生器の近くに配置され、その結果この溶液は、
エアロゾル発生器上に分配され、そして微粒化のために容易に利用可能である。
的ポンプを備える。この液体分配器は、吸入器のハウジング内に配置され、そし
て機械的ポンプが作動される各時間に所定容量の液体を送達するように構成され
る。ついで、分配された液体は、ポンプからカートリッジまで直接に流れ、溶液
を形成し、この溶液は、次いでエアロゾル発生器上に配置される。
応じて、抗菌添加剤を含み得る。以前に述べたように、カートリッジ中の固体物
質は、好ましくは、乾燥状態にある化学物質を含み、これは、液体分配器からの
液体の導入の際に、溶液に再構成される。
れたピストンポンプを備える。このピストンポンプは、測量チャンバを規定する
円柱状部材内でスライド可能であるバネ装填ピストン部材を備える。ピストン部
材は、充填位置まで移動する際に、測量チャンバは、キャニスターからの液体で
充填される。解放される際、ピストン部材は、測量チャンバから既知容量の液体
を分配するために、分配位置まで移動する。この様式において、ポンプが作動さ
れる各時間において、単位容量の液体は、ピストンポンプから分配される。
、徐々に増加する円柱状部材の内部に真空を形成し、最終的に、このピストン部
材は、ピストン部材と円柱状部材との間に通路が設けられる地点に達する。この
地点において、ピストン部材は、充填位置まで到達し、キャニスターからの液体
が、シリンダーの測量チャンバ内に、真空によって引き抜かれることが可能とな
る。この地点において、ピストン部材は、分配位置までバネを戻す力によって解
放され、戻る。ピストン部材の分配位置までの戻り移動の間、測量チャンバ内の
液体は、ポンプの出口を通して移動される。
いて、約10μL〜約50μLの範囲内の容量の液体を送達するように構成され
る。別の局面において、ピストンポンプは、ユーザーがピストンを充填位置まで
完全に押し下げる場合にのみ、十分な単位容量を分配するように構成される。ピ
ストン部材が、部分的にのみ押し下げられる場合、液体は分散されない。この様
式において、部分投与は、防止される。
ead volume)を排除するよう作用する弁をさらに備え、これによって
、液体分散器内への微生物流入を阻害する。この弁は、好ましくは、ピストン部
材の遠位端の周囲にスライド可能に配置された管状弁シートを備える。この様式
において、測量チャンバ内の液体は、ピストン部材に対して遠位方向に管状弁シ
ートを移動し、それによって、ピストン部材が、分配位置に向かって移動する際
に、ピストン部材と管状弁シートとの間の流れによって測量チャンバ内の液体が
分散され得る。この管状弁シートはまた、円柱状部材内でスライド可能であり、
そして円柱状部材は、単位容量の液体が測量チャンバから分配された後に、ピス
トン部材に対する管状弁シートの遠位方向移動を止めるための止め具を規定する
。さらに、バネが、ピストン部材の遠位端を管状弁シートの遠位端に押し込む際
、シールが、ピストン部材と管状弁シートとの間に設けられ、ピストンポンプ内
への微生物流入を防止する。従って、ピストン部材および円柱状部材と組み合わ
せた管状弁シートの使用は、ピストンポンプ内の単位容量の液体が分配されるこ
とを可能にし、さらに、ピストンポンプ内への微生物流入を防止するためのシー
ルを提供する。
ートリッジ内に導入される際、化学物質は液体内に溶解し、溶液のエアロゾル化
の直前に、溶液を形成する。
口部を有するハウジングを備える。ハウジング内に、乾燥状態にある化学物質が
配置される。液体がハウジングを通して流れる際、物質は溶解し、出口開口部を
通して溶液として流れる。化学物質は、種々の化学物質(例えば、タンパク質、
ペプチド、低分子化学物質、遺伝性物質、および他の高分子および薬剤として使
用される低分子)のうちのいずれか1つであり得る。1つの特定の物質は、凍結
乾燥したタンパク質(インターフェロンαまたはα1プロラクチン(prola
stin))である。凍結乾燥した物質は、好ましくは、液体と接触する表面積
を増加するために支持構造体内に保持され、それによって、流量を増加し、これ
によって、物質が溶解される、この支持構造体は、好ましくは、三次元マトリク
ス内に凍結乾燥した物質を保持するように構成され、その結果、液体と接触する
物質の表面積が増加する。例示的な型の支持構造体は、混合を高める多くのねじ
れた流路を有するオープンセル多孔性物質を備え、その結果、出口端から排出す
る溶液が均質化される。あるいは、支持構造体は、織布合成材料、金属スクリー
ン、固体ガラスまたはプラスチックビーズのスタックなどから構成され得る。
は、溶液としてエアロゾル発生器上に分配される出口開口部から、物質を溶解す
るための支持構造体を通って、入口開口部内に液体を導入する。エアロゾル発生
器は、ついで、溶液をエアロゾル化するように作動する。この様式において、物
質は、使用するために準備するまで、固体状態で貯蔵される。以前に記載される
ように、液体分配器からの液体の流れは、ピストン部材の戻りストロークの間に
、すなわち、ピストン部材が分配ピストンまで移動する際に、生じる。戻りスト
ロークが、バネによって制御されるため、ユーザーに依存しない。この様式にお
いて、流量は、液体分配器が作動される各時間において同じであり、それによっ
て、溶液を連続的にかつ繰り返して再構成するための方法を提供する。
続するために、入口開口部に接続機構を備える。この様式において、カートリッ
ジは、液体分配器から取り外し可能なように構成され、その結果、各使用後に取
り外され得、廃棄され得る。なお別の局面において、カートリッジは、液体状態
にある化学物質で充填される。次いで、物質は、凍結乾燥され、カートリッジ内
で固体状態に変換される。
に使用されるエアロゾル発生器は、米国特許第5,586,550号および同第
5,758,637号に記載されるのと同じ様式で構成され、これらは、本明細
書中において、以前に参考として援用される。簡単に述べると、エアロゾル発生
器は、前面、後面、および2つの面の間に延びる複数の開口部を有する振動可能
な部材を備える。この開口部は、好ましくは、米国特許第5,164,740号
に記載されるようにテーパー状にされ、これは、本明細書中において、以前に参
考として援用される。1つの特定の局面において、振動可能な部材は、好ましく
は、半球形状にあり、テーパー状開口部は、凹面から凸面まで延びる。使用の際
に、カートリッジからの溶液は、大きな開口部を有する振動可能な部材の後面に
供給される。振動可能な部材が振動される際、この開口部は、エアロゾル化され
た噴霧のように、前面上の小さな開口部から溶液を発する。次いで、ユーザーは
、患者の肺に化学物質を供給するためにエアロゾル化された噴霧を簡単に吸入す
る。
供する。1つの例示的実施形態では、装置は、第1のチャンバ、第2のチャンバ
、および第1のチャンバと第2のチャンバとの間で移動可能な仕切りを備える。
出口開口部がカートリッジ内に備えられ、そして第2のチャンバと連絡する。液
体が、第1のチャンバに排出され、そして乾燥状態にある物質が第2のチャンバ
に排出される。この装置は、さらに、ピストンを備える。このピストンは、液体
を、第1のチャンバから第2のチャンバ内へと移動させて溶液を形成するために
、カートリッジ内で移動可能である。エアロゾル発生器がさらに備えられ、そし
てこれは、カートリッジから溶液を受容し、そしてエアロゾル溶液を生成するた
めに、出口開口部付近に配置される。このようにして、物質は、他の実施形態が
エアロゾル化の準備が出来るまでと同様に、乾燥状態で維持され得る。溶液を形
成するために、このピストンをカートリッジ内で移動させて、第1のチャンバか
ら第2のチャンバへと液体を押し進める。ピストンのさらなる並進は、溶液をエ
アロゾル化する場合に、新しく形成した溶液を、第2のチャンバからエアロゾル
発生器へと押し進める。
える。ここで、シールが、仕切りとカートリッジの間で形成される。このように
して、液体を、ピストンが移動するまで、第1のチャンバ中に保持し得る。好ま
しくは、カートリッジは、少なくとも1つの溝を備える。この溝は、第1のチャ
ンバと第2のチャンバとの間に、少なくとも途中まで配置される。このようにし
て、ピストンが第1のチャンバ内に移動する場合、液体(これは、一般に、圧縮
できない)は、仕切りを第2のチャンバに向けて移動させて、液体がこの仕切り
の周りから第2のチャンバへと通過することを可能にする。この溝は、好ましく
は、第2のチャンバで停止し、その結果、ピストンが仕切りを第2のチャンバ内
に移動させる場合、シールが、カートリッジとこの仕切りの間に形成されて、溶
液を第2のチャンバから出口開口部の外へと押し進める。
ることが好適であり得る。このことは、ピストンを、第1のチャンバを通じて後
ろに引き抜いて、第1のチャンバ内を減圧することによって、達成され得る。溶
液をディスペンス(dspense)するために、このピストンを、以前に記載
されるように、第1のチャンバおよび第2のチャンバを通じて後ろに移動させる
。
びエアロゾル発生器を目詰まりさせることを防ぐために、出口開口部を横切って
配置される。別の局面では、この装置は、ピストンを移動させるためのモーター
を備える。このようにして、エアロゾル溶液は、モーターを作動させることによ
り、簡単に患者に提供され得る。
バを有する、液体をエアロゾル化するためのデバイスに関する。この壁は、収縮
位置と拡張位置との間で移動して、液体の容量の変化を調節する。このチャンバ
は、流体がチャンバに送達されるのに応じて、拡張位置に移動し、そして液体が
排出される場合に収縮する。チャンバは、10〜1000μL、より好ましくは
、10〜750μL、および最も好ましくは、10〜500μLの容量を収容し
、一方で、好ましくは、液体圧をチャンバ内で15psi未満に維持する。容器
(これは、少なくとも3回、チャンバを満たすのに十分な液体を保持する)は、
チャンバへと液体を送達する。壁を、振動構造体に装着してもよいし、容器と交
換してもよい。
ンバを隔離するバルブを有する。このバルブは、バルブが壁の一部を形成するよ
うに、壁と共に形成され得る。このバルブは、チャンバが、収縮する場合に低い
容量を有するように、好ましくは、振動構造体の背面から1mm未満に配置され
る。チャンバは、好ましくは、収縮する場合、5μL未満、および好ましくは、
2μL未満の容量を有する。バルブは、好ましくは、振動構造体内の穴に隣接し
て配置される。
および図面に記載される。
いて再構成して溶液を形成するため、ならびにこの溶液を、引き続いての霧化の
ためにエアロゾル発生器へ移動させるための、例示的な、システム、装置、およ
び方法を提供する。1つの例示的実施形態では、このシステムは、液体ディスペ
ンサー、乾燥状態にある物質を含むカートリッジ、およびエアロゾル発生器を備
える。使用の際、カートリッジをディスペンサーの出口に結合する。次いで、使
用者は、液体ディスペンサーを作動し、その結果、液体がディスペンサーからデ
ィスペンスされ、そしてカートリッジの中に入る。液体が、カートリッジを通じ
て流れるので、乾燥物質は、液体中に溶解され、そして溶液としてカートリッジ
を出る。好ましくは、このカートリッジは、各使用の後に、交換されそして廃棄
される。好ましい実施形態では、カートリッジの出口の端部は、エアロゾル発生
器の近くに配置され、その結果、エアロゾル発生器に配置された溶液は、霧化に
容易に利用可能となる。
この溶液をエアロゾル発生器に送達する。最初に、単位容量の液体の一部(例え
ば、1/2単位容量)を、液体ディスペンサーを操作するときにカートリッジに
供給する。次いで、ユーザーは、所定量の時間(例えば、約10秒)待機し、そ
して再度、液体ディスペンサーを操作して、単位容量の溶液をカートリッジから
エアロゾル発生器へと推進するのに十分な液体を、そのカートリッジに送達する
。この様式において、一定期間の時間を提供して、液体中により多くの物質が溶
解するのを可能にする。
め、およびその計量した容量を噴霧器に送達するための、例示的なシステムおよ
び方法を提供する。これらのシステムおよび方法は、比較的少量の液体(代表的
には約10μL〜約100μLの範囲)を正確に計量および送達するように構成
される。約10μL〜50μLの範囲の容量を送達する場合、本発明は、好まし
くは、ピストンポンプの使用を用いる。このピストンポンプは、本明細書以下に
より詳細に記載するように、キャニスターに連結される。約50μL〜約100
μLの範囲の容量については、好ましくは、薬学的ポンプ(例えば、計量S4ポ
ンプ(Somova S.p.A.Milano,Italyより市販される)
)を使用する。必要に応じて、このような薬学的ポンプはまた、薬学的医薬を含
み得、これは、エアロゾル発生器に直接送達され得る。一例として、この薬学的
医薬は、ぜん息の処置のためのコリカ(colica)ステロイドの懸濁液を含
み得る。
かまたは実質的に減少するように構成されることである。この様式において、こ
の液体ディスペンサーによって送達される各々その後の投薬は、この噴霧器に送
達される場合に混入されない。ここで、図1を参照すると、液体を噴霧するため
の例示的装置10を記載する。装置10は、ハウジング12を備え、このハウジ
ング12は、装置10の種々の構成要素を保持するように構成される。ハウジン
グ12は、好ましくは、軽量かつポケット型であるよう構築され、代表的には、
プラスチック材料から成形される。ハウジング12は、2つの分離可能な部分に
分けられる。第1部分14は、電子区画を備え、そして第2部分16は、キャニ
スター18、エアロゾル発生器22およびマウスピース20(これを介して、噴
霧された液体が患者に分配される)を保持するための、液体保持区画を備える。
都合よくは、第2部分は、ノブ23をスライドさせることによって、第1部分1
4から分離され得る。必要に応じて、液体保持区画を有する第2部分16は、第
1部分14からの分離後に配置され得る。第2部分16は、キャニスター18と
共に配置され得るか、またはキャニスター18は、別に配置され得る。
からの吸入時に、患者によって生じる吸入フローを検出する。吸入の検出時に、
センサ24は、電気シグナルを電子回路(示さず)に送達し、次いで、この回路
が、交流電圧を送達してエアロゾル発生器22の圧電性部材26を振動させ、液
体をエアロゾル化する。センサ24は、好ましくは、撓みホイル(flexur
e foil)および電気光学センサを備える。撓みホイルは、患者がマウスピ
ース20から吸入した場合に生じる、吸入気流に応答して撓む。光学センサは、
この撓みホイルの撓みを検出するように構成され、その結果、シグナルが、発生
され、圧電性部材26を振動し得る。
センサ24は、撓みホイル28を備え、このホイル28は、伸長部(exten
sion)30を有する。吸入フローセンサ24は、光学センサ32をさらに備
え、このセンサ32は、発光ダイオード(LED)34およびLED34に同格
に配置された光感応性トランジスター36を備える。その結果、LED34は、
光ビーム38をトランジスター36に連続的に伝達する。患者が吸入する時、そ
の吸入気流が、撓みホイル28を撓ませそして伸長部30を下方に移動させ、そ
こで、これが、光ビーム38を横切りそして光の中断を生じ、この伸長部が、ト
ランジスター36によって検出される。次いで、トランジスター36は、シグナ
ルを送り、エアロゾル発生器の起動を引き起こし、エアロゾルを生成する。
22は、患者によって生じた吸入気流の検出にのみ応答して起動する。この様式
において、患者に、単回吸入または複数回吸入のいずれかを使用して、単位用量
で投与され得る。好ましくは、吸入フローセンサ24は、少なくとも1分あたり
15リットルの吸入流速で始動される。しかし、センサ24は、より低い流速ま
たはより高い流速で始動するように構築され得ることが理解される。起動点の調
整は、ホイル28の撓みの堅さを変えることによってか、ホイル28を構築する
ために種々の材料を選択することによってか、またはホイル28の厚さを変化す
ることによって達成される。
性フィルム成分は、それが撓むときに、電気シグナルを生じる。この電気シグナ
ルの大きさは、撓みの大きさに比例する。この様式において、この圧電性フィル
ム成分によって生じる電気シグナルを使用して、吸入フローの大きさを検出し得
る。この様式において、エアロゾル発生器の出力は、吸入気流に比例して調整さ
れ得る。エアロゾル発生器からのこのような比例出力は、これが、粒子の合体を
妨げそして吸入フローに従って生じるエアロゾル生成を制御するという点で、特
に有利である。エアロゾル出力の制御は、エアロゾル発生器を連続的に起動およ
び停止することによって調整され得る。起動時と停止時との間の比(一般に、装
荷率と定義される)は、正味のフローに影響する。このような特性を有する例示
的な圧電性フィルム成分は、ATO Autochem Sensors,In
c.,Valley Forge,Pennsylvaniaから市販される。
ル発生器22における液体の存在を検出するため、およびユーザーにシグナルを
送るための電気成分を備え、このシグナルは、全ての液体がエアロゾル化された
ことを示す。この様式において、ユーザーは、指定量の医薬を受けるためにさら
なる吸入が必要とされるか否かを認識する。この検知回路は、好ましくは、電圧
検知回路(示さず)を備え、これは、圧電性要素部材26を横切る電圧を検出す
る。圧電性部材26を横切る電圧が、エアロゾル発生器22の開口部プレート4
0(図3を参照のこと)との表面張力接触下の液体の量に比例的に相関するので
、その電圧に基づいて、液体が残ったままであるか否かが決定され得る。例えば
、エアロゾル化が開始されるとき、電圧は高い。エアロゾル化の終了時には、電
圧は低く、これによって、エアロゾル化プロセスが終了に近いことを示す。好ま
しくは、検知回路は、液体の約95%がエアロゾル化されたときに始動されるよ
うに構成される。始動されたとき、この検知回路は、発光ダイオード(LED)
42を点灯し、これが、指定の投薬量が送達されたことを示す。
される。先に記載したように、エアロゾル発生器22は、振動可能な開口部プレ
ート40および環状の圧電性部材26を備える。エアロゾル発生器22は、カッ
プ形状の部材44をさらに備え、示されるように、圧電性部材26および開口部
プレート40が部材44に連結される。カップ形状部材44は、環状の穴46を
備え、そこに、開口部プレート40が配置される。ワイア(示さず)は、圧電性
部材26を部分14(図1を参照のこと)内の電子回路に接続し、次いで、この
回路を使用して、圧電性部材26を振動させる。
ム)から構築される。開口部プレート40は、開口部プレート40の後ろ表面4
8がキャニスター18から液体を受容するように配置されるように、穴46に上
に配置される(図1を参照のこと)。図示されないが、開口部プレート40は、
後ろ表面48から前表面50へテーパー状になる複数のテーパー状開口部を備え
る。本発明に使用され得る例示的な開口部プレートとしては、先に参考として援
用された、’740特許、’550特許および’637特許に記載されるものが
挙げられる。
得る材料から構築され得る。例として、開口部プレート40は、パラジウム、ま
たはパラジウム合金(例えば、パラジウムコバルトまたはパラジウムニッケル)
から電気鋳造され得る。開口部プレート40は、さらに、腐食耐性を高めるため
に電気メッキされた金であり得る。あるいは、開口部プレート40は、ニッケル
、ニッケル−金合金、またはニッケルおよびニッケル−金合金の組み合わせ(ニ
ッケル−金合金が開口部プレートの外側表面をカバーするように配置される)か
ら構築され得る。ニッケル金−合金は、Van Den Belt、TGM、「
The diffusion of platinum and gold i
n nickel measured by Rutherford Fact
Scattering Spectrometry」、Thin Solid
Film、109(1983)pp.1−10に一般的に記載されるように、
金電気メッキプロセス続いて高温で拡散を使用して形成され得る。この参考文献
の完全な開示は、参考として本明細書中で援用される。少量のマンガンはまた、
ニッケルが高温で熱処理され得るように電気鋳造プロセスの間ニッケルに導入さ
れ得る(米国特許第4,108,740号に記載され、本明細書中参考として援
用される)。金−ニッケル金属は、ニッケル成分、および特に電気鋳造されたニ
ッケル成分をメッキ多孔度によって引き起こされる腐食から保護する際に特に有
用である。拡散プロセスは、例えば、インクジェット開口部プレート、他のスプ
レーノズルプレートなどのようなニッケル成分、および特にニッケル電気鋳造さ
れた成分に対する腐食保護を必要とする他の適用に有用であり得る。
ッケルを含み、第2の電気鋳造された層が金を含む2層を有する電気鋳造された
複合構造体の開口部プレートを構築することによって高められ得る。複合材中の
金の厚みは、好ましくは、少なくとも2ミクロンであり、より好ましくは、少な
くとも5ミクロンである。あるいは、第2層は、パラジウムまたは別の耐腐食性
金属から電気鋳造され得る。開口部プレートの外側表面はまた、細菌増殖を防止
する材料(例えば、ポリミキシンまたは銀)でコーティングされ得る。必要に応
じて、湿潤性を高める他のコーティングが開口部プレートに適用され得る。
て、共有結合を形成する薬剤で開口部プレートをコーティングすることによって
腐食性液体から保護される。このような薬剤は、代表的には、酸性の薬学的液体
と生体適合性であるので好ましい。薬剤は、光反応性であり得る(すなわち、光
に供された場合、活性化する)か、または、水分または任意の他のエネルギー手
段に供された場合、活性化し得る。さらに、この薬剤は、種々の表面特性(例え
ば、疎水性、親水性、電気伝導性、または非伝導性)を有し得る。なおさらに、
1つより多くの薬剤が、互いの頂部に形成され得る。開口部プレートに含まれ得
るコーティングのタイプは、米国特許第4,979,959号;同第4,722
,906号;同第4,826,759号;同第4,973,493号;同第5,
002,582号;同第5,073,484号;同第5,217,492号;同
第5,258,041号;同第5,263,992号;同第5,414,075
号;同第5,512,329号;同第5,714,360号;同第5,512,
474号;同第5,563,056号;同第5,637,460号;同第5,6
54,460号;同第5,654,162号;同第5,707,818号;同第
5,714,551号;および同第5,744,515号に記載される。これら
の特許の完全な開示は、本明細書中で参考として援用される。
することを防止するハウジング52内に配置される。カップ形状部材44は、2
つの弾性リング54および56によってハウジング52内に吊るされる。リング
54は、ハウジング52とカップ形状部材44の周りとの間に配置される。リン
グ56は、圧電部材26の内側直径と遮蔽部材58との間に配置される。このよ
うな配置は、カップ形状部材44の振動の動きを抑制することなく、圧電部材2
6と液体の接触を防止する気密シールを提供する。
と軸方向で整列されて、その結果、圧電部材26が振動するとき、液滴がマウス
ピース20から排出され、そして患者による吸引に利用可能となる。先に記載し
たように、エアロゾル発生器22によって霧化される液体医薬を保持するキャニ
スター18が、第2部分16内に配置される。キャニスター18は、ノズル62
を通してエアロゾル発生器22に単位容量の液体を施与するように構成されるメ
カニカルポンプ60に一体的に取り付けられる。ポンプ60は、キャニスター1
8を下向きに押して本明細書中、後でさらに詳細に記載されるようにポンプ作用
を発生するノブ64を押すことによって作動する。ノブ64を押すことはまた、
第2部分16内の電気マイクロスイッチ66に圧力を加える。作動する場合、マ
イクロスイッチ66は、信号を第1部分14内の電流に送り、これは、発光ダイ
オード(LED)(図示しない)を、装置10が使用する準備ができたことを示
すように点滅させる。患者が吸入を始めるとき、吸入は、エアロゾル発生器の作
動を引き起こして感知される。
れる)を開口部プレート40の後ろ表面48に送達する。送達された容量68は
、患者の吸入を感知するまで、固体/液体表面相互作用および表面張力によって
開口部プレート40に接着する。この時点で、圧電部材26は、前面50から液
滴を排出するように作動されて、これらが患者によって吸入される。単位容量で
送達される容量60を提供することによって、正確な用量の液体医薬が霧化され
て、患者の肺に送達される。図1のキャニスター18は施与される液体を開口部
プレートに直接送達するように構成されるが、代替的に、ポンプ60は、本明細
書中、後にさらに詳細に記載するように、乾燥状態で化学物質を含むカートリッ
ジを受容するように構成され得る。
0の概略的な表示が、開口部プレート(例えば、装置10の開口部プレート40
)への単位容量の液体医薬を施与するための例示的な方法を説明するために記載
される(図1および3を参照のこと)。キャニスター138は、キャップ146
が配置される開放端144を有するハウジング142を備える。液体がハウジン
グ142から逃れるのを防止するためにシールを提供するワッシャー148が、
開放端144に対して配置される。ワッシャー148の頂部に円柱状部材150
がある。キャップ146は、円柱状部材150およびワッシャー148をハウジ
ング142にしっかりと保持する。円柱状部材150は、円柱状開口151を備
え、これは液体がキャニスター138から入るのを可能にする。円柱状部材15
0はまた、ワッシャー148と組み合わせて、圧縮バネ154が配置される保持
部材152をしっかり位置付けるのに役立つ。
158、および圧縮バネ154を備える。ピストン部材156は、前方端部15
6Aおよび遠位端部156Bを有し、前方端部156Aは、ピストン作用を提供
し、遠位端部156Bは弁作用を提供する。
かって押され、放出されるように構成され、単位容量の液体が、弁シート内のテ
ーパー状の開口161を通して施与される。弁シート158は、弁シートを内側
に移動させるように押される弁シートショルダー158Aを備え、弁シート15
8がテーパー状の開口161を閉じるように遠位端部156Bと係合する。
縮されるので、バネ154は加圧され、そして、メータリングチャンバー168
は、前面末端156Aと円柱状部材150との間で形成し始める。前面末端15
6Aおよび遠位末端156Bは、好ましくは、それぞれ、円柱状部材150およ
び弁シート158に気密性シールを提供する、軟弾性物質から構築される。前面
末端156Aと円柱状部材150との間のシールに起因して、吸引が、ピストン
部材156の圧縮の際に、メータリングチャンバー168内に作製される。
され、バネ154は、さらに加圧され、そして、前面末端156Aは、円柱状開
口部151を過ぎて移動し、その結果、間隙が前面末端156Aと円柱状部材1
50との間に提供される。前面末端156Aは、円柱状部材150の端を過ぎる
際、キャニスター138からの液体は、メータリングチャンバー168内に作製
される吸引によって、円柱状部材150に引かれる。図6において、ピストン部
材156は、充填位置に存在する。
放し、バネ154が、その開始位置に向って、ピストン部材156を押すのを可
能にする。図7に示されるように、ピストン部材156のその開始位置へと戻る
移動の際に、前面末端156Aは、再び円柱状部材150に係合し、そしてメー
タリングチャンバー168内のいずれの液体も、キャニスター138に流れ戻る
ことを防止する2つの表面の間にシールを形成する。
を押す際に、一般的に圧縮性でないので、メータリングチャンバー168内の液
体は、弁シート158をピストン部材156上を遠位にスライドさせる。そうす
る際に、メータリングチャンバー168内の液体は、実施例8に示されるように
、弁シート158のテーパー状開口部161を通って、メータリングチャンバー
からのがれることが可能となる。
面末端156Aが長さL移動する際に、テーパー状開口部161から分配される
。前面末端156Aが、長さLを通過する際、円柱状部材150と接触される。
この様式で、メータリングチャンバー168内の液体は、この移動の長さの間に
テーパー状開口部161から封殺される。長さLを通過した後、前面末端156
Aは、円柱状部材150とのシーリング関係がなくなり、その結果、さらなる液
体は、テーパー状開口部161から分配されない。従って、分配される液体の量
は、長さL上の円柱状部材150の直径に比例する。そういうものとして、ピス
トンポンプ140は、液体の既知の容量を分配するように設計され得、ピストン
部材156は、いちいち、開始位置から充填位置まで移動し、次いで、開始位置
に戻る。ピストン部材156は、前面末端156Aと円柱状部材150との間の
間隙を作製するために、充填位置まで、十分に圧縮されなければならない。部分
的容量が分配され得ないことを保証するための様式が、提供される。
て、弁シート158の遠位の動作を停止するために円柱状部材150上にストッ
プ172を係合させるショルダー170を含む。この時点で、ピストンポンプ1
40は、図4に最初に示されるように、開始位置に対応する末端分配位置に存在
する。この位置において、バネ154は、ピストン部材156の遠位末端156
Bをテーパー状開口部161に押しつけて、シールを提供し、そして、混入物が
ピストン140に侵入するのを防止する。
のようなコーティングとしては、例えば、正の電気的変化を有するコーティング
(例えば、ポリミキシン、ポリエチレンイミン、銀など)が挙げられる。
成するために、その化学物質をキャニスターからの液体で化学物質を溶解するた
めの簡便な方法をさらに提供する。この様式において、他に分解に対して感受性
である化学物質は、乾燥状態で保存され得、その結果、産物の貯蔵寿命が延長さ
れる。乾燥状態にあるこのような化学物質を貯蔵するためのカートリッジ180
の例示的な実施形態が、図10に示される。例示の便宜のために、カートリッジ
180は、ピストンポンプ140およびキャニスター138と組み合わせて記載
され、これらは、次いで、エアゾール適用装置(例えば、装置10)に結合され
得、以前に記載されたように、医薬をエアロゾル化する。カートリッジ180は
、入口開口部184および出口開口部186を有する円柱状容器182を含む。
入口開口部182は、示されるように、大きさを変えて、ピストンポンプ140
に結合する。容器182内に分配されるのは、第1のフィルター188および第
2のフィルター190である。フィルター188は、入口開口部184の近くに
配置され、そして、第2のフィルター190は、出口開口部186の近くに配置
される。乾燥状態にある化学物質192は、フィルター188と190との間に
配置される。化学物質192は、好ましくは、支持構造体内に維持され、化学物
質が溶解される速度を増加する。
の物質から構築され得る。例えば、支持体構造体は、Porex Techno
logies,Farburn,Georgiaから市販されているポリテトラ
フルオロエチレン(PTFE)マトリックス物質のようなオープン(open)
細胞物質を含み得る。好ましくは、このようなオープン細胞物質は、約7μmか
ら約500μmまでの範囲、そして、より好ましくは、約250μmの大きさの
細孔を有する。あるいは、種々の他の可塑性物質が、オープン細胞マトリックス
を構築するために使用され得、これらとしては、ポリエチレン(HDPE)、超
高分子量ポリエチレン(UHMW)、ポリプロピレン(PP)、重合ビニリデン
フロライド(PVDF)、ナイロン6(N6)、ポリエーテルスルホン(PES
)、エチルビニル酢酸(EVA)などが挙げられる。あるいは、支持構造体は、
織物合成物質、金属スクリーン、固体ガラスまたは可塑性ビーズの山などから構
成され得る。
体状態にある間に、容器182を化学物質で充填し、次いで、この物質がカート
リッジ内にある間に、この物質を乾燥状態に凍結乾燥する方法である。この様式
で、化学物質でのカートリッジ180の充填は、正確にそして反復して制御され
る。しかし、この化学物質は、固体状態である場合、カートリッジ180に配置
され得ることが理解される。
ので、1つの例示的なプロセスである。この物質が、タンパク質またはペプチド
を含む場合、凍結乾燥サイクル(および得られた水分含有量)ならびに産物処方
物の両方は、凍結、乾燥および長期貯蔵の前に、タンパク質を安定化するための
産物開発の間に最適化され得る。Freeze Drying of Prot
eins,M.J.Pikal,BioPharm.3,18−26(1990
);Moisture Induced Aggregation of Ly
ophilized Proteins in the Solid Stat
e,W.R.Liu,R.Langer,A.M.Klibanov,Biot
ech.Bioeng.37,177−184(1991);Freeze D
rying of Proteins.II,M.J.Pikal,Bio P
harm.3,26−30(1990);Dehydration Induc
ed Conformational Transitions in Pro
teins and Their Inhibitions by Stabi
lizers,S.J.Prestrelski,N.Tedeschi,S.
ArakawaおよびJ.F.Carpenter,Biophys.J.65
,661−671(1993);ならびにSeparation of Fre
ezing and Drying Induced Denaturatio
n of Lyophilized Proteins Using Stre
ss−Specific Stabilization,J.F.Carpen
ter,S.J.Prestrelski,およびT.Arakawa,Arc
h.Biochem.Biphys.303,456−464(1993)を参
照のこと(これらの完全な開示は、本明細書中に参考として援用される)。処方
物pHの調整および/または広範な種々の添加物(糖、多糖、ポリオール、アミ
ノ酸、メチルアミン、特定の塩、ならびに他の添加物を含む)の添加が、凍結乾
燥に対してタンパク質を安定化することが示されている。
径を有する小さいガラスビーズで詰めた。このカートリッジを10mg/mlの
濃度のリゾチームの溶液で充填した。その安定性を強化するために、溶液を糖の
形態および緩衝液と組み合わせた。この緩衝液は、クエン酸ナトリウムであり、
そして糖はマニトールであった。対の20の界面活性物質をまた、溶液に添加し
た。次いで、この溶液をカートリッジ中で凍結乾燥した。
of Pharmaceutical Science Technolog
y(J.Pharmasei.Technology)、48;30−37(1
994)(この開示は、本明細書中で参考として援用される)に記載されるよう
な界面活性剤)を含み得る。Croweら、「Stabilization o
f Dry Phospholipid Bilayer and Prote
ins by Sugars」、Bichem.J.242:1−10(198
7)、およびCarpenterら、「Stabilization of P
hosphofructokinase with Sugars Dryin
g Freeze−Drying」、Biochemica et Bioph
ysica Acta 923:109−115(1987)(これらの開示は
、本明細書中で参考として援用される)に記載されるように、乾燥状態時の分解
反応から化学物質を保護することを補助するために、種々の糖が添加され得る。
そしてピストンポンプ140は、先に記載されたように操作され、既知の量の液
体をカートリッジ180中に分配する。供給された液体は、化学物質192を通
って流れ、そして化学物質192はこの液体に溶解し、そして液体溶液194と
して出口開口部186から流出する。示されるように出口開口部186は、エア
ロゾル発生器198の開口部プレート196と間隔を空けて配置され、その結果
、液体溶液198が、開口部プレート196上に蓄積される。エアロゾル発生器
198は、カップ型の200番と圧電性の202番をさらに備え、そして先に記
載されたエアロゾル発生器22と同様の方法で操作される。従って、エアロゾル
発生器198が操作される場合、液体溶液194は、示されるように開口部プレ
ート196から滴下される。
から取り外し可能であり、その結果カートリッジ180が、それぞれの使用後に
廃棄され得ることである。図11に示すように、カートリッジ180が取り外さ
れた後、ユーザーは、必要に応じてピストンポンプ140を作動させ、再度、一
定量の液体204を直接的に開口部プレート96に送達し得る。次いでエアロゾ
ル発生器198が操作され、超音波洗浄器と同様に、振動作用により、開口部プ
レート196から任意の残留溶液が除去される。この溶液を形成し、そして開口
部プレート196を洗浄するために缶138内に保持され得る液体として、滅菌
水、水とエタノールの混合液、または他の消毒薬などが挙げられる。
体を用いてこの化学物質を再構成し、溶液を形成し得る携帯型エアロゾル化装置
を提供する。本発明は、この溶液をエアロゾル化する技術およびこのエアロゾル
発生器を洗浄する技術をさらに提供する。また、本明細書中に記載されるエアロ
ゾル装置は、カートリッジ内に保存されていない液体医薬品をエアロゾル化する
ために用いられ得、その結果この液体医薬品が、エアロゾル化のために直接的に
ピストンポンプから開口部プレートに送達されると考えられる。
れ得る。このような特徴は、第2の部分14内に、缶18から受け入れた用量を
エアロゾル化するために必要とされる期待時間量を含むようプログラムされたプ
ロセッサを提供することにより、最良に達成される。全用量がエアロゾル化され
る前に予想時間量が超過した場合、開口部プレートの開口部が詰まっているので
、開口部を洗浄するためのクリーニングが必要であり得ることが推定され得る。
このような現象において、このプロセッサは、装置10上のLEDにシグナルを
送り、洗浄が必要とされていることを示す。
ロセッサは、エアロゾル発生器が動かされる時間量を記録する。エアロゾル発生
器が、予想時間の間動かされた場合、先に記載されたように、電圧感知回路が作
動され、任意の液体が開口部プレートに残存しているか否かを検出する。
実施形態が記載されている。装置300は、図1の実施形態と同様の、2つの分
離可能な部分に分割するハウジング302を備える。第1の部分304は、種々
の電子装置を備え、そして第2の部分306は、液体保持コンパートメントを備
える。図1のエアロゾル発生器22と同様のエアロゾル発生器308は、第2の
部分に配置され、溶液をエアロゾル化して、マウスピース310を通じての吸入
のために利用可能にされる。便宜上、エアロゾル発生器308は、溶液を補足し
、そしてエアロゾル化されるまでエアロゾル発生器308との接触状態を維持す
るためのリップ312を備える。エアロゾル発生器308の上には、薬物カート
リッジ314が配置される。本明細書の後半でより詳細に記載されることである
が、カートリッジ314は、エアロゾル化のためにエアロゾル発生器308に送
達される溶液を生成するために用いられる。
微小空芯型DCモーター318に連結される。モーター318が作動される場合
、このモーターは、シャフト320を回転させる。この回転動作は、親ねじ31
6により直線的動作に変換され、カートリッジ314内のピストン322を作動
させる(これについては、本明細書中後半でより詳細に記載される)。モーター
318は、第1の部分304に設置されている適切な電子装置により作動される
。さらに、バッテリーのような動力供給源がまた、第1の部分304に設置され
、モーター318に動力を供給する。エアロゾル発生器38は、本質的に図1の
装置と関連して先に記載されたものと同一の様式で操作される。
されている。ピストン322は、親ねじ316のコネクタ326と接するドッキ
ングノブ324を備える。ドッキングノブ324およびコネクタ326は、容易
な連結および非連結を促進するように設置される。代表的に、モーター318お
よび親ねじ316は、ハウジング308にしっかりと連結されており(図12を
参照のこと)、他方、カートリッジ314は、ハウジング302から脱着可能な
ように配置される。このように、新たな薬物カートリッジが必要とされる度に、
新たなカートリッジは、装置300に容易に挿入され、そして親ねじ316に連
結され得る。
れる場合、親ねじ316が下方に移動されるよう配置される。あるいは、モータ
ー318が逆回転する場合、親ねじ316は上方に移動される。このように、ピ
ストン322は、カートリッジ314内で後方および前方に動かされ得る。好ま
しくは、モーター318は、ピストン322がカートリッジ内の選択された位置
に移動され得るよう校正される(これについては、本明細書中後半でより詳細に
記載される)。
備える。例図の都合上示されていないが、第1のチャンバ328は、液体で満た
され、そして第2のチャンバ330は、乾燥状態の物質を含む。好ましくはこの
ような物質は、凍結乾燥された薬物を含むが、図1の実施形態と同様に、他の物
質が用いられ得る。仕切り332は、第1のチャンバ328と第2のチャンバ3
30とを分離させている。図13に示されるように、仕切り332は、仕切り3
32とカートリッジ314との間にシールを形成するホームポジションに位置し
、その結果仕切り332がそのホームポジションから移動されるまで、液体が第
1のチャンバ328内に維持される(これについては、本明細書中後半でより詳
細に記載される)。
口開口部333を備える。一旦、溶液がカートリッジ314内で形成されると、
その液体は、出口開口部333を通してエアロゾル発生器308へ分配され、患
者への送達のためにエアロゾル化される。大きな薬物粒子がエアロゾル発生器3
08に流れ出し、それによってエアロゾル発生器308の開口部の潜在的な目詰
まりを引き起こすのを防ぐのに役立つフィルター334は、出口開口部333を
横切って配置される。
を生成するためのカートリッジ314の操作が記述される。カートリッジ314
は、米国特許第4,226,236号(この完全な開示は、本明細書中で参考と
して援用される)に記載される薬物カートリッジに類似した様式で構築される。
図14に示されるように、カートリッジ314は、仕切り332が第一のチャン
バ328に液体を維持する場合、ホーム位置にある。ホーム位置にある場合、カ
ートリッジ314は、装置300に挿入され得、そして親ねじ316に連結され
る(図13を参照のこと)。エアロゾル化された溶液が患者に送達される準備が
された場合、モーター318(図13を参照のこと)は、図15に示されるよう
に、親ねじ316が、カートリッジ318内のピストン322を移動させるよう
に作動される。ピストン322がカートリッジ314内で移動されるにつれて、
それは、第一のチャンバ328を通って、移動し始める。液体は、一般に非圧縮
性であるので、液体は、仕切り332を、第二のチャンバ330の方向に移動さ
せる。カートリッジ314の壁において形成されるのは、仕切り332がそのホ
ーム位置から離れるにつれて、第一のチャンバ328と連絡した状態に置かれる
1つ以上の溝336である。このように、第一のチャンバ328内の液体は、矢
印によって示されるように、チャンバ330に強制的に移動させられる。一旦、
液体が、仕切り332の周りを流れることができるようになると、それに対する
作用する圧力は、一般的に図15に示される位置にそれが残るように、解放され
る。この液体が第二のチャンバ330に入るにつれて、凍結乾燥された薬物が液
体に溶解されて、溶液を形成する。
まで移動される。この点で、全ての液体は、第一のチャンバ328から第二のチ
ャンバ330に移動されている。この点で、これは、必要に応じて、第二のチャ
ンバ332内でちょうど形成された溶液を混合することが所望され得る。このこ
とは、図15に示される位置に向かって戻されるようにピストン322を移動さ
せることによって達成され得る。このように実行する際に、第一のチャンバ32
8内に真空が形成されて、溶液を第二のチャンバ330から第一のチャンバ32
8にひく。この溶液は溝336を流れるので、この溶液は攪拌され、混合される
。次いで、ピストン322は、図16に示される位置に戻るように移動されて、
液体を第二のチャンバに戻るように移動させる。このプロセスは、十分な混合が
起こるまで、必要なだけ何回も繰り返され得る。
る。これを行うために、ピストン332は、図17に示されるように、第二のチ
ャンバ330を移動する。次いで、仕切り332が、フィルター334に対して
押されて、第二のチャンバ330を完全に閉じ、そして全ての液体を出口開口部
から排出させる。
生器308に分配されて、患者が適切な投薬量を受け取ることを確実にすること
である。さらに、薬物を乾燥状態に維持することによって、その有効期間が、上
記のように増加され得る。
物カートリッジと交換され得る。必要に応じて、クリーニングカートリッジが、
クリーニング溶液を含む装置300に挿入され得る。このクリーニング溶液は、
モーター318の作動の際に、エアロゾル発生器308に分配される。次いで、
エアロゾル発生器308は、クリーニング溶液を使用して、その開口部を洗浄す
るために作動され得る。
れる。装置400は、本質的に、キャニスター18が連増供給カートリッジ40
2で置換されていることを除いて、装置10と同一である。カートリッジ402
は、要求に応じて、液体をエアロゾル発生器22に連続的に供給するように構成
され、この結果、十分な液体がいつも、エアロゾル発生器22が作動される時は
いつも、利用可能である。カートリッジ402はまた、過剰な液体を供給されな
い、すなわち、これは、霧化される程度の液体を供給するのみである。カートリ
ッジ402は、同時係属中の米国特許出願番号08/471,311(1995
年4月5日に提出)(これの完全な開示は、本明細書中で参考として援用される
)に記載されるカートリッジと類似するように構築される。
よび面406を備え、この面406は、液体を液体レザバ404から開口部プレ
ートに供給するために、エアロゾル発生器22の開口部プレートに隣接する。毛
管経路408が、レザバ404と面406との間に延びて、毛細管現象によって
液体を面406に供給する。レザバ404に生成される真空に打ち勝つために、
排気チャネル410が、経路408と連絡している。このようにして、空気は、
真空を減少させそしてさらなる液体がレザバ404から移動されることを可能に
するために、レザバ404に入ることができる。
分配システムを形成し得、このシステムは、エアロゾル発生器に形成物(for
mation)を供給するために使用される。例えば、図22に示されるように
、カートリッジ432は、図14のカートリッジ314に類維し、そして第一の
チャンバ436および第二のチャンバ438を備える。チャンバ436には液体
(示されず)が配置され、そして第二のチャンバ438には乾燥物質440が配
置される。仕切り442は、チャンバを分離する。使用中、プランジャー444
は、チャンバ436を移動して、仕切り442を前方に押しやり、そして液体が
、チャンバ426に入りそして溶液を形成することを可能にする。
プ434は、一定容量の溶液をチャンバ436から分配するよう操作される。ポ
ンプ434は、一定容量の溶液が霧化のために利用可能なように、エアロゾル発
生器の近傍に配置され得る。このようにして、直接的な物質から形成された既知
の容量の溶液が、容易かつ好都合な様式で提供され得る。
は類似の参照番号は、同じまたは類似の構造体を参照する。容器500は、流体
をチャンバ502に送達する。この容器500およびチャンバ502は、ハウジ
ング12内に収容され(図1)、そして上記のデバイスの局面が、ここで等しく
適用可能である。容器500からの流体は、チャンバ502を、少なくとも3回
、より好ましくは少なくとも25回満たす。
能である。このチャンバ502は、流体が容器500からチャンバ502に送達
されるにつれて拡張し、そして流体が作動中に振動構造体506中に穴504を
通して排出されるにつれて、収縮する。この穴504(これは、明瞭さのために
強調されている)は、好ましくは、上記のような様式で、成形されそしてサイズ
決めされる。振動構造体506は、カップ状部材44および穴504を有する要
素508によって形成される。この要素508は、ドーム状の形態を有するが、
平坦、曲面または任意の他の適切な様式に成形され得る。この振動構造体506
は、好ましくは、80〜190kHzの周波数、より好ましくは約120〜15
0kHzの振動数で振動するが、また他の周波数でも作動し得る。この振動構造
体506は、任意の適切なデバイスを用いて振動され、そして好ましくは、圧電
素子26を用いて振動される。
を収容するように変形する。この壁510は、好ましくは、チャンバ502が拡
張する場合、振動構造体506から外側に離れるように湾曲する(図24)。こ
のチャンバ502はまた、要素508の背面503によって境界が示され、その
結果、チャンバ502内の流体が、振動構造体506と接触する。このチャンバ
502は、好ましくは、完全に拡張した場合、10〜1000μL、より好まし
くは10〜750μL、そして最も好ましくは約10〜500μLの容積を収容
する。壁510は、いくらか弾性であり得るが、この壁510は、好ましくは、
チャンバ502が満たされた場合に、チャンバ510内の流体圧力が、15ps
i以下、より好ましくは10psi以下、最も好ましくは、5psi以下である
ように、十分に可撓性である。振動構造体内の穴504において生じた流体張力
は、チャンバ502内に流体を保持する。
有する。このピストン512は、シリンダー514内で移動して、既知の量の流
体をチャンバ502に送達する。このピストン512は、手動で作動され得るか
、またはモーター駆動式アクチュエーターで動かされ得る。この容器500は、
もちろん、任意の他の適切なデバイス、または本発明の範囲から逸脱することな
く、本明細書中に記載される任意の他のデバイスを備える容器500であり得る
。従って、この容器500は、異なる物質を含む多数のコンパートメントを有し
得、そして上記の弁を有し得る。
518を有し、この針は、この容器500上の隔壁520を貫通する。このキャ
ップ516は、好ましくは、使用の直前にこの容器500に設置され、その結果
、この隔壁520は、この容器500がハウジング12内に設置される直前まで
貫通されない。この容器500は、次いで、保持要素522に、ネジ接続部52
4を用いて設置される。この保持要素522は、任意の適切な様式で、ハウジン
グ22内に設置される。針518は、容器500とチャンバ502との間の流路
526を規定する。
器500への流体の流れを防止する。この弁528は、好ましくは、スリット型
弁530であるが、もちろん、任意の他の適切な構造を有し得る。この弁528
は、上部リップ532および下部リップ534を有し、これらのリップは、この
弁528を壁510に連結する。この弁528はまた、壁510とのネジ接続部
を有し、この接続部は、容器500が保持要素522と係合した場合、壁510
と係合する。
、その結果、針518は、隔壁520を貫通する。あるいは、キャップ516は
、予め容器500設置され得、弁528は、使用前の容器500の滅菌性を維持
している。キャップ516は、次いで、保持要素522と係合するように回転さ
れ、これにより弁528は、壁510と係合し得る。次いで、使用者は、チャン
バ502に送達される流体の所望の量を選択する。次いで、ピストン512は、
適切な距離移動されて、所望の量の流体を送達する。流体が容器500から送達
される場合、この弁528は開き、そしてチャンバ502は拡張して、この流体
に適合する。このチャンバ502は、完全にまたは部分的に満たされ得る。チャ
ンバ502が満たされる場合、流体圧力は、好ましくは、上記の範囲内に維持さ
れる。次いで、振動構造体506において振動を引き起こすために、圧電部材2
6が使用される。振動構造体506の振動により、流体は、チャンバ502から
穴504を通して、この振動構造体506の前面507から出される。
たは類似の参照番号は、同じかまたは類似の構造を表す。図23および24に関
連するように、上記の寸法、操作および使用は、本明細書で等しく適用可能であ
る。容器500およびチャンバ502は、この容器500が流体をチャンバ50
2に送達するという点で、上記の容器500およびチャンバ502と同様に作動
する。チャンバ502は、振動構造体506の背面503および変形可能な壁5
10Aにより部分的に規定される。
おいて、各新たな容器500と交換されるという点において、容器500とは異
なる。キャップ516Aは、上記のように、容器500上の隔壁520を貫通す
るための針518を有する。キャップ516A、針518および壁510Aは、
容器500を保持要素522に設置する直前に、容器500に設置され得る。あ
るいは、壁510A、針518、キャップ516Aおよび容器500は、一緒に
パッケージングされ得る。弁530、好ましくは、スリット型弁532は、針5
18の末端で形成されて、チャンバ502を容器500から隔離する。この弁5
30は、振動構造体506の背面503から1mm未満、より好ましくは,0.
5mm未満で配置された流体出口534を規定する。弁530は、好ましくは、
振動構造体506内の穴504に隣接して配置される。
502をシールする。バネ534は、容器500が保持要素522と係合するよ
うに進められた場合に、圧縮される。このバネ534は、壁510A内およびキ
ャップ516A内にはめ込まれる。壁510Aは、好ましくは、拡張した場合に
より小さな抵抗力を生じる小さな曲げ強さを有する材料から作製される。このよ
うに、チャンバ内の圧力は、上記のように、15psi未満、より好ましくは、
10ssi未満のままである。流体圧力は、上記の流体容量に維持される。
動構造体522の背面503の形状と一致し、その結果、この流体は実質的に、
そして好ましくは完全に、チャンバ502から除去される。この様式において、
チャンバ502に残っている容量は、10μL未満、より好ましくは5μL未満
、最も好ましくは2μL未満である。振動構造体522と一致している壁510
Aの部分536は、好ましくは、振動構造体506内の穴504に隣接している
。
大気圧より下に下げ得、壁510、510Aを収縮するのを助ける。振動構造体
522が振動される場合、流体は、穴504を通され得、この場合、チャンバ5
02内の圧力は、大気圧より低い。図25〜26に示されるデバイスは、図23
〜24のデバイスと同じ様式で使用され、そして上記の議論はここで援用される
。
解される。例えば、流体を装置プレートに送達する状況において、この装置およ
び方法は、既知の量の流体を他のタイプの自動化デバイスに送達するために用い
られることが例示される。従って、本発明の範囲および内容は、上記の説明によ
って制限されない。むしろ、特許請求の範囲およびお内容は、上記の特許請求の
範囲によって規定されるべきである。
有する例示的な装置の部分的断面図である。
出するための吸入流(inhalation flow)センサの模式図である
。
において使用される容器およびピストンポンプの側面の断面図を示す。図4に示
される図は、液体を、測定および容器からエアロゾル発生器に移す場合の、ピス
トンポンプの種々の状態を示す。
において使用される容器およびピストンポンプの側面の断面図を示す。図5に示
される図は、液体を、測定および容器からエアロゾル発生器に移す場合の、ピス
トンポンプの種々の状態を示す。
において使用される容器およびピストンポンプの側面の断面図を示す。図6に示
される図は、液体を、測定および容器からエアロゾル発生器に移す場合の、ピス
トンポンプの種々の状態を示す。
において使用される容器およびピストンポンプの側面の断面図を示す。図7に示
される図は、液体を、測定および容器からエアロゾル発生器に移す場合の、ピス
トンポンプの種々の状態を示す。
において使用される容器およびピストンポンプの側面の断面図を示す。図8に示
される図は、液体を、測定および容器からエアロゾル発生器に移す場合の、ピス
トンポンプの種々の状態を示す。
において使用される容器およびピストンポンプの側面の断面図を示す。図9に示
される図は、液体を、測定および容器からエアロゾル発生器に移す場合の、ピス
トンポンプの種々の状態を示す。
ジを有するエアロゾル化システムの概略図である。
ッジを有する図10のエアロゾル化システムを示す。
面図である。
ートリッジおよびエアロゾル発生器を示す。
操作の種々の状態にある、図13の薬物カートリッジを示す。
操作の種々の状態にある、図13の薬物カートリッジを示す。
操作の種々の状態にある、図13の薬物カートリッジを示す。
操作の種々の状態にある、図13の薬物カートリッジを示す。
トリッジを備える図1の装置を示す。
スペンシング(dispensing)システムの側面の断面図である。
Claims (33)
- 【請求項1】 液体をエアロゾル化するためのデバイスであって、以下: ハウジング; 振動構造体であって、前面、背面、および該前面と該背面との間に延びる複数
の穴を有し、該ハウジングの内部に設置される、振動構造体; 該振動構造体を振動させるための手段; 流体を収容し、そして該ハウジングの内部に設置される、容器;ならびに 収縮位置と拡張位置との間で移動可能な変形可能な壁を有する、チャンバであ
って、該チャンバは、該振動構造体の該背面によって部分的に形成され、該チャ
ンバは、該振動手段による振動の際に、該振動構造体における該複数の穴を通し
ての送達のために、該容器から流体を受容する、チャンバ、 を備える、デバイス。 - 【請求項2】 前記チャンバが、該チャンバに送達される流体に応答して前
記拡張位置に移動し、そして流体が前記複数の穴を通して排出される際に、前記
収縮位置に移動する、請求項1に記載のデバイス。 - 【請求項3】 前記チャンバが、拡張状態にある場合に、10〜1000μ
Lの容量を収容する、請求項1に記載のデバイス。 - 【請求項4】 前記チャンバが、収縮状態にある場合に、10μL未満の容
量を収容する、請求項1に記載のデバイス。 - 【請求項5】 前記容器と前記チャンバとの間に位置する弁をさらに備え、
該弁は、該チャンバから該容器への流れを防止する、請求項1に記載のデバイス
。 - 【請求項6】 前記弁が前記チャンバの一部を閉鎖する、請求項5に記載の
デバイス。 - 【請求項7】 前記弁が、前記ハウジングに取り外し可能に設置され、そし
て前記容器とともに交換される、請求項6に記載のデバイス。 - 【請求項8】 前記振動手段が、前記振動構造体に接続された圧電素子であ
る、請求項1に記載のデバイス。 - 【請求項9】 流体を前記容器から前記チャンバへと送達するために位置す
る流体出口をさらに備え、該流体出口が、前記振動構造体の前記背面から1mm
以下離れて位置する、請求項1に記載のデバイス。 - 【請求項10】 前記チャンバが、前記拡張位置にある場合に、15psi
未満の流体圧で前記流体を収容する、請求項1に記載のデバイス。 - 【請求項11】 前記チャンバが、前記拡張位置にある場合に、5psi未
満の流体圧で前記流体を収容する、請求項1に記載のデバイス。 - 【請求項12】 前記容器が、前記流体を収容する流体シリンダー内で移動
可能なピストンを有し、該ピストンが、該シリンダー内で、既知の量の流体を前
記チャンバに送達するよう移動可能である、請求項1に記載のデバイス。 - 【請求項13】 前記容器が、別の容器との交換のために、前記ハウジング
に取り外し可能に設置されている、請求項1に記載のデバイス。 - 【請求項14】 前記壁が、前記容器に装着されており、そして該容器が交
換される場合に交換される、請求項1に記載のデバイス。 - 【請求項15】 前記壁が、前記収縮位置にある場合に前記振動構造体の前
記背面の形状にほぼ一致する部分を有する、請求項1に記載のデバイス。 - 【請求項16】 前記壁が前記収縮位置から前記拡張位置へと移動する場合
に、該壁が、前記振動構造体から離れて外向きに湾曲する、請求項1に記載のデ
バイス。 - 【請求項17】 前記壁が、前記振動構造体に設置される、請求項1に記載
のデバイス。 - 【請求項18】 前記振動構造体が、120〜150kHzの周波数で振動
する、請求項1に記載のデバイス。 - 【請求項19】 液体をエアロゾル化するための方法であって、以下の工程
: 液体をエアロゾル化するためのデバイスを提供する工程であって、該デバイス
は、ハウジング、振動構造体、容器、およびチャンバを有し、該振動構造体は、
前面と背面との間に延びる複数の穴を内部に有し、該容器は、流体を収容し、そ
して流体出口を有し、該流体出口を通って、流体が該流体チャンバ内に排出され
、該容器は、該ハウジングの内部に設置され、該チャンバは、少なくとも部分的
に、壁および該振動構造体の該背面によって形成される、工程; 所望の量の流体を該流体チャンバに送達する工程;ならびに 該振動構造体を振動させて、該所望の量の流体を、該流体チャンバから排出す
る工程、 を包含する、方法。 - 【請求項20】 請求項19に記載の方法であって: 前記送達する工程が、前記チャンバを前記拡張位置へと移動させることによっ
て実施され;そして 前記振動させる工程が、流体を排出し、このことにより、前記壁が前記収縮位
置へと移動する、方法。 - 【請求項21】 前記提供する工程が、拡張位置において10〜1000μ
Lの容量を有する前記チャンバを用いて実施される、請求項19に記載の方法。 - 【請求項22】 前記提供する工程が、前記容器と前記チャンバとの間に配
置される弁を用いて実施され、該弁が、該チャンバから該容器への流れを防止す
る、請求項19に記載の方法。 - 【請求項23】 前記弁および前記容器を取り外し、そして別の弁および容
器と交換する工程をさらに包含する、請求項19に記載の方法。 - 【請求項24】 前記送達する工程が、15psi未満の前記チャンバ内の
液圧を用いて実施される、請求項19に記載の方法。 - 【請求項25】 前記壁を取り外し、そして交換する工程をさらに包含する
、請求項19に記載の方法。 - 【請求項26】 前記取り外し、そして交換する工程が、前記容器をもまた
取り外し、そして交換することによって実施される、請求項25に記載の方法。 - 【請求項27】 前記提供する工程が、前記壁を前記振動構造体に押し付け
て該壁をシールするバネを用いて実施される、請求項19に記載の方法。 - 【請求項28】 前記提供する工程が、前記容器に装着された壁を用いて実
施される、請求項19に記載の方法。 - 【請求項29】 前記提供する工程が、前記収縮位置にある場合に前記振動
構造体の前記背面の形状にほぼ一致する部分を有する前記壁を用いて実施される
、請求項19に記載の方法。 - 【請求項30】 前記提供する工程が、前記振動構造体に設置された前記壁
を用いて実施される、請求項19に記載の方法。 - 【請求項31】 前記振動させる工程が、前記振動構造体の前記前側の圧力
より低い前記チャンバ内の圧力を用いて実施される、請求項19に記載の方法。 - 【請求項32】 物質をエアロゾル化するための方法であって、該方法は、
以下: 液体を、第1のチャンバから、乾燥状態の物質を有する第2チャンバ内へと移
動させて、溶液を形成する工程; 該溶液を、該第2チャンバから霧化部材へと移動させる工程;および 該霧化部材を作動させて、該溶液をエアロゾル化する工程、 を包含する、方法。 - 【請求項33】 エアロゾル化装置であって、以下: 第1チャンバ、第2チャンバ、該第1チャンバと該第2チャンバとの間で移動
可能な仕切り、および該第2のチャンバと連絡する出口開口部を備える、カート
リッジであって、ここで、液体が、該第1チャンバ内に配置され、そして乾燥状
態の物質が、該第2チャンバに存在する、カートリッジ; 該第1のチャンバから該第2のチャンバ内へと該液体を移動させて溶液を形成
するために、該カートリッジ内で並進可能なピストン;ならびに 該出口開口部の近くに位置するエアロゾル発生器であって、該溶液を該カート
リッジから受容し、そしてエアロゾル化された溶液を生成する、エアロゾル発生
器、 を備える、装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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