JP2009545381A - 流体流動調節装置 - Google Patents

Abstract

エアロゾル化された薬物を送達する装置に関する使用のために特に設計された流体流動調節メカニズムを開示する。このメカニズムは、ハウジング(1)、平面状弾性要素(6)、調節要素(10)、および位置決め構成要素を含む。ハウジングを通る流路が、流路を通る流体の流量に応じて開かれるかまたは閉じられる様式で、この装置の要素は配置されている。

Description

発明の分野
本発明は、概して、空気などの流体の流動を調節する装置に関し、より具体的には、経肺薬物送達に使用されるような装置に関する。

発明の背景
使用者の気道に対する治療用物質送達のための吸入装置は、現在一般的に用いられている。薬物製剤を生成する、および気道に送達する、現在利用可能な方法は、定量噴霧式吸入器、乾燥粉末吸入器、およびネブライザーを含む。そのような装置の有効性は、吸入流動を調整および制限する能力により一部制限される。吸入の開始および速度の制御の欠如は、結果として口腔および喉などの気道領域における製剤の沈着をもたらし得、これは製剤を浪費し、かつ全身循環系に対する、気道の標的とする部分における製剤の有効な濃度を低下させる。理想的には、製剤は、肺における薬物の沈着に利用できる吸入量を最大にするために、吸入操作の早期の段階で放出されなければならず、製剤の粒子が吸息中で一緒に運ばれ気道の所望の位置に送達されるような吸入速度範囲で送達されなければならない。製剤のエアロゾル発生と吸入操作を調整せず、かつ吸入速度を制限しない装置は、特に誤りが起こりやすい。このような装置では、使用者は多くの場合、肺の標的とする領域に効果的に製剤を送るには速すぎる速さで吸入する。投与量の増加は、薬物の非効率な投与に関連する問題を常に補償することができるわけではなく、治療用薬剤の偶発的な過度の投与量として、重篤な負の結果を持つ場合がある。

様々な薬物吸入装置が開発されており、この装置においては、吸入速度の制御は個々の使用者に委ねられ、使用者の吸気努力によって変動する可能性がある。そのような装置は、所望の速度閾値が達成された場合に、吸気流動速度または装置の作動を制限するための手段を提供しない。

手持ち式の携帯型呼吸駆動型装置が、米国特許第5,941,240号（特許文献1）に記載されている。この装置において、使用者は吸気流動通路を通して空気を吸入する。吸気流が予め設定された基準の閾値を満たした場合、マイクロプロセッサが指示用電気的メカニズムに信号を送り、これが次に、使用者に、吸入流量の許容可能範囲を超えており、現在、効果的な薬物送達には流速が速すぎることを通知する。

本発明は、主として使用者の吸気努力に依存しない、吸気の流量および流速を調整および制限する簡便だが効果的な手段に対する、当技術分野における必要性に取り組み、さらに、装置を作動させる能力などの関連する利点を提供する。

米国特許第5,941,240号

エアロゾル化された薬物送達装置に関する使用のために特に設計された流体流動調節メカニズムを開示する。このメカニズムは、ハウジング、平面状弾性要素、調節要素、および位置決め構成要素を含む。ハウジングを通る流路が、流路を通る空気およびエアロゾル化された薬剤等などの流体の流量に応じて開かれるかまたは可変的に閉じられる様式で、この装置の要素は配置されている。

本発明は、流体流動の開始、および流体流速が所望の閾値を超えた後に流動に対する抵抗を速やかに増加させることによる、流体流速の制限のためのメカニズムを提供する。

流体流速制限手段は、一定量供給メカニズムに動作可能なように連結され得、かつ作動信号を生じ、それによって伝達信号が、ある量の製剤を一定量供給メカニズムに放出させる。

このメカニズムは、対象または患者の呼吸器系に薬剤の正確な用量を繰り返し投与するために、MDI (metered dose inhaler)およびDPI (dry powder inhaler)などの医薬吸入器と組み合わせて使用してもよい。この装置は、米国特許第6,014,969号に教示される種類の装置と一緒に使用することができる。このメカニズムは、簡便であり、かつ使い捨てであり得、すなわち薬物が使い切られるまで使用された後、新しい装置に取り替えられる。したがって、いくつかの態様において、本発明はエアロゾル化された製剤を個体に送達するための装置を提供し、この態様において、装置は本明細書に記載される流体流動制限メカニズムを含む。本発明のエアロゾル化装置は、予め設定された閾値の吸気流量未満ではエアロゾルが放出されないという点で都合が良い。

いくつかの態様において、作動メカニズムはこのメカニズムを通る流体流量の調節をさらに提供するように配置される。作動メカニズムが吸入器と組み合わせて使用される場合、作動メカニズムは製剤の放出を制御するだけでなく、気流の、より優れた調節も提供する。

本発明の一つの局面は、定量噴霧式吸入器の放出および気流を調節するための装置である。

本発明の他の局面は、一定量の製剤を投与するための装置であり、この局面において該装置はある特定の範囲の空気速度で製剤を放出するように調節され、それにより患者への投薬の再現性を提供する。

本発明のある局面は、エアロゾル送達装置と組み合わせて使用するための、流動の制限および作動メカニズムであり、この局面において該作動メカニズムはこのメカニズムを通って流動する流体の予め決定された速度を検知しこれに反応する。

本発明の作動メカニズムは、使用者の吸気努力に反応して機能的に連結されたエアロゾル化装置を駆動するための、簡便だが効果的な手段を提供する。

本発明のある局面は、単独の、または経肺薬物送達装置と組み合わせた流体流動調節メカニズムであり、このメカニズムは以下を含む：
(a) 近位端および遠位端ならびにそれぞれ流路を規定する入口および出口オリフィスを有する、ハウジング；
(b) 前記ハウジングおよび流路内に配置された、近位端および遠位端を含み直線的な反り特性を持つ本質的に平面状の弾性要素であって、該弾性要素の近位端が該ハウジングに固定されている、平面状弾性要素；
(c) 前記弾性要素周囲の空気速度に応答して流路を部分的に閉鎖することが可能な、弾性要素の遠位端上に存在する調節要素；
(d) 前記弾性要素を前記ハウジングの遠位端近傍に位置付けるための、弾性要素の遠位端に接する位置決め構成要素であって、該弾性要素上を通過する空気速度が予め決定された閾値を超えるまで、該弾性要素が流路を遮断するように移動することを防ぐ、位置決め構成要素。

本発明の別の局面は、単独の、またはさらに以下を含む経肺薬物送達装置と組み合わせたようなメカニズムである：
前記弾性要素および調節要素が完全に閉鎖された位置で拘束されることによって吸入を防止する、連結構成要素を含む流動調整構成要素。

本発明のさらに別の局面は、上記のメカニズム単独、またはさらに以下を含む経肺薬物送達装置と組み合わせたメカニズムである：
連結構成要素に連結された薬物送達装置作動メカニズム。

本発明のまたさらに別の局面は、上記のメカニズムのみ、またはさらに以下を含む経肺薬物送達装置と組み合わせたメカニズムである：
連結構成要素が作動メカニズムを駆動させる場合に信号を送信する、作動信号構成要素。

本発明の別の局面は、上記のメカニズム、または単独、または経肺薬物送達装置と組み合わせたメカニズムであり、空気の通過が、流路を通る十分な速度を有し、予め決定された閾値を超え、該弾性要素および調節要素を該ハウジング、出口オリフィスに向けて反らせ、それによって前記作動信号手段を駆動するように、ハウジング、弾性要素、調節要素、および位置決め構成要素が配置されている。

本発明の別の局面は、患者が一定期間にわたって繰り返し服用するために繰り返し薬物送達装置を使用する場合に、装置中に本明細書に記載されている流体流動調節メカニズムを有することによって投薬の再現性を向上させる経肺薬物送達装置を患者が使用する、肺内薬物送達方法である。

これらおよび他の本発明の目的、利点、および特徴は、より十分に以下に記載する本発明の詳細を読むことで、当業者に明らかになると考えられる。

添付の図面と組合わせて以下の詳細な説明を読むことによって、本発明は最も良好に理解される。一般的慣行に従い、図面の様々な特徴は一律の縮尺には従っていないことが強調される。対照的に、様々な特徴の寸法は、明確にするため任意に拡大または縮小される。図面に含まれるのは以下の図である。

開放位置にある本発明の流動調節装置の一つの態様の斜視図である。 閉鎖位置にある本発明の流動調節装置の斜視図である。 本発明の流動調節装置の速度バルブ構成要素の斜視図である。 本発明の速度バルブ構成要素の一つの態様の斜視図である。 本発明の速度バルブ構成要素の斜視図である。 本発明の態様によって得られた結果を示すグラフである。

発明の詳細な説明
本発明の装置および方法の態様を説明する前に、本発明は説明された特定の態様に限定されず、よって当然変動し得ることが理解されなければならない。同様に、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるため、本明細書で使用される専門用語は特定の態様の説明のみを目的にしており限定を意図するものではないことも理解されるべきである。

ある範囲の値が示される場合、その範囲の上限および下限の間にある、特に断りがない限り下限の単位の10分の1までの各介在値が具体的に開示されるものと理解される。任意の言及された値または言及された範囲の介在値と、その言及された範囲における任意の他の言及された値または介在値との間の、さらに小さな各範囲は、本発明に包含される。これらのより小さな範囲の上限および下限は、独立してその範囲に含まれても除外されてもよく、かついずれかの限界値もしくは両方の限界値がこのより小さな範囲に含まれる場合の各範囲、またはどちらの限界値もこのより小さな範囲に含まれない場合の各範囲も、言及された範囲における任意の特に除外する限界に従い、本発明に包含される。言及された範囲が限界値の一方または両方を含む場合、これらの含まれる限界値のいずれかまたは両方を除外する範囲も本発明に含まれる。

特記されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、本発明が属する分野の当業者により一般的に理解されているのと同じ意味を有する。本発明の実施または試験において、本明細書に記載されたものと類似したまたは等価な任意の方法および材料を使用できるが、いくつかの可能性のあるおよび好ましい方法および材料を以下に記載する。本明細書において言及された全ての刊行物は、該刊行物が関連して引用された方法および／または材料を開示および説明するために、参照により本明細書に組み入れられている。本開示が、矛盾が生じる程度まで、組み入れられた刊行物のいかなる開示にも優先することが理解される。

本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される、単数形「1つの（a）」「ある（an）」および「その（the）」は、文脈により別に明確に示されない限りは、複数の意味を含むことに留意されたい。したがって、例えば、「1つの（a）経路」への言及は、複数のそのような経路を含み、「その（the）要素」への言及は、1つまたは複数の要素および当業者に公知のその同等物などへの言及を含む。

本明細書において論じられた刊行物は、本出願の出願日以前のその開示についてのみが提供されるものである。本明細書におけるいかなる記載も、先行発明により本発明がそのような刊行物に先行する権利を有さないことの承認として解釈されるべきでない。さらに、提供された公開日は、実際の公開の日付と異なることがあり、これは個別に確認する必要があり得る。

定義
「流体」は、液体および気体を含む。例えば、流体流動は空気の吸気により誘導される。

「作動流量」は、作動メカニズムが作動信号手段を駆動するように配置され得る流体流量を指す。例えば、作動流量は、気流量が1秒当たり約0.1〜2.0リットル、またはこの範囲よりも狭い範囲である場合、例えば1秒当たり約0.1〜約0.3、約0.2〜約0.5、約0.1〜約0.5、約0.5〜約0.75、約0.75〜約1.0、約0.6〜約0.8、約1.0〜約1.25、約1.2〜約1.5、約1.4〜約1.6、約1.5〜約1.75、約1.6〜約1.8、約1.75〜約2.0、約1.8〜約2.0リットルであり得る。この気流量は、「作動流量」として言及される。いくつかの態様において、作動流量は1秒当たり約0.66〜約0.83リットルである。他の態様において、作動流量は1秒当たり約0.33〜約0.4リットルである。

本明細書において使用される「吸気流量」とは、測定された、計算された、および／または大気圧±5%および約10℃〜約40℃の範囲の温度を想定した測定装置中の所定の位置を通過する空気の速さに基づいて決定された気流量の値を指す。予め決定された閾値速度であるV_Lは、以下に説明するように特定のパラメータを変動させることによって設定可能である。使用者の年齢および大きさ、ならびに使用者の身体的状態等の様々な要因に応じて、所望の通りにV_Lを変動させることができる。例えば、V_Lは、正常な肺能力を有する使用者と比べて肺機能が低下した使用者に対し、より低い値に設定され得る。肺能力の低下は、喘息、肺炎、気腫、嚢胞性線維症、および煙吸入損傷等を含むがこれらに限定されない様々な状況が原因であり得る。肺能力の低下はまた、例えば早産乳児の未熟肺の特徴でもあり得る。

加えて、このメカニズムは、最大流体速度V_Hが設定されるように配置することができる。V_Hは、例えばハウジングの遠位部分の側壁に一つまたは複数の口を提供することを含む様々な方法で設定することができる。

流体速度調節メカニズム
本発明は、メカニズム中の流路を通過する流体の流量に対して感度が高い、流体速度調節メカニズムを提供する。調節メカニズム構成要素のパラメータを変動させることによって、この調節メカニズムを、一つまたは複数の以下の機能を実行するように適合させることができる。
（1）手動制御下で通路を開放することによって、装置を通る流体流動を開始する；
（2）流体流量を検出、および任意で測定する；
（3）メカニズムを通して流体流動を調節する。この調節メカニズムは、測定された流体流動が装置使用者に吸気された気流である吸入装置における使用に特に適する；ならびに
（4）流体流量が予め決定された最小値V_Lを上回る場合に、作動メカニズム内の作動信号を駆動させる。

本発明の流体速度調節メカニズム（図1）は、概して以下を含む。（1）近位端2および遠位端3、ならびにこの近位端および遠位端に位置し、それぞれ流路を形成する入口4および出口オリフィス5を有するハウジング1。（2）ハウジング構成要素8に予め搭載された位置に固定された近位端7、および調節要素10を保持する弾性的に移動可能な遠位端9を有する、ハウジング1内に配置された平面状弾性要素6。平面状弾性要素6は、入口から出口オリフィスに向かってハウジングを通る流体流動に応じて、出口オリフィスを通る流動に対して直角に反ることができる。（3）前記流路を通る流体速度が予め決定された閾値を超えることに応じて平面状弾性要素6が最初の予め搭載された位置から動いた後に、その反りに比例してハウジングの出口オリフィス5を可変的に閉鎖する、該平面状弾性要素の遠位端上に位置する調節要素10。（4）ハウジング1を通る十分な速度（V_L）を有する空気の通過が平面状弾性要素6の最初の予め搭載された位置からの移動を引き起こし、結果として作動信号手段11を駆動させる、任意での作動信号手段11。（5）流動を妨げるハウジングの出口オリフィスを完全に閉鎖する位置に調節要素を拘束する、作業者により制御される連結手段から構成される、任意での流動開始手段。作業者からの信号の時点で、このメカニズムは調節要素を解放してこの要素がその予め搭載された位置に移動することを可能にし、それによってハウジングの出口オリフィス12を開放し作業者の吸入に応じて流動を開始させる。

作動信号手段に動作可能なように連結された一定量供給メカニズムを含む吸入装置と組み合わせて使用される場合、この作動信号手段は信号を一定量供給メカニズムに伝達し、ある量の製剤を放出させる。

肺内薬物送達の方法
本発明の方法は、患者への薬物の肺内送達を含む。本明細書に記載されているようにこの装置を使用する場合、患者は入口4を通して空気を吸入する。この空気は弾性要素6に逆らって流れる。これにより弾性要素6の移動が引き起こされ、オリフィス12を閉じるまたは部分的に閉じる。このようにして、オリフィス12は図1のように開放するか、または図2のように部分的に閉じるか、または完全に閉じて出口オリフィス5外への流動を遮断することができる。このようにして、弾性要素6は前記開口部を通して空気の正しい流動を検出し、この要素6の弾性の程度に基づいて、流量を調節し装置を通る流動を防ぐことができる。この流動は、任意の所望の範囲に調節することができ、この範囲は、特定の種類の薬物および処置中の特定のタイプの患者に対応するように予め設定され得る。

調節メカニズムの寸法および配置
概して、調節メカニズムの寸法（例えば、ハウジング内部の全体的な大きさ；流路の寸法；平面状弾性要素の大きさおよび形；入口および出口オリフィスの寸法；存在等）は、必要および所望のように変動させることができ、様々な要因（例えば、吸入装置の寸法、所望の流量、所望の最大流量等）に従って変動する。

ハウジング、平面状弾性要素、および調節手段などの調節メカニズムの構成要素は、一般に長方形である。しかしながら、調節メカニズム構成要素は長方形である必要はない。例えば、所望の場合、任意の上記の構成要素は楕円体、長方形、正方形であってよく、または例えば三角柱、四角柱、および五角柱などの正角柱の形を取ってもよい。実際、装置は、ハウジングを通る気流に応じて平面状弾性要素が自由に反る限り、および流体流動が流路を通るように向けられている限り（例えば、実質的に全ての流体が流路を通って流動する）、いかなる軸対称性も有する必要はない。さらに、装置が直線状である必要はない。例えば、装置は弧に沿って湾曲していてもよい。

前記は、本発明の原理を単に例証するものである。本明細書には明確に説明されたり示されたりしていないが、本発明の原理を具体化しかつその意図および範囲に含まれるような様々な変更が考案できることは、当業者には理解されるであろう。さらに、本明細書に引用された全ての実施例および条件の表記は、本発明の原理および当技術分野を促進するように本発明者らによりもたらされた概念の読者の理解を補助することが原則的に意図されており、かつそのような特に引用された実施例および条件に限定されないとみなされるべきである。さらに本発明の原理、局面、および態様ならびにそれらの具体例を引用する全ての本明細書の表明は、それらの構造的および機能的の両方の同等物を包含することが意図されている。加えて、そのような同等物は、現在公知の同等物および将来開発される同等物の両方、すなわち構造に関わりなく同じ機能を果たす開発された任意の要素を含むことが意図されている。したがって本発明の範囲は、本明細書に示されかつ説明された例示的態様に限定されることは意図されない。むしろ本発明の範囲および趣旨は、添付の特許請求の範囲により具体化される。

Claims (9)

1. (a) 近位端および遠位端ならびにそれぞれ流路を規定する入口および出口オリフィスを有する、ハウジング；
   (b) 遠位端と、前記ハウジングに固定されている近位端とを含む、ハウジングおよび流路内に配置された本質的に平面状の弾性要素；
   (c) 前記弾性要素周囲の空気速度に応答して、出口オリフィスを通る流動に対し直角に反ることにより前記流路を閉鎖することが可能な、弾性要素の遠位端上に存在する調節要素；
   (d) 前記弾性要素上を通過する空気速度が予め決定された閾値を超えるまで、該弾性要素が流路を遮断するように移動することを防ぐ、該弾性要素を前記ハウジングの遠位端近傍に位置付けるための、弾性要素の遠位端に接する位置決め構成要素
   を含む、流体流動調節メカニズム。
2. 前記弾性要素および調節要素が完全に閉鎖された位置で拘束されることによって吸入を防止する、連結構成要素を含む流動調整構成要素
   をさらに含む、請求項1記載のメカニズム。
3. 連結構成要素に連結された薬物送達装置作動メカニズム
   をさらに含む、請求項1記載のメカニズム。
4. 連結構成要素が作動メカニズムを駆動させる場合に信号を送信する、作動信号構成要素
   をさらに含む、請求項3記載のメカニズム。
5. 空気の通過が、流路を通る十分な速度を有し、予め決定された閾値を超え、該弾性要素および調節要素を該ハウジングの出口オリフィスに向けて反らせ、それによって前記作動信号手段を駆動するように、ハウジング、弾性要素、調節要素、および位置決め構成要素が配置された、請求項4記載のメカニズム。
6. 開口部を通して空気を吸入する段階；
   開口部を通る空気の流量を検出する段階；
   開口部を通る流量を所望の範囲内に調節する段階；ならびに
   薬学的に活性な薬物を含むエアロゾル製剤を放出するように作動信号を駆動させ、調節された流量が所望の範囲内である場合に、該エアロゾルが開口部を通って患者に向かって流動することを可能にする段階
   を含む、患者に対する薬物の肺内薬物送達のための方法。
7. ハウジングおよび流路内に配置された実質的に平面状の弾性要素を超えて空気が吸入される方法であって、該弾性要素が遠位端と近位端とを含み、かつ該弾性要素の近位端が該ハウジングに固定されている、請求項6記載の方法。
8. ハウジングを通る空気の流動を可能にするために、およびハウジングを通る空気の流動を閉鎖するために、弾性要素がハウジング内を移動する、請求項7記載の方法。
9. 患者の肺の標的領域に基づいて、ハウジングを通る流動を可変的に閉鎖するように、弾性要素の弾性が予め設定されている、請求項8記載の方法。

Images