JP2013529094A

JP2013529094A - 微粒子の高濃度エアロゾルを生成する方法および装置

Info

Publication number: JP2013529094A
Application number: JP2012548533A
Authority: JP
Inventors: サディコフ，アクペル
Original assignee: オメガライフサイエンスリミテッド
Priority date: 2010-01-12
Filing date: 2011-01-12
Publication date: 2013-07-18
Also published as: CA2786731A1; WO2011086552A1; CN102740912A; EP2523711A1; AU2011206326B2; ES2645199T3; CN102740912B; CA2786731C; US20120318259A1; EP2523711B1; AU2011206326A1; HK1176896A1

Abstract

本発明は、様々に適用するため、エアロゾルを格納し、エアロゾルを流れやすく（すなわち、吸入のため）し、液体搬送装置を直ぐに取り換え、噴出する用量を精確に取り出すことが可能な硬質な多孔質材を使用して、液体から微粒子かつ高濃度のエアロゾルを生成するための方法および装置に関する。

Description

本発明は、様々に適用するため、エアロゾルを格納し、エアロゾルを流れやすく（すなわち、吸入のため）し、液体搬送装置を直ぐに取り換え、噴出される用量を精確に取り出すことが可能な硬質な多孔質材を使用して、液体から超微粒子かつ高濃度のエアロゾルを生成することが可能な方法および装置に関する。

ネブライザ技術の効果と効率は、必要パラメータ（すなわちサイズ、濃度など）がエアロゾル物質の性能に直接影響（すなわち治療効果）を与えるため、パラメータに特徴付けられるエアロゾル液滴を生成する能力によって異なる。作動中における生成の損失を削減し、便利に使用できることも必要である。

既存の専門文献によると、効果的な肺治癒処置には、大きさが０．５〜２マイクロメータの粒子から成る一定用量の薬剤が必要である。
先行技術
米国特許

既存のネブライザ
空気式ネブライザは、５００マイクロメータ以上の開口部と、大きな液滴を分離（抽出）する別の手段を有し、それによって得られるエアロゾルは濃度が低い（濃度＝体積当たりの液滴の量）であり、通常は１０^７／ｃｍ^３未満である。かかる低濃度では、必要な使用量を実現するために処置時間が増える。さらに、既存のネブライザで実現される用量を管理することが困難であり、エアロゾル供給と呼吸のリズムとの同期システムを伴う最先端のネブライザでさえ、ネブライザの中には、未だにエアロゾルが損失され、精確に用量を維持することが困難な場合がある。

既存のネブライザでは、エアロゾルとして噴出することができない「死」体積に起因して、かなりの量の噴霧状液がエアロゾルの調製工程で損失される。

さらに既存のネブライザの不便な点は、強制的な使用位置（例えば垂直）によって装置を適切に作動させて用量を制御することが可能なことである。

既存のネブライザを使用している間にエアロゾル（すなわち薬剤）が環境にさらされることが考慮すべき別の要因である。患者がマスク、栓、または他の種類のディスパーサを使用しても、環境に有害な薬剤が漏出する危険が現存している。

これまで、既存の超音波式ネブライザでは、工程中に、薬剤が超音波エネルギーと熱を吸収して薬剤に害を及ぼし薬剤を変形させるため、あらゆる種類の液体を噴出できない。液体を冷却し、流動させ、それにより（空気式ネブライザよりも高いが）最良の状態でも、せいぜい１０^８／ｃｍ^３以下の比較的に低濃度エアロゾルを作り出すために、かかるネブライザには、外気を高い割合で供給する必要がり、それ故、未だに多くの処理時間が必要である。

提案する技術は、上述した課題を解決し、さらなる利便性を提供するとともに直面する不便性を克服する。

提案する技術は、硬質な多孔質材（１）（図１）を使用して超微粒子エアロゾルを作り出すことを目的とする。

超微粒子エアロゾル（０．３〜１．１マイクロメータの液滴粒度のエアロゾル）は、多孔質材の特定パラメータに応じて実現され、一方、多孔質材は、空気式マルチノズル噴霧システムとして機能する。多孔質媒体自体は、実際には以下の要素から成る一体的なシステムである。
・（多孔質媒体の表面および／または多孔質媒体に一部分吸収された）噴出用の液体（３）
・ノズルとして機能する（サブミクロンサイズの）大量の孔（２）
・液体が入っていない前述の孔に閉じ込められたガス（４）

エアロゾル噴出は、多孔質媒体厚に即座に圧力降下を誘発することにより達成される（例えば、媒体が「コイン」形状の場合、異なる圧力が「コイン」が有する２つの平坦な側面間に生じる）。例えば、（上述した液体およびガスを含む）多孔質媒体が大気圧状態の場合、急激な圧力降下が媒体の一方の側面に誘発される（例えば、多孔質媒体の特性に応じて大気圧未満の６００〜９００ｍｂａｒ）（図２ｂ）。この段階では、異なる圧力（媒体が有する２つの側面間）の結果として噴霧が生じ、該圧力は、媒体を空気式の多口ノズルとして機能させる。空気式の多口ノズルによる噴霧効果は、多孔質媒体の内部体積に閉じ込められた空気（４）（図１）が真空方向に放出されて孔（２）（図１）をノズルとして機能させ、液体（３）（図１）を媒体の外部に噴出させることに基づく。次いで、外部（噴霧）ガスを供給する必要なしに低圧側（噴霧側（１０２ａ））（図２ａ）でエアロゾルが実現される。

上述した圧力下はチャンバに作り出されるが、多孔質媒体はチャンバの一部である。

上述の技術によれば、高濃度（１０^９−１０^１１／ｃｍ^３）以上の微粒子エアロゾルを実現することが可能となる。

圧力下（真空）が作り出されるそのチャンバは、使用（すなわち、吸入）に必要とされるまでエアロゾルを格納するためにも使用され、以下では「真空アキュムレータ」と呼ぶ。一方で、該チャンバ内のエアロゾルの安定性はその濃度によって異なる。

真空アキュムレータからエアロゾル（１０３）（図２Ｃ）を取り出すために、真空アキュムレータ中の圧力を変える必要がある。例えば、吸入のために、大気圧は、気道と同期する必要なしに、損失されずに格納され、投薬され、かつ繰り返し可能なエアロゾル全体を吸入できる方法で生成されなければならない。

また、真空アキュムレータ要素は、アキュムレータ・チャンバの体積と液滴の量との関係、および真空アキュムレータ環境（例えば、温度、圧力など）のパラメータ全体に応じて乾燥チャンバとして使用されてもよい。そのような場合、（例えば、加圧ガス無しに作動する新規の種類の乾燥微粒子吸入器である、乾燥微粒子を吸入する目的で）乾燥エアロゾルが、ネブライザから得ることができる。

吸入された空気が乾燥剤として機能する場合、吸入作動により追加の乾燥工程を行うことができる。

説明したネブライザは、以下の利便性を有する。
・ネブライザは、任意の環境および任意の位置、つまり直立、水平および宇宙空間でさえ作動することができる。

また、多孔質要素は、所定量の液体で浸された場合、または代替的に、通常は乾燥しているが、噴霧効果の前（ネブライザ内に「ピル」を挿入する前、またはネブライザの内部機構を介した後）に行われる（例えば、緩衝層を除去することにより）媒体を湿らせる機構を有する、液体容器（多孔質媒体形態を「サンドウィッチ」したような装置）と共に包装された（液体に移転できない）緩衝（乾燥）層で被覆された場合、エアロゾル（「ピル」と呼ぶ場合もある）への変換前に液体（すなわち、薬剤）用の格納容器として使用されてもよい。

利用者が持ち運ぶ（すなわち、噴霧工程の前）場合、「ピル」は密封状態かつ無菌状態で密封され包装される。

「ピル」は、特定のネブライザ装置と共に使用されるように設計されている。適合または適合しない組み合わせを作り出して一定の使用組み合わせを許可または拒否することができる。

液体容器として機能する「ピル」は、任意の所望する液体剤形（例えば、薬剤、保健食品、天然源など）を含めることができ、一方で「ピル」は、（すなわち、吸入目的で）ネブライザ装置に供給されると、液体を運んで直ちにエアロゾルへと変換されるジェネリック基盤として機能する。

「ピル」は使い捨てることができる。「ピル」は簡単に交換および排出するように設計されている。

多孔質材（１）、ノズル（孔）（２）、噴出用液体（３）、ガス（４）を示す。異なる段階のネブライザを示し、エアロゾルが生成される前の、ネブライザが不使用時のネブライザを示す。ネブライザが圧力下を作り出し、エアロゾルを生成している状態を示す。吸入作動中のネブライザを示す。（発明の詳細な説明）

・真空アキュムレータ（１０１ａ）を含む外部構造（１０１）である。真空アキュムレータの大きさは各適用に必要なエアロゾルの体積に従って決定される。例えば、肺へ局所送達するか、または肺を通して体系的に送達するために３０ｍｇの医療用エアロゾルを生成するためには容積３０ｃｃが必要である。
・真空アキュムレータは、多孔質材（１０２）から受入れられたエアロゾルが真空アキュムレータ（１０１ａ）に入り込む経路（１０１ｂ）を有する。
・エアロゾルを吸入するための出口穴（１０３）は、回転カバーにより外部から閉じられる。
・圧力下の効果は、（固定使用するための）真空ポンプにより外部から、またはネブライザの内部装置、例えばバネ（１０５）により動く円筒状ピストル（１０４）を活用して作り出すことができる。
・装置の上部側には、多孔質媒体（１０２）を挿入するための空間があり、該空間は、シリンダ、ディスク、カップなどの形状であってよく、直ぐに開閉し、環境または真空アキュムレータ（１０１ａ）に接続するダクト（１０６ｂ）を有するカバー（１０６）により装置に固定または密封される。
装置に関連する多孔質媒体の配置は、（図に表されるように）上部側に配置することができるが、装置の反対側（底部側）または任意の側に配置することもできる。

多孔質材の材料（１０２）、構造、および大きさは、各適用に必要な、必要とされるエアロゾル特性に従って決定される。例えば、分散領域は、実現されるエアロゾルの量を決定する。

図２ａは、エアロゾルを生成するために準備されたネブライザを示す。
・バネ（１０５）が圧縮され、
・ピストン（１０４）が固定具（１０８）を用いて上部位置に捕獲され、
・多孔質媒体（１０２）が場所に挿入され、カバー（１０６）により固定され、
・エアロゾル用の出口穴が回転カバー（１０３）により閉じられる。

図２ｂは噴出しているネブライザを示す。
・ピストン（１０４）は低位置に在り、
・真空アキュムレータ（１０１ａ）はエアロゾルで満たされている。

図２ｃは、エアロゾルを利用するために準備されたネブライザを示し、回転カバー（１０３）が環境に接続される。

図３は、分散する空気を増加させることによりエアロゾルの容量を増分させるため真空アキュムレータ（１０１ａ）からダクト（１０６ｂ）に噴出する段階で空気を供給するために、チューブ（１０９）を備えたネブライザを示す。追加の分散する空気を追加して導入することで異なる圧力を増大させる。

Claims

液体から超微粒子かつ高濃度のエアロゾルを生成する方法であって、一部分に液体が入った多孔質媒体厚に異なる圧力降下（真空雰囲気）を即座に誘発することにより実行され、該誘発により外部（噴霧）ガスの供給と、噴出時の浸液体とを必要とすることなしに前記多孔質媒体の孔を空気式の多口ノズルとして機能させ、前記媒体の低圧側から直ちにエアロゾルを生成し、局所送達（例えば、肺領域が対象の場合）または生成物がさらに深い層の肺を通って血流に届く場合の全身治療のために使用されるエアロゾル形態（湿性または乾燥性）（すなわち生成物）で所望処置量を生成する、方法。
請求項１に記載のエアロゾル生成方法は、公知である任意の真空発生方法（例えば、真空ポンプ、ピストンなど）により実現できる、異なる圧力降下を取り入れることを必要とする。
請求項１に記載のエアロゾル生成方法は、幾つかの前記孔には液体が入っていない状態で前記多孔質媒体を湿らせることにより実行される、空気式の多口ノズル噴霧システムとして機能する前記多孔質媒体を準備することを必要とする。
請求項１に記載の方法は、生成された前記エアロゾルが真空（「真空アキュムレータ」と呼ぶ）に維持される場合、次いで後の段階で簡易に使用（すなわち吸入）するため、格納目的で密封チャンバに移される。
請求項４に記載のエアロゾル生成方法は、前記真空アキュムレータが乾燥チャンバとして使用される場合もあってよく、そのような場合では、乾燥微粒子の吸入目的で、加圧ガス無しに機能する前記ネブライザにより乾燥エアロゾルが得られる。
液体から高濃度で微粒子の湿性エアロゾルまたは高濃度の乾燥性エアロゾルを生成するネブライザ装置であって、
大きさが所望の処置パラメータ（乾燥性または湿性エアロゾル、用量など）に従って決定され、使用前に前記エアロゾルを安定して格納するためにも使用されるが、前記チャンバでのエアロゾルの安定性が前記エアロゾルの濃度および他の環境パラメータ（温度、圧力など）によって異なる真空アキュムレータを含む器具と、
ａ）前記多孔質媒体の表面および／または前記多孔質媒体に一部分吸収された噴出用の液体と、
ｂ）ノズルとして機能する決定されたサブミクロンサイズの大量の孔と、
ｃ）液体が入っていない前記孔に閉じ込められたガスとを含む、空気式の多口ノズル噴霧システムとして機能する硬質な多孔質材と、
前記多孔質材から受入れられた前記エアロゾルが前記真空アキュムレータに入り込む経路と、
前記多孔質媒体に一部分が吸収された液体が入った前記多孔質媒体厚に、公知である任意の真空生成方法（例えばピストンおよびバネ、真空ポンプなど）で異なる圧力降下を直ちに作り出す要素と、
カバーにより閉じられる吸入用の排出穴とを備え、
前記器具の片側には、素早く開閉するように設計され、前記真空アキュムレータ環境に連結するダクトを有する前記カバーにより器具に固定または密封された前記多孔質媒体を挿入する空間が在る、ネブライザ装置。
請求項６に記載の装置であって、前記多孔質要素は取り外し可能であり、前記器具は直ちに供給し、前記多孔質要素の代わりとなることが可能な機構を有し、一定量の液体（すなわち薬剤）で浸される場合に、前記取り外し可能な要素は薬剤を含む「ピル」として使用され、前記「ピル」は、利用者により持ち運びされ、実際の使用（すなわち吸入）までパッケージされることにより無菌が保たれる。
請求項７に記載の装置であって、前記多孔質媒体が、シリンダ、ディスク、カップなどの形状であり、構造、材料、設計、および寸法が、例えば、噴霧領域が実現されるエアロゾルの量を決定されるなど、特定の各使用に必要とされる噴霧パラメータに従って決定される。
請求項６に記載の装置は、前記噴霧段階で、異なる圧力を増加させることによりエアロゾル容量を増やすために、真空アキュムレータから前記カバーのダクトに連結されたチューブを備える。
請求項６に記載の装置であって、真空生成段階中に前記真空アキュムレータ内に設置された空気は、前記多孔質媒体の正圧側を通過し、前記多孔質媒体を再度通過し、前記噴霧容量を増加させ、前記エアロゾルと共に無菌状態で前記真空アキュムレータに入り込み、前記真空アキュムレータ内の圧力を大気圧に近づける。