JP4382351B2 - 吸入器装置 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の背景）
１．発明の分野
本発明は、呼吸器疾患を治療するために、単位服用量分など計測された量の薬用流体などの流体を投与する装置、システムおよび方法に関する。詳細には本発明は、気化によってエアロゾルを発生する使い捨てエアロゾル発生器に関する。
【０００２】
２．関連技術の説明
エアロゾルは、呼吸器疾患の治療を含めた様々な応用例で有用である。エアロゾルを発生するための様々な技法は、米国特許第４，８１１，７３１号、第４，６２７，４３２号、第５，７４３，２５１号、および第５，８２３，１７８号に開示されている。
【０００３】
具体的には、薬用流体をエアロゾル形態で送出するために、２つの異なる方法が開発されてきた。一方の方法によれば、医薬品として活性な薬物を、加圧容器（canister)内に充填された低沸点噴射剤（例えばクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）や（ＨＦＡ））中に一定量吐出し、そこから、一般に計量式吸入器と呼ばれる装置を使用して薬物／噴射剤配合物を放出することができる。放出されると噴射剤は蒸発し、薬物の粒子が患者に吸入される。他方の方法は、薬物の溶液または懸濁液から吸入可能な微粒子のミストを生成する噴霧器（nebulizer）を使用することを含む。どちらの方法も、適正な服用量を投与することに関して重大な問題があるために支障が生ずる。
【０００４】
薬物送達の応用例では一般に、容易に肺に深く浸透させるため、平均質量中央粒径が２ミクロン未満のエアロゾルを供給することが望ましい。さらに、ある特定の薬物応用例では、高流量で（すなわち秒当たり１ミリグラムを超えて）薬剤を送出することが望ましい。エアロゾルの流量を制御するための装置は知られている。例えば米国特許第４，７９０，３０５号は、気管支および細気管支の壁面に送達させるために一定服用量のエアロゾルの粒径を制御することに関し、これは、第１のチャンバに薬剤を充填し第２のチャンバに空気を充填してその空気全てが吸入投薬の前に吸入されるようにし、流れ制御オリフィスを使用して流量を制御することによって行われる。米国特許第４，９２６，８５２号は、粒径が制御されるよう流量を制限するオリフィスを有する流通型チャンバに、ある服用量の薬物を計量して供給することに関する。米国特許第３，６５８，０５９号は、送出される粒子の量およびサイズが選択されるよう、吸入される懸濁液の通路内のアパーチャのサイズを変化させるバッフルを開示する。これらの装置に関連する問題とは、エアロゾルを発生した後にそのエアロゾルが処理され、これらの装置は非効率的で無駄が多いことである。
【０００５】
エアロゾル形態の流体を投与する要件を満たし、かつ従来技術の欠点を克服するために、本発明の目的は、流体の粘度とは無関係に、制御された流量で流体を気化するエアロゾル発生器を提供することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、エアロゾル発生器から噴出される流体を均一に気化することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、一定服用量の流体を送出することができる使い捨てエアロゾル発生器を提供することである。各１回服用量分の薬用流体を１回ずつ送出することによって流体の汚染を回避することが可能であり、それによって、薬物の配合物中に静菌性化合物を含ませる必要性がなくなる。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、複数の使い捨てエアロゾル発生器を内部に有するパッケージを組み込むことができる使い捨てカートリッジを提供することであり、各エアロゾル発生器は、使用者の要求に応じてシングルショットで送出を行うものである。
【０００９】
本発明のその他の目的および態様は、本明細書、図面、および本明細書に記載されている特許請求の範囲を検討することによって、当業者に明らかにされよう。
【００１０】
（発明の概要）
本発明の一態様によれば使い捨てエアロゾル発生器が提供され、これは、使い捨てエアロゾル発生器に貯蔵された流体を気化するように配置されたヒータを含む吸入器装置と共に使用するよう適合されたものである。エアロゾル発生器は、封止チャンバおよび出口を有する使い捨て本体を含み、第１および第２の材料層がこのチャンバを画定する。チャンバは、このチャンバ内の流体をヒータで気化したとき、出口から噴出する所定体積の流体を収容する。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、上述の使い捨てエアロゾル発生器と共に使用可能な吸入器装置が提供され、この吸入器装置は、チャンバ内の流体を加熱するように配置されたヒータを含み、それによって、気化した流体が出口から噴出するようになされている。ヒータは、出口に隣接して位置付けられた開口を含む基板上に抵抗加熱材料層を含むことができる。出口を形成するために、第１および／または第２の層を穿孔して出口を形成するよう適合された、穿孔要素などの開放装置を設けることができる。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、上述の吸入器装置を使用する方法が提供され、この方法は、出口が形成されるよう第１および／または第２の層を裂く（sever）ステップと、チャンバ内の流体を気化してこの気化した流体が出口から噴出するようヒータを作動させるステップを含む。
【００１３】
好ましい方法によれば、使い捨て本体は、離れて配置された一連のエアロゾル発生器を含み、この方法は、ヒータが第１のエアロゾル発生器のチャンバ内の流体を加熱してその内部の流体を気化することのできる位置に、エアロゾル発生器の最初の１つが位置付けられるよう、吸入器装置に対して使い捨て本体を移動させることを含む。裂くステップは、第１および／または第２の層を通して穿孔部材を駆動することによって実施することができ、出口は、一定量吐出部材の通路に隣接して位置付けて、ヒータによって形成された気化流体が出口を通過した後にその通路に噴出するよう構成することができる。
【００１４】
本発明の目的および利点は、添付図面と共にその好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明から明らかにされよう。
【００１５】
（発明の好ましい実施形態の詳細な説明）
本発明は、エアロゾルの形をとる薬用流体などの流体を投与するのに効果がある吸入器を提供する。流体を完全に気化して所定の流量で送出する使い捨てエアロゾル発生器を介して吸入器から一定量の流体を送出できることが判明したことは、驚くべきことであり予期せぬことである。
【００１６】
図１および２を参照すると、本発明の一実施形態によるエアロゾル発生器が概略的に示されている。シングルショットチャンバまたはリザーバ１０は、様々な呼吸器疾患を治療するための薬品（例えばその一部リストには、アルブテロール、硫酸イソプロテレノール、硫酸メタプロテレノール、硫酸テルブタリン、酢酸ピルブテロール、キシナホ酸サルメテロール、ホルモトロール；ジプロピオン酸ベクロメタゾン、フルニソリド、フルチカゾン、ブデソニド、およびトリアムシノロンアセトニド、トリアムシノロンアセトニド、フルニソリド、フルチカゾンなどを含むステロイドが含まれる）を混合することができる所定の体積の流体を収容するよう設計されている。当然ながら、流体の体積および組成は、特定の医学的疾患を治療するのに望ましい量に基づいている。
【００１７】
出口２０はチャンバ１０に流体連絡し、チャンバ１０および／または出口２０上またはそれらに最も近い位置に配置された加熱部材（図示せず）は、チャンバ１０内の流体を気化してその気化した流体を出口２０から排出するよう動作可能である。例えば加熱部材は、チャンバ１０と出口２０の両方と共に使用することができる。好ましい実施形態で、ヒータは、再使用可能な吸入器装置の一部を構成する。しかしヒータは、使い捨て可能な本体に組み込むことができ、例えば内部に電流を通したり加熱素子を誘導加熱することによって加熱される抵抗加熱素子がある。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態によれば、チャンバ１０は、熱に強い材料（例えばポリマーやアルミ箔）から構成される。例えば図１および２に示す実施形態で、チャンバ１０は、ポリマー材料を射出成形した本体１４の凹部１２として形成され、流路３０は、本体１４中で、この凹部１２から延びるチャネル１６を含む。チャンバ１０は、プラスチック本体１４にヒートシールされたアルミ箔などの層１８によって封止される。
【００１９】
吸入器の使い捨て部分に複数回分の服用量の薬用流体を供給するために、プラスチック本体１４は複数の凹部１２を含むことができる。このように記述される積層体は、チャンバに入っている流体を気化するのに必要な熱を加えることによってチャンバの内部に加えられる圧力に耐えることができる。出口２０は、流路３０の端部の小さいアパーチャ（開き口：aperture）であることが好ましく、この出口は、初めは大気に対して閉じている。流路３０は、気化した流体を大気中に噴出させて所望の粒径のエアロゾルを形成するのに効果的な、任意の適切なサイズにすることができる。例えば流路３０の内径は、約０．０５〜約０．６０ミリメートルにすることができ、好ましくは約０．２ｍｍであり、長さはこの内径の約１００〜２００倍にすることができる。チャンバ１０は、各１回服用量分、例えば５μｌの薬用流体を送出するのに適するサイズなど、任意の所望のサイズにすることができる。
【００２０】
動作中、チャンバ１０内の流体は、この流体を気化するのに十分な温度に加熱する加熱装置によって加熱される。有機液体材料の場合、加熱装置は流体をほぼ沸点に加熱することが好ましいが、ほとんどの有機流体は４００℃を超えた温度に曝されると安定ではなくなるので、流体は４００℃を超えて加熱しないことが好ましい。
【００２１】
加熱は、熱伝導を介して流体を加熱する抵抗加熱または誘導加熱を含めた様々な方法で行うことができる。本発明のエアロゾル発生器に使用することが想定される適切な加熱装置には、電気抵抗ヒータ、薄い白金層など成膜された抵抗加熱材料、電気誘導加熱コイルなどが含まれる。例えば加熱装置は、チャンバ１０に熱を熱伝導するように配置された電気抵抗ヒータ素子を含むことができる。ヒータは、白金やタングステン、モリブデン、または鉄が７１．７％（重量で）、クロムが２３％、アルミニウムが５．３％の鉄をベースにした合金のような金属合金など、任意の適切な材料にすることができる。
【００２２】
流路３０は、任意の所望の構成にすることができる。例えば流路の断面積は、そのチャンバ１０と出口２０の間の長さに沿って均一にすることができる。しかし流路のサイズはその長さに沿って変えることができ、例えば出口２０に向かう方向でより狭くなるよう先細りにすることができる。さらにチャンバは、窪んだ円形の凹部を含む必要がなく、各１回服用量分の薬用流体を収容するよう寸法決めされた任意の所望の構成にすることができる。
【００２３】
好ましい実施形態によれば、加熱装置は、通常の動作温度では酸化しないプラスチックやセラミック部材、例えばアルミナやガラス、チタニア、ジルコニア、イットリア安定化ジルコニアなどの支持部材の外側に成膜された抵抗加熱材料層を含むことができる。
【００２４】
ヒータ支持体およびヒータ層は、熱によって引き起こされる層間剥離を最小限に抑えるためにほぼ見合った熱膨張係数を有することが好ましい。また、セラミック支持材料は、成膜させたヒータ層の接着性を改善する表面粗さを有することができる。白金は、酸化による劣化またはその他の腐食に強い点で、ヒータ材料として望ましい。
【００２５】
ヒータ層は、ヒータ層の厚さが例えば約２μｍ未満になるように、セラミック支持体上に薄膜として成膜することができる。ヒータ層は、８．０×１０^−３Ｔｏｒｒのアルゴン中で、例えばＨＲＣマグネトロンスパッタ成膜ユニットを使用するＤＣマグネトロンスパッタ成膜などの任意の適切な方法によって、セラミック表面に成膜することができる。あるいは、真空蒸着や化学蒸着（deposition）、無電解めっき、電気めっき、化学気相成長（ＣＶＤ）などその他の従来技法を使用して、ヒータ層を基板に付着させることができる。加熱装置によって生成されたエネルギーは、薄膜のパターンを調整することによって最適に分布させることができることが、当業者に理解されよう。例えばヒータのパターンは、凹部１２付近よりも多くの熱が出口２０近くに供給されるように配置することができる。
【００２６】
流路２０の閉端部は、ソレノイドで作動する穿刺要素（puncturing element）などの開放装置によって開くことができる。あるいは、流路３０を封止する材料を裂くのに適した切刃または鋏を使用して、気化した流体を噴出させることができる。破れ易いシールなどその他の技法を流路の閉端部に使用することができることも、さらに本発明の範囲内に含まれる。気化した流体は、流体の性質およびその流体を気化するのに必要な熱の量を考慮しながら制御した状態で噴出させることができる。気化した流体は出口２０から高速で、例えば約９０ｍ／秒で噴出させることができるが、エアロゾルは例えば出口２０の約２ｍｍ以内で凝縮した蒸気から形成されるので、気化した流体は大気中に素早く消散する可能性がある。気化した流体は、出口２０を取り囲む吸入器のマウスピース内の周囲空気と混合され、その結果、蒸気は急速に冷却されて凝縮することによりエアロゾルを形成することができる。
【００２７】
本発明により発生されたエアロゾルの特性は、発生器および供給される流体の様々なパラメータの関数である。例えば吸入を目的とするエアロゾルの場合、エアロゾルは、吸入されるときにほぼ体温であることが望ましく、またエアロゾルの質量中央粒子が２ミクロン未満であり、好ましくは０．５ミクロンから１ミクロンの間であることが望ましい。
【００２８】
一定量の流体をエアロゾル形態で送出した後、チャンバ１０、出口２０、および流路３０を含むエアロゾル発生器を廃棄することができる。図１および２に示すように、使い捨て本体など複数回投与カートリッジに複数の発生器を設ける場合、個々のチャンバのうち最後のチャンバが空になったらそのカートリッジを処分することができる。
【００２９】
別の好ましい実施形態によれば、加熱装置は、チャンバ内および／または流路に沿って流体を加熱するように配置された複数の加熱部材を含むことができる。また、チャンバ内の流体は、例えば流体を流路に押し込む部材によって機械的に噴出させ、流路に沿ったヒータを使用して流体を気化し、気化した流体を出口２０から外に噴出させることもできる。
【００３０】
図３〜６を参照すると、流体送出システムが示されており、個々の使い捨てエアロゾル発生器は使用者の要求に応じて流体放出位置に移送される。システム１００は、使い捨てエアロゾル発生器１２０が装填されたカートリッジ１１０を含む。好ましい実施形態では、図１および２に関連して既に述べたように構成されることが好ましいパケット状のエアロゾル発生器１２０が提供される。加熱装置１３０は、流体を気化し、気化した流体をディスペンサ１４０の通路を介して噴出させるのに十分なエネルギーを、各発生器１２０に供給する。開放装置１５０は、ソレノイド１５４により作動する穿刺要素１５２を含むことができ、この穿刺要素１５２は、出口２０付近の層１８を貫通するよう適切な制御器および回路によって動作可能である。
【００３１】
加熱装置１３０は、基板１３４上に電気抵抗加熱素子１３２を含み、この加熱素子１３２には、基板１３４のバイア（通路：via）内を延びる導電性接続１３６によって電力が供給される。基板１３４は開口１３８を含み、この開口を通して穿刺要素１５２の穿孔端部がカートリッジ１１０に向かいまたカートリッジ１１０から離れるように移動することができる。動作中は、システム１００が動作するように制御器を以下のように作動させることができ、すなわちカートリッジ１１０を薬物放出位置まで回転させ、ソレノイドを作動させてチャネル１６を穿孔するように穿刺アームをカートリッジに向けて駆動し、それによって出口２０を形成し、さらにチャンバ１０内の流体が加熱されるよう加熱素子を作動させ、それによって、気化した流体をディスペンサ（dispenser）１４０に通して噴出させるよう作動させることができる。
【００３２】
図５および６は、ヒータ１３０に関する異なるヒータパターンの実施形態を示す。図５に示すヒータ１３０ａは、チャンバ１０および流路３０を完全に覆うよう構成された加熱素子１３２ａを含む。図５に示す加熱素子パターンでは、流路に沿った加熱素子の断面積がより小さいので、流路３０ではより大量に加熱を行うことができる。図６に示すヒータ１３２ｂは、チャンバ１０上に重なる正弦波状ストリップおよび流路２０上に重なる直線状ストリップとして構成された加熱素子１３２ｂを含む。
【００３３】
動作中、使い捨てカートリッジ１１０を吸入器１００に装填することができ、各チャンバに入っている流体をヒータが気化する放出位置までエアロゾル発生器が次々に移送されるよう、移送機構（図示せず）を作動させることができる。移送機構、ソレノイド、および加熱素子用の駆動電力は、９ボルトのバッテリーなどの電源によって供給することができる。ディスペンサ１４０は、気化した流体が吸入器１００のマウスピース（図示せず）に供給されるように配置することができる。
【００３４】
本発明を、その特定の実施形態に関して詳細に述べてきたが、上述の特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な変更および修正を加えることができ、均等物を使用することができることが、当業者に明らかにされよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による一連のエアロゾル発生器を収容した使い捨て本体の詳細を示す平面図である。
【図２】 本発明の一実施形態による一連のエアロゾル発生器を収容した使い捨て本体の詳細を示す側面図である。
【図３】 本発明の実施形態による吸入器装置を示す図である。
【図４】 図３に示す吸入器装置のヒータの詳細を示す図である。
【図５】 図４に示すヒータの抵抗加熱層に使用することができる第１のヒータパターンの詳細を示す図である。
【図６】 図４に示すヒータの抵抗加熱層に使用することができる第２のヒータパターンの詳細を示す図である。

Claims (7)

1. 封止されたチャンバと出口部とを含む使い捨て本体を備える使い捨てエアロゾル発生器であって、前記使い捨て本体は前記チャンバを画定する第１の材料層および第２の材料層を含み、前記使い捨て本体が前記チャンバから直線状に延びる流路を含み、前記出口部は前記第１の材料層と前記第２の材料層との間に位置する前記流路の端部に配置され、前記チャンバは所定体積の流体を収容する、前記使い捨てエアロゾル発生器と、
   前記第１の材料層および／または前記第２の材料層を穿孔して前記出口部を形成するように適合された開放装置と、
   気化した流体が前記記出口部から噴出するように、前記チャンバ内の流体を加熱するように配置されたヒータであって、
   前記ヒータが、基板上に抵抗加熱材料の層を含み、前記基板が前記出口部に隣接して配置されている開口を含み、前記抵抗加熱材料の層が前記チャンバのサイズと同じ範囲を占めるパターンで配置されているストリップを含み、
   前記ヒータが、前記チャンバを加熱するために配置された第１の部分と前記流路を加熱するために配置された第２の部分とを含み、前記ヒータの前記第１の部分と前記第２の部分が、前記チャンバ内の前記流体を気化するように前記ヒータを作動させている間、前記ヒータの前記第２の部分が前記ヒータの第１の部分よりも熱くなるように構成された抵抗加熱材料の層を含む、前記ヒータと、
   とを備えることを特徴とする吸入器装置。
2. 前記使い捨て本体が、離れて配置されている一連のエアロゾル発生器を含み、
   前記ヒータが各エアロゾル発生器のそれぞれの前記チャンバ内の流体を加熱することができる放出位置に前記各エアロゾル発生器のそれぞれの前進を可能にするように、前記使い捨て本体が前記吸入器装置中に整合するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の吸入器装置。
3. 前記各エアロゾル発生器が、流路の端部に配置された出口部を含み、
   前記各エアロゾル発生器の流路が、前記第１の材料層と前記第２の材料層との間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の吸入器装置。
4. 前記第１の材料層が、射出成形されたポリマー材料を含み、
   前記チャンバが、前記ポリマー材料中に凹部を備え、
   前記第２の材料層が前記ポリマー材料の層にヒートシールされた箔層を含み、
   前記出口部が前記チャンバから延びている流路の端部に配置され、
   前記流路が、前記ポリマー材料の層内にチャネルを有することを特徴とする請求項１に記載の吸入器装置。
5. 前記使い捨て本体が、離れて配置された一連のエアロゾル発生器を含むディスクを備え、
   前記各エアロゾル発生器のそれぞれのチャンバが、前記ディスクの外側部分に隣接して配置されており、
   前記各エアロゾル発生器のそれぞれの出口部が前記ディスクの中心部分に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の吸入器装置。
6. 前記流路が、幅が０．０５〜０．６ｍｍで、長さが少なくとも５ｍｍである、直線状のチャネルを有することを特徴とする請求項１に記載の吸入器装置。
7. 前記ヒータは電気抵抗ヒータを備えることを特徴とする請求項１に記載の吸入器装置。

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