JP4898566B2 - 薬剤吐出制御方法および薬剤吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数種類の薬剤吐出を制御する方法および複数種類の薬剤を吐出可能な薬剤吐出装置に関する。

液体試料を吐出する方法として、インクジェット技術が知られている。例えば、サーマルジェット方式の場合、吐出口に連通する吐出エネルギー作用部内の液体を発熱抵抗体により加熱し、発生した気泡が吐出口から液体を吐出させる駆動力となる。ピエゾ方式の場合、圧電素子により機械的なエネルギーを与えて吐出させる。これらのインクジェット技術は吐出される液滴径および液量に関して、極微量でも高い精度で制御できるという利点がある。このため、例えば薬液の経肺投与を可能にする吸入装置としての利用などが考えられている（特許文献１参照）。

また、医療用に利用される吸入器としては、懸濁物エアロゾル形態の定量噴霧吸入器（ＭＤＩ）や粉末吸入器（ＤＰＩ）およびネブライザが代表的である。

ところで、上記のような薬剤吐出装置の中には単一組成の物質を吐出するものだけでなく、複数種類の物質を吐出するものもある。例えば、薬剤と補助剤、あるいは複数の薬剤を噴霧するなど多彩に用いられており、薬剤も治療目的の化合物、香料、色素と広範な範囲に用いられている。

特許文献２には、複数の薬剤収容タンクとそれぞれのタンクに対応した複数の吐出ヘッドを有し、インクジェット技術を用いて薬液を吐出する構成の吐出装置が記載されている。複数の薬剤タンクには、複数の薬剤を収容し、それぞれの吐出ヘッドから同時に吐出することもでき、また順次吐出することも可能である。
ＵＳ５８９４８４１ ＵＳ６６８４８８０

ところで、複数の薬剤を吸入する際には、吸入する順番が不適切であると薬剤が本来の効能を充分に発揮できない場合がある。例えば、糖尿病を患っており、かつ、喘息や気管支炎をも患っている患者は吸入器によってまず気管支拡張剤を摂取し、気管支を広げた後にインスリン吸入し、インスリンの肺沈着率を高める必要がある。気管支拡張剤を摂取せずインスリンを吸入した場合、インスリンの液滴が肺胞まで到達することなく、気管支に付着してしまう割合が多くなる。インスリンは肺胞から毛細血管に吸収され、血流に乗るのが効果的であるが、気管支に付着したインスリンは血管に吸収される速度が遅く、しかも一部のインスリンは吸収されずに残ってしまう可能性もある。糖尿病患者にとっては、決められた量のインスリンを毎回摂取することが重要であるため、実際の吸収量が減少してしまうのは非常に好ましくない。

しかしながら、上記特許文献２には複数の薬剤を順次吐出することが記載されているのみであり、異種薬液を吐出する際の順番に関する記載や、異種薬液の吐出タイミングの制御に関する記載がない。すなわち、複数の薬剤を適切な順番で吐出させるような工夫がなされていない。したがって、吸入する順番に対する利用者の配慮が必要であり、それを怠ると適切な吸入順序で吸入を行えない可能性がある。

本発明は、上記のように異種薬剤を組み合わせて一つの吐出装置を用いて利用者が吸入する際に、利用者が吸入順序に関して特別な配慮をする必要がなく、簡易な操作で適切に吸入を行うことを可能にする薬剤吐出の制御方法および薬剤吐出装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる、互いに異なる種類の複数の薬剤を吐出する薬剤吐出装置は、複数の薬剤を吐出する薬剤吐出部と、複数のタンクにそれぞれ収容された薬剤の種類を認識する薬剤認識部と、前記薬剤認識部によって認識された薬剤の種類の組合せ情報に基づいて、前記複数の薬剤の効能上好ましい吐出順序を決定するとともに、前記薬剤吐出部のノズル径を選択する制御部とを有し、前記薬剤吐出部は、前記決定部により決められた吐出順序に従って、前記複数の薬剤の吐出を開始することを特徴とする。

本発明の薬剤吐出制御方法および薬剤吐出装置によれば、利用者が吸入順序に対して特別の配慮をすることなく簡易な操作で異種薬剤を決められた順番で適切に吸入することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明をより詳細に説明する。

本明細書において「インクジェット」とは、印刷用インクを吐出する技術に限定されず、医療用薬液など液体を吐出する広義の意味を持つ。また、インクジェットに代えて、「液体ジェット」と呼ぶこともある。

図１に、本発明の薬剤吐出装置の主な構成を表すブロック図を示す。以下では、薬剤を収容するタンク１と吐出ヘッド３が一体となったカートリッジ形態を例に挙げて説明する。薬剤吐出装置には、カートリッジを複数取付けることが可能であり、図１においてカートリッジ１２，１３として示す。なお、タンクはコンテナー（ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）と呼ばれることもある。薬剤吐出装置本体内の制御部（ＣＰＵ）１８中には、各カートリッジの複数のタンクに収容された薬剤の種類を認識する薬剤認識部１８ａ、薬剤認識部１８ａによって認識された薬剤の種類に組合せ情報に基づいて吐出の順序を決定する決定部１８ｂ、薬剤を吐出する吐出ヘッドの駆動を制御する駆動制御部１８ｃなどが含まれる。駆動制御部１８ｃは、決定部１８ｂの決めた吐出の順序に従って、各々のタンクに収容した薬剤を吐出するように吐出ヘッドの駆動を制御すべく、駆動信号を送る。その結果、カートリッジ１２，１３の薬剤吐出部３は、決定部１８ｂにより決められた吐出順序に従って、複数の薬剤の吐出を開始する。

本発明の薬剤吐出制御方法は、互いに異なる少なくとも２種の薬剤の組合せ情報に応じて好ましい吐出順序を決定し、その順番で順次吐出することを特徴とする。異種薬剤を組み合わせて吸入する場合、それぞれの薬剤の効能上好ましい吸入順序が存在する。すでに述べた例で言えば、気管支拡張剤とインスリンの場合、まず気管支拡張剤を吸入した後にインスリンを吸入することが望ましい。このような好ましい吸入を実現するための薬剤吐出制御方法として、具体的な薬剤の組合せが決定した場合に、その組合せに適した吐出順序を決定し、薬剤がその順序で吐出されるように薬剤吐出装置の駆動を行う。また、この方法を実現する本発明の薬剤吐出装置は、複数のタンクに収容される異種薬剤の組合せに応じて適切な吐出順序を決定し、それに従って薬剤を吐出するよう吐出機構を制御する構成を有する。

本発明に用いられる薬剤吐出装置としては、少なくとも薬剤が収容されるタンクを有する複数のカートリッジを取り付けることが可能な構成であっても良い。吐出ヘッドはタンクと一体となってカートリッジとして構成されても良いし、タンクとは別体として薬剤吐出装置に設けられていても良い。薬剤吐出装置に設けられる場合、吐出ヘッドは各カートリッジに対応するように複数設けられていても良いし、単数でも良い。以下、本発明においては、タンクと吐出ヘッドが一体の場合、別体の場合を特に区別せず、タンクを構成する部材をカートリッジと称する。カートリッジの数は、一回に吸入すべき薬剤の種類などに応じて任意に設定することができる。また、吐出順序も薬剤の組合せに応じて様々なパターンが考えられる。

例えば、３つのカートリッジを配し、タンクＡに薬剤ａ、タンクＢに薬剤ｂ、タンクＣに薬剤ｃを収容した場合、薬剤ａ・ｂ・ｃがこの順番で吐出されることも可能であるし、ａ・ｂ・ａ・ｃのようにある薬剤が複数回吐出されることも可能である。また、ａ・ｂ・ｃ・ａ・ｂ・ｃ…のようにくり返し吐出されることも可能である。さらに第一の薬剤、第二の薬剤は複数種類の薬剤群として吐出される場合もある。すなわち、第一の薬剤として薬剤ａが吐出され、その後第二の薬剤として薬剤ｂと薬剤ｃが同時に吐出されることも可能である。このように薬剤の種類に応じて、各薬剤の吐出順序や吐出が行われる回数は任意である。

また、第一の薬剤の吐出を停止させた後に、第二の薬剤の吐出を開始させても良いし、第一の薬剤の吐出を停止する前に第二の薬剤の吐出を開始することも可能である。前者の場合は、各薬剤の吐出が単独に行われることになり、常に単一の薬剤が吐出されることになる。後者の場合は複数ある各々の薬剤の吐出開始および完了が全く同時ではなく、また、完全に互い違いでもなく、見かけ上、第１および第２の薬剤が共存することがある様態となる。

これらはみな、吐出される薬剤の組合せに応じて、適切に決定される。

本発明に用いられる薬剤とは、薬理的、生理的な作用を示す医薬用化合物の薬剤のみならず、医薬用化合物に加えて更に、嬌味嬌臭目的の成分、染料、顔料なども含まれる概念である。そして、薬剤は液体でも粉末でも構わない。

また、本発明に用いられる薬液とは、液体の薬剤、または薬剤を含む液媒体を言う。液中の薬剤の状態は、溶解、分散、乳化、懸濁、スラリーのいずれでも良く、液中に均一化されていればなお良い。

薬剤として薬液を用いる場合、液の主媒体は水または有機物が好ましく、生体に投与されることを考慮すると水が主媒体であることが好ましい。

前記の生理的な作用を示す医薬用化合物の一例として、一般的に利用されている薬剤化合物を例示できる。具体的には消炎ステロイド、非ステロイド消炎剤、鎮静剤、鬱病治療剤、鎮痛剤、喘息治療剤、β−交感神経作用剤、抗コリン作用剤、肥満細胞安定剤、拮抗剤を例示できる。更に鎮咳剤、去痰剤、抗ヒスタミン剤、抗アレルギー剤、制吐剤、睡眠誘導剤、ビタミン剤、性ステロイドホルモン、抗腫瘍剤、抗不整脈剤、高血圧剤、抗不安剤、抗精神剤、強心剤、気管支拡張剤を例示できる。また、肥満治療剤、片頭痛剤、抗リウマチ剤、タンパク製剤、ホルモン剤、サイトカイン、レセプター、抗体、酵素、酵素阻害剤、ワクチン、ウィルス、アンチセンス、遺伝子、核酸類を例示できる。

薬剤の適用量は物質によって異なるが、１重量ｐｐｍ〜１０重量％の範囲に選択することが好ましく、なかでも、０．００１重量％〜５重量％の範囲に選択できるとより好ましい。

前記の嬌味成分あるいは矯臭成分としては各種の天然香料、合成香料、調合香料を利用でき、また、化粧品香料、石鹸香料、あるいは食品香料などの用途で利用される一般的な香料成分も利用可能である。添加可能な副次成分として、各国の薬局方などに記載されている、医薬用途のもの、あるいは、食品、化粧品において利用が許容されているものを用いることがより好ましい。

前記の嬌味成分あるいは矯臭成分として配合される香料などの配合比率は、利用する香料の種類によっても異なるが、一般に、１重量ｐｐｂ〜１０重量％の範囲に設定することが好ましく、１重量ｐｐｍ〜１重量％の範囲とするとより好ましい。また、吐出液の利用目的に反しない範囲で、嬌味成分と矯臭成分を組み合わせて使用してもよい。

前記の染料あるいは顔料としては各種の染料および顔料を利用でき、添加可能な副次成分として、各国の薬局方などに記載されている、医薬用途のもの、あるいは、食品、化粧品において利用が許容されているものを用いることがより好ましい。

前記の染料あるいは顔料として配合される色素の配合比率は、利用する色素の種類によっても異なるが、一般に、１重量ｐｐｍ〜３０重量％の範囲に設定することが好ましく、０．０１重量％〜１０重量％の範囲とするとより好ましい。また、吐出液の利用目的に反しない範囲で、染料や顔料を組み合わせて使用してもよい。

また、必要に応じて吐出補助剤や吸収促進剤などの添加剤を用いることが出来る。前記の薬剤、香料や色素が所望の溶解性を示さない疎水性物質であることもある。その際には、必要に応じて、均一な分布を達成するに利用可能な、分散剤、界面活性剤などを添加することができる。更には、必要に応じて、適用対象の噴霧液の使用目的に適合する種々の添加剤、例えば、分散剤、界面活性剤、表面調整剤、粘度調整剤、溶剤、保湿剤、ｐＨ調整剤を適正量添加することができる。

配合可能な添加剤として、イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、乳化剤、分散剤、親水性バインダー、疎水性バインダー、親水性増粘剤、疎水性増粘剤、グリセリン、グリコール類、グリコール誘導体類を例示できる。また、アルコール類、アミノ酸、尿素、電解質、緩衝液成分も例示できる。なお、前記の各種添加剤は、必要に応じて、単一のものを添加することもでき、あるいは、複数種を添加することもできる。

なお、上記に例示した添加剤として利用する各種の物質に関しては、添加可能な副次成分として、各国の薬局方などに記載されている医薬用途のもの、あるいは、食品、化粧品において利用が許容されているものを用いることがより好ましい。

上記の添加剤として、配合される各種の物質の添加比率（質量濃度）は、対象となる主成分の薬剤化合物、および嬌味成分あるいは矯臭成分として利用する香料の種類、色素の種類および配合比率に依って異なるが、次のように定義できる。一般に、０．０１重量％〜４０重量％の範囲に選択することが好ましく、０．１重量％〜２０重量％の範囲内とすることがより好ましい。一方、上記の添加剤の添加量は、その用途（機能）、種類、ならびに組合せにも依存して任意に設定できる。配合される液剤の吐出性の観点から、該液剤の前記薬剤、矯臭成分あるいは嬌味成分および色素の各々の含有量合計１質量部に対して、０．５質量部〜１００質量部の範囲に選択することが好ましい。

複数のタンクに満たす液組成としては上記から選ばれるものであり、個々の液は同一であっても構わないが、異なる液からなる組合せであることが好ましい。具体的には薬剤同士の組合せであってもよく、薬剤と界面活性剤との組合せであっても良い。また、個々のタンクの液組成は薬剤あるいは香料あるいは色素と添加剤の混合物であってもよく、あるいは薬剤、香料、色素から選ばれる物質の混合物でもよい。

第一の薬剤の吐出を開始させてから、第二の薬剤の吐出を開始させるまで（一周期）の時間差は任意に設定できるが、第一の薬剤の生体内での効能が発現してから第二の薬剤を吐出させることが好ましい。さらに、第一の薬剤の生体内での効能がより高い状態の時に第二の薬剤を吐出させることがより好ましい。また、一周期ごとの時間差は、毎回が同じ時間差でもよく、周期ごとに異なる時間差でも良い。

第一の薬剤の吐出を停止させてから、第二の薬剤の吐出を開始させる場合、第一の薬剤の吐出停止から第二の薬剤の吐出開始までの時間も任意に設定可能であるが、１秒以上１０分以下であることが好ましいことがある。１秒以上とすることによって、利用者は一呼吸の間に複数の薬液を吸入する必要がなくなり、第一の薬剤を吸入した後、間をおいて別の呼吸で第二の薬剤を吸入することができる。ただし、間隔が１０分以上あくと、第一の薬剤の効能が薄れてしまったり、第二の薬剤を吸入し忘れてしまったりする可能性があり、好ましくない。

本発明の薬剤吐出制御方法は、第一の薬剤が第二の薬剤の生体内での効能を高める薬剤である場合に好適に用いられる。生体内での効能を高める薬剤の例を以下に説明する。

例えば、第一の薬剤を気管支拡張効剤とした場合、気管支を十分に拡張した後に第二の薬剤を吸入することが可能なため、第二の薬剤が所望の沈着部位に到達することが容易になる。第二の薬剤として経肺吸収を目的とした薬剤や肺深部の治療を目的とした薬剤を用いれば、これら目的の薬剤の肺沈着率を高めることができる。

したがって、喘息と糖尿病を同時に患っている利用者は気管支拡張剤を吸入した後にインスリンまたはＧＬＰ−１を含む薬剤などを吸入すればよい。また、経肺吸収のための物質として成長ホルモン、インターフェロン、サイトカインなどを例示できる。

本発明における「インスリン」とは、通常のインスリンだけでなく、インスリンのアミノ酸配列を部分的に変えた水溶液中に溶解または分散する任意のポリペプチドをも意味する。本明細書中においては、これらを総称して「インスリン類」と呼ぶこともある。インスリン類は、化学的に合成しても天然源から精製して、天然物の組換えを行っても良い。インスリンのアミノ酸残基への共有結合によってインスリンを化学的に改質し、それによってインスリンの治療効果を長引かせるなど、効果の向上を図ることも可能である。

本発明を実施する際には、液滴化することが望ましい各種インスリン類が使用される。本発明で使用されるインスリン類は、生体に対し生理活性を有するもの、生体内で活性を有するものであれば特に限定されない。最も典型的には、本発明によるインスリン類の液滴化は、治療上有用なインスリン類を肺に送達させるために好適に利用可能である。

インスリン類の例としては、インスリン及びインスリンアスパルト、インスリンリスプロ、インスリングラルギン、インスリンデテミルのようなアミノ酸配列変更類、等が含まれる。上記物質の主構造のすべてもしくは一部を有しており、且つインスリンの生物学的諸性質の少なくとも一部を有しているインスリン類のペプチド部分も使用される。ＰＥＧ、ＰＶＡなどの水溶性高分子で修飾された上記物質を含むものも使用される。

また、本発明におけるＧＬＰ−１には、ＧＬＰ−１アナログも含む。

肺深部を治療する物質として、抗生物質、ステロイド、抗コリン薬、Β２刺激薬などを例示できる。

あるいは、生理活性物質と該生理活性物質を分解・代謝しうる酵素の阻害剤を組み合わせることも効果的である。例えば、ＤＰＰ−４阻害剤は体内でのインスリン分泌を促進する効能を持つＧＬＰ−１を分解する酵素の阻害剤である。従って、ＤＰＰ−４阻害剤を含む薬液を第１番目に吐出し、その後ＧＬＰ−１を含む薬液を吐出することが効果的である。ＤＰＰ４阻害剤としては、シタグリプチン（ｓｉｔａｇｌｉｐｔｉｎ）、ビルダクリプチン（ｖｉｌｄａｇｌｉｐｔｉｎ）などが例示できる。

また、第二の薬剤を第一の薬剤による副作用を抑制する効能の薬剤とすることも効果的である。例えば、第一の薬剤の吸入後に炎症が見られる場合においては、第二の薬剤に消炎剤を用いることで、炎症を抑止することができる。さらに治療薬と吸収促進剤を組み合わせることでより効率の高い吸収を得ることが出来る。また、治療薬と香料を組み合わせることで噴霧を確認することが出来る。あるいは、香料やアロマテラピー用の薬剤を複数組み合わせることで、より多岐な効能や新たな効能を見出すことが出来る。

前述した本発明の吐出制御方法を利用した経肺吸収に加えて、肺と同様に経粘膜で薬物を送達させる対象部位として、眼、鼻腔および口腔を例示できる。

３つ以上の薬剤の組合せとしては、気管支拡張剤、ＤＰＰ−４阻害剤を吐出した後にＧＬＰ−１を吸入するなどが考えられる。

また、第一の薬剤の吐出を停止させてから、第二の薬剤の吐出を開始させる場合、第一の薬剤の吐出を開始させてから第二の薬剤の吐出を開始させるまでの時間間隔が０．００００１秒から一吸入を終える時間であることが好ましい場合もある。すなわち、この場合は複数のタンクに収容された異種薬液がミリ秒レベルで切り替わり、単独に吐出されることになる。この吐出をくり返すように制御することで、異種薬液をミリ秒レベルで単独にくり返し吐出させることができる。

例えば、治療薬と香料、鎮痛剤を組み合わせた場合などは、この吐出方法を用いれば噴霧を確認することが容易である上、治療薬を吸入する際の違和感や嫌悪感を緩和することができる。その結果、利用者に快適に薬剤を吸入させることができる。また、吸気の初期段階では香料や鎮痛剤のみを吸入できるようにし、その後香料、鎮痛剤と治療薬とをミリ秒レベルで交互に吐出することも可能である。これにより、利用者は治療薬の苦味などをあまり感じることなく快適に吸入を行うことができる。

これらの吐出開始や停止のタイミング制御は、電子制御によりプログラムで任意に吐出部位の駆動を制御して行うことが好ましい。これにより、吐出される各薬液の液適量と、そのタイミングを高い精度で制御することができるため、再現性の良い吐出が可能である。

前記の電子制御の方式では、振動式としてピエゾアクチュエータ方式や超音波方式を例示でき、負圧式として熱エネルギー付与による液発泡方式を例示でき、本発明における送液方法はいずれのものでもよい。

本発明にかかる吐出方法は、複数の薬剤を分離したままで取り扱うことができるので、保存や貯蔵に対する安定性（いわゆるポットライフ）に対する考慮は必要なくなる。

これまで、複数のタンクには異種薬剤を収容することを説明したが、同一の薬剤を収容することで吐出量向上の効果を得ることもできる。
本発明においては、薬剤に熱エネルギーを付与する電気熱熱変換素子を用いて薬剤を吐出させる方法、薬剤に機械エネルギーを付与する電気機械変換素子（例えば、ピエゾ素子）の振動圧を用いて薬剤を吐出させる方法を用いることができる。吐出方式については、薬剤の種類に応じて選択可能である。

本明細書においては、プリンタ分野で通常用いられているようにインクジェット方式の中で、電気熱変換素子を用いて熱エネルギーを付与する形態を「サーマルインクジェット方式」、電気機械変換素子を用いて機械エネルギーを付与する形態を「ピエゾインクジェット方式」と便宜上表現する。薬剤吐出についてもこれら語を用いているが、これはあくまで「インクジェット方式」の原理に基づいて、液体に吐出エネルギーを付与していることを表しているに過ぎない。

サーマルインクジェット方式を用いた場合、個々の液体吐出ユニットについて、吐出口の口径、吐出に利用される熱パルスの熱量、それに用いるマイクロ・ヒーターなどのサイズ精度、再現性を高くすることが可能である。このため、狭い液滴径分布を達成することが可能である。また、ヘッドの製作コストが低く、ヘッドを頻繁に交換する必要がある小型の装置への適用性も高い。従って、液体吐出装置に携帯性や利便性が求められる場合には、特に、サーマルインクジェット方式の吐出装置が好ましい。

各吐出部位のノズル径は任意のものを用いることができるが、吐出される薬剤の種類に応じて適切なノズル径を選択することが好ましい。肺吸入に上記の薬剤を用いる場合、本発明の処方物の液滴が０．５〜２０μｍであり、且つ狭い液滴分布で吐出しうることが不可欠である。

これにより、肺内での噴霧液滴の送達部位を変えることが出来る。肺胞まで届かせるには２〜３μｍ程度であることが好ましく、気管支や気道であれば７〜８μｍであることが好ましい。

以上、説明したような吐出制御方法を利用して複数の薬剤を吐出し、それらを吸入することで、薬剤の最大限の効能を得ることができる。

次に、本発明の薬剤吐出装置について図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の薬剤吐出装置は、複数のタンクに収容される異種薬剤の組合せに応じて吐出の順序を決定する決定部を備えていることを特徴としている。そして、その決定した順序に従って各々のタンクに収容した薬剤を吐出するように、薬剤吐出部の駆動を制御する駆動制御部を有する。

図２は本発明の薬剤吐出装置におけるカートリッジの一例を模式的に示した図である。この図２に例示するカートリッジは、同一の基板上に、液剤を吐出する吐出ヘッド３（薬剤吐出部）と、液剤を収容するタンク１と、このタンク１から吐出ヘッド３へと液剤を導く液流路２とが一体に配置されている。吐出ヘッド３の各吐出エネルギー発生素子の駆動を制御するコントローラ（駆動制御部）と、ヘッド部３とは、内部の配線４が連結されている電気的接続部５を介して、駆動信号、制御信号などのやり取りを行う。

また、本発明の一実施形態では、カートリッジには収容された薬剤の種類を識別するための認証コード６が設けられている。カートリッジの認証コード６は、薬剤の種類に応じて区別されうる公知の認証手段で良く、バーコード、ＱＲコード、ＲＦＩＤ、ＩＣチップなどである。また、該認証コードの読み取り部も公知の方法で良く、像や電気、電波の認識方法を用いることができる。具体的にはＣＣＤ、ＣＭＯＳ、電気接点、アンテナなどを例示できる。

図３および図４に、本発明の薬剤吐出装置を使用者が携帯所持できるように小型化し、吸入器とした一例の構成を示す。図３は、吸入器の外観を示す斜視図である。吸入器本体１０には、薬剤吐出カートリッジと、そのコントローラ、電源（電池）などを収納するハウジングに、吸入時に口にあてがうマウスピース８が装着されている。薬剤吐出カートリッジは、図２に例示するようなタンクと吐出ヘッドが一体化されたものであり、アクセスカバー７を開き、交換可能な構成とされている。９は電源ボタンである。図４は、アクセスカバー７が開いた状態の吸入器の外観を示す斜視図である。空気取り入れ口１１から流入する空気を気流路内へ導く管状の空気流路の途中に、カートリッジ１２および１３が取り付けられている。これらのカートリッジ１２および１３の各々の吐出ヘッドにおいて、微細に薬剤が粒子として噴霧され、この管状の空気流路内で空気の気流中に混合される。この吸入器では、マウスピース８を使用者が咥え、吸気することで、空気取り入れ口から空気が流入する方式が利用されている。

図３に示す構成を採用することで、噴霧される薬剤の微小液滴は、吸気とともに投与対象者の咽喉、気管内部へと自然と到達可能な形態となっている。

本発明の薬剤吐出装置の一実施形態を図５に示す。なお、以降の図面においては、制御部１８中の薬剤認識部，決定部、駆動制御部の記載は省略する。また、図６は、図５に示した薬剤吐出装置で薬剤の吐出順序を決定する際のフロー図である。以下に、図５，６を参照しながら、吐出順序決定の手順を説明する。まず、利用者が電源ボタン９を押すなどして電源が入る（Ｓ１００）。その後、カートリッジ１２及び１３にそれぞれ付されたカートリッジ認証コード１４及び１５を薬剤吐出装置の読み取り部（ＣＣＤ）１６及び１７で読み取る（Ｓ１０１）。読み取り部から送られるカートリッジ情報により、制御部１８では各カートリッジのタンクに収容された薬剤の種類を認識することができる。制御部１８によって、薬剤の組合せを判断する（Ｓ１０２）。カートリッジが取り付けられていない場合は、制御部によりカートリッジの取付けを促して、再度読み取りを行う。装置本体内には、複数の薬剤の組合せについて薬効上好ましい吐出順序に関する情報をテーブルとして記憶している記憶部（ＲＯＭ）１９がある。制御部１８は、認識した薬剤の組合せ情報と記憶部１９の情報と照合することで、該当する組合せの順列から各カートリッジでの駆動順序を決定する（Ｓ１０３）。吐出条件は予め医師などにより、装置に設定されていることが好ましく、本実施形態でもＲＯＭに記憶されている（Ｓ１０４）。決定された駆動順序に基づく駆動信号を各カートリッジに送り、各カートリッジの順駆動が達成される（Ｓ１０５）。

本発明の薬剤吐出装置の別の実施形態として、前述のカートリッジの認証を利用する方法に加えて、利用者の情報に基づく方法がある。本実施形態では、記憶部１９に利用者が使用する薬剤の種類を予め登録しておく。記憶部１９では利用者が使用する薬剤の種類に応じた吐出順序に関する情報、及び利用者の認証に使用するユーザー情報も記憶されている。利用者を特定する情報が入力され、利用者の認証がなされると、制御部１８中の薬剤認識部１８ａは、登録された薬剤を吐出するものと認識する。そして、すでに述べたカートリッジ認証の方法により、どのカートリッジにどの薬剤が収容されているかが判断される。これらの情報に基づいて、各カートリッジの駆動順序が決定できる。該順序に基づく駆動信号を各カートリッジに送り、各カートリッジで所望順序の駆動が達成される。利用者情報の入力に関して、利用者の生体情報に基づく方法を用いることができる。虹彩および指紋による照合を用いた場合のブロック図を図７および図８に示す。虹彩をＣＣＤなどの読み取り手段で読み取る、指紋を指紋センサーなどで読み取るなどして、ユーザー情報を制御部１８に送る。

この場合のフロー図を図９に示す。利用者は電源をオンにした後、まずユーザー情報の入力を行う。虹彩をＣＣＤなどの読み取り手段で読み取る、指紋を指紋センサーなどで読み取るなどして、ユーザー情報を制御部１８に送る（Ｓ２０１）。ＲＯＭに記憶されたユーザー情報と照合することで、ユーザー照合を行う（Ｓ２０２）。認証に失敗した場合は、自動的に電源を切るなどする。ユーザー認証が行われることにより、装置は吐出する薬剤の種類を認識する。その後、カートリッジの認証を前記の方法で行い（Ｓ２０３）、どの薬剤がどのカートリッジに収容されているかが判断される（Ｓ２０４）。吐出条件は予め医師などにより、装置に設定されていることが好ましく、本実施形態でもＲＯＭに記憶されている（Ｓ２０５）。その後、記憶部（ＲＯＭ）１９の順列情報に基づいて吐出順序を決定し（Ｓ２０６）、該順序に基づく駆動信号を各カートリッジに送り、各カートリッジの順駆動が達成される（Ｓ２０７）。

なお、複数のカートリッジ取付け部に対応して、そこに取り付けられるべき薬剤の種類をも記憶部１９に記憶しておけば、カートリッジ認証を行わず、ユーザー認証のみで吐出順序を決定することも可能である。

また、本発明の別の実施形態としては、利用者自身が使用する薬剤の種類を入力することも可能である。利用者が薬剤の情報を入力することによって、装置の制御部（薬剤認識部１８ａ）では、複数のタンクに収容された薬剤の種類を認識する。その後は、すでに述べたように、記憶部１９の情報と照合することで吐出順序を決定し、その順序に従って薬剤を吐出すべく、駆動制御部１９ｃから各カートリッジに駆動信号を送る。

加えて、予め記憶手段に吐出方法を記憶させ、必要な薬剤の組合せ毎に応じて、薬剤の情報に基づいて必要な情報を取り出して吐出条件を選択することもできる。あるいは、既定の吐出条件に固定しておいても良い。

薬剤の吐出に関して、第１番目の薬剤の吐出が終了した後、第２番目以降の薬剤が吐出される際には、その情報が明らかになることで利用者がより安心して吸入を行うことができる。その手段としては、ダイオード等による点灯、ブザーや音、音楽などの聴覚に訴える方法、振動モーターなどによる振動、あるいはパネル等での文字や絵による表示を例示できる。表示を行う場合は、第二の薬剤の種類、吐出開始までの時間、吐出継続時間などを表示するようにすると良い。

各カートリッジの薬剤吐出部位のノズル径（例えば、吐出口の直径）は任意のものを用いることができるが、吐出される薬剤の種類に応じて適切なノズル径を選択することが好ましい。

作動に関しては、基本的には一動作で行う。動作の定義は、作動するために準備がなされ、その回の投薬が全て終わるまでを指す。

第一の吐出の開始は利用者の吸入に同期する方法であってもよく、また、利用者の意思で作動開始を決定してボタンなどを介する方法でも良い。第一の薬剤の吐出が開始された後は、決定された順序に従って自動的に吐出が切り替わるよう制御されるため、利用者は上記のように吸気を開始する、あるいはボタンを利用するなどの単一の動作で複数の異種薬剤を吸入することが可能である。

以下に本発明の実施例を記載するが、本発明はこれに限定されるものではない。

（実施例１）
図３に示す吸入器を用いて、２種類の薬液について実験を行った。初めに薬剤を溶解させるための溶解液を数種作製した。内容を以下に示す。薬剤に応じて溶解液を選択して吐出用薬液を調製した。
Ａ液：ラウロイルサルコシン ２ｍｇ／ｍｌ水溶液
Ｂ液：アルギニン塩酸塩 １０ｍｇ／ｍｌ水溶液
Ｃ液：塩化ベンザルコニウム １０ｍｇ／ｍｌ水溶液
薬剤としてサルブタモール硫酸塩とインスリンを選択し、各々を上記の溶解液Ａ，Ｂを用いて０．５％および０．４％の吐出溶液を調製した。各々を該薬剤として認識されるＱＲコードを具備したカートリッジのタンク（リザーバ）に満たし、吸入器に取り付けた。吸入器では正常に判断され、作動スタンバイ状態になった。吸入器内に記憶された吐出順序に関する情報をもとに、サルブタモールを第一に、インスリンを第二に吐出することが決定された。吐出実験にあたって、薬剤に応じて体内で標的とする部位が異なるために適宜液滴径、すなわち吐出部位のノズル径を選択する必要がある。各々の薬剤吐出はサーマルインクジェット（サーマル液体ジェット）方式で行い、ノズル径はサルブタモール液では７μｍ、インスリンでは３μｍに設定した。更に２つの吐出液を各々の吐出手段から吐出するに当たり、順次吐出する際の時間差を１．５秒に設定し、図２中の電源ボタン９で稼動させた。サルブタモール液の吐出は、インスリン溶液の吐出開始と同時に停止し、２液が単独に順次吐出されるようにした。

また、粒度分布計（マルバーン社製；スプレイテック）を用いて前記の吐出液の粒度分布と吐出時間差を測定した。結果、サルブタモール液滴は平均粒子径が７μｍ、インスリン液滴は平均粒子径が３．１μｍであり、また稼働時間差は正に設定した１．５秒であった。加えて、粒度分布の指標としてｓｐａｎ値を用い、いずれの吐出においても０．６と非常に小さな値を得た。また、吐出液を回収して高速液体クロマトグラフ（日本分光社製；ＬＣ−２０００）を用いて前記の２物質の濃度を測定して同定した結果、調製時に設定した濃度の０．５％および０．４％を正に得た。

以上の結果より一動作で異種薬剤を順次吐出して所望の液滴径、所望の量、所望の時間差で吐出できることが明らかになった。表１に実験条件に加え、測定濃度、平均粒子径、測定時間差を示す。

（実施例２〜実施例３６）
実施例１において薬剤腫、溶解液、設定濃度、設定時間差を表１に示す内容に変更して実施例１と同様に評価した。表１の薬剤Ａのうち、ＤＰＰ−４阻害剤であるシタグリプチン以外の薬剤ではノズル径を７μｍとし、シタグリプチンでは３μｍに設定した。また、薬剤Ｂは全てノズル径を３μｍに設定した。

表１に液滴の平均粒子径、測定濃度、測定時間差を示すようにいずれの実施例においても薬剤種、時間差を変更しても実施例１と同様に一動作で異種薬剤を順次吐出して所望の液滴径、所望の量、所望の時間差で吐出できることが明らかになった。

（比較例１）
吐出順序決定手段を有さない吐出装置で、サルブタモールとインスリンを同時に吐出する以外は実施例１と同様の条件で吐出および評価を行った。結果を表１に示す。

いずれの実施例においても粒度分布、測定組成は正に設定した所望の数値と一致した。一方、比較例では粒度分布が所望の数値にならない。

（実施例３７）
次に、２つの薬液を単独にミリ秒レベルで交互に吐出する場合の実施例を示す。薬剤としてメンソールとインスリンを選択し、各々を上記の溶解液Ａ，Ｂを用いて０．５％および０．４％の吐出溶液を調製した。また、該液のノズル径は共に３μｍとした。更に２つの吐出液を各々の吐出ヘッドから吐出するに当たり、吐出順序は利用者が手動の操作で決定することとした。また、交互に吐出する際の駆動パターンを１０００回周期に設定し、図中の電源ボタンで稼動させた。周波数２０ｋＨｚ、１秒間吐出を行った。この操作をカスケードインパクタに接続して行い、該装置の篩に残る薬剤量から粒度分布を測定した。送気は２８．３リットル／分で行った。この結果、当初設定した数値に正に粒子が分布していた。

また、吐出液を回収して高速液体クロマトグラフ（日本分光社製；ＬＣ−２０００）を用いて前記の２物質の濃度を測定して同定した結果、調製時に設定した濃度の０．５％および０．４％を正に得た。

（実施例３８〜４８）
実施例３７において薬剤腫、溶解液、設定濃度、駆動回数周期を表２に示す内容に変更して実施例３７と同様に評価した。薬剤Ａ、薬剤Ｂ共に全てノズル径を３μｍに設定した。

表２に液滴の平均粒子径、測定濃度を示すようにいずれの実施例においても薬剤種、駆動回数周期を変更しても実施例３７と同様に１動作で複数の薬剤を順次吐出して所望の液滴径、所望の量、所望の時間差で吐出できることが明らかになった。

（比較例２）
吐出順序決定手段を有さない吐出装置で、駆動パターンを０回周期（すなわち、同時吐出）に変更する以外は実施例３７と同様の条件で吐出・評価を行った。結果を表２に示す。

いずれの実施例においても粒度分布、測定組成は正に設定した所望の数値と一致した。一方、比較例では粒度分布が所望の数値にならない。

（実施例４９〜５５）
次に、２種類の薬剤をミリ秒レベルで交互に切り換えて吐出する前に、第一の薬剤を一定時間吐出する場合の実施例を示す。表３に示すように、ミリ秒レベルで切り替わる前に薬剤Ａを選択的に稼動させる駆動回数を設定した以外は、実施例３７〜４０と同様である。

表３に平均粒径、測定濃度を示すようにいずれの実施例においても１動作で複数の薬剤を順次吐出して所望の液滴径、所望の量、所望の時間差で吐出できることができた。

（実施例５６）
実施例３７において薬剤Ａおよび薬剤Ｂの吐出周波数を各々変更して行った。薬剤Ａでは１０ｋＨｚに固定し、薬剤Ｂについては吐出開始時に１０ｋＨｚとし、全駆動が完了した時には２５ｋＨｚとなるようにグラジエントを設定して実施例３７と同様に評価を行った。結果、実施例３７と同様の結果を示した。また、薬剤濃度および量について測定結果が設定に基づく計算値と一致した。

（実施例５７）
実施例４９において薬剤Ａおよび薬剤Ｂの吐出周波数を各々変更して行った。

薬剤Ａでは吐出開始時に２０ｋＨｚとし、全駆動が完了した時には１０ｋＨｚとなるようにグラジエントを設定した。一方、薬剤Ｂでは吐出開始時に５ｋＨｚとし、全駆動が完了した時には２５ｋＨｚとなるようにグラジエントを設定し、実施例４９および実施例５６と同様に評価した。結果、実施例４９と同様の結果であると共に、実施例５６と同様に薬剤濃度および量共に測定結果が設定に基づく計算値と一致した。

（実施例５８）
第一の薬剤の吐出後に第二の薬剤として第一の薬剤の副作用を抑制する薬剤を用いる場合の実施例を以下に示す。実施例４９と同様の条件でメンソールとインスリンを交互吐出し、その吐出の終了３秒後に実施例２０における薬剤Ａのクロモグリク酸を吐出した。結果、粒度分布、測定組成共に正に設定した所望の数値と一致した。

（実施例５９）
実施例１において薬剤吐出方法サーマルインクジェット方式から電気機械変換素子としての圧電素子を用いたピエゾインクジェット（ピエゾ液体ジェット）方式に変更し、他の内容については実施例１と同様に行い、同様の結果を得た。

（実施例６０）
実施例１において薬剤吐出方法をメッシュ式の圧電素子方法に変更してネブライザの形式にて同様に行った。図１０に示すカートリッジを用いて行った。圧電素子の構成および該素子の駆動条件は公知情報に基づいて所望に設定して行った。図１０に示すカートリッジを用いた以外、他の吐出条件は実施例１と同様に行った。

（実施例６１）
実施例１においてサルブタモールとインスリンの粉体を各々公知の方法でスプレードライし、分級して実施例１に記載の所望の大きさに調製した。図１０に示すカートリッジを用いて、チャンバ２０に粉体の薬剤を収容し、該チャンバに複数の孔を配し、圧電素子２１によって該粉体薬剤を実施例１と同じ薬剤量に設定して該孔から噴霧させた。圧電素子の構成および該素子の駆動条件は公知情報に基づいて所望に設定して行った。他の吐出条件は実施例１と同様に行った。

表４に実施例１および実施例５９から実施例６１の結果を示す。ｓｐａｎ値に着目すると、サーマルインクジェット（サーマル液体ジェット）式およびピエゾインクジェット（ピエゾ液体ジェット）方式では非常に小さい値を示したが、ネブライザ式および粉体式では大きな値を示し、粒度分布が広いことがわかった。

本発明の薬剤吐出装置の主な構成を表すブロック図である。 本発明の薬剤吐出装置におけるカートリッジの一例を模式的に示した図である。 本発明の薬剤吐出装置を用いた吸入器の一例の外観を示す斜視図である。 図３においてアクセスカバー７が開いた状態の吸入器の外観を示す斜視図である。 本発明の薬剤吐出装置の一実施形態を示すブロック図である。 図５に示した薬剤吐出装置で薬剤の吐出順序を決定する際のフロー図である。 本発明の薬剤吐出装置の別の実施形態を示すブロック図である。 本発明の薬剤吐出装置の更に別の実施形態を示すブロック図である。 図７または図８に示した薬剤吐出装置で薬剤の吐出順序を決定する際のフロー図である。 圧電素子を用いるネブライザ方式および粉体方式のカートリッジを模式的に表した図である。

符号の説明

１ タンク
２ 液流路
３ 吐出ヘッド
４ 配線
５ 電気接続部
６ 認証手段
７ アクセスカバー
８ マウスピース
９ 電源ボタン
１０ 吸入器本体
１１ 空気取り入れ口
１２ カートリッジ
１３ カートリッジ
１４ 認証コード
１５ 認証コード
１６ 読み取り部
１７ 読み取り部
１８ 制御部
１９ 記憶部
２０ チャンバ
２１ 圧電素子

Claims (3)

1. 互いに異なる種類の複数の薬剤を吐出するための薬剤吐出装置であって、
   前記複数の薬剤を吐出する薬剤吐出部と、
   複数のタンクにそれぞれ収容された薬剤の種類を認識する薬剤認識部と、
   前記薬剤認識部によって認識された薬剤の種類の組合せ情報に基づいて、前記複数の薬剤の効能上好ましい吐出順序を決定するとともに、前記薬剤吐出部のノズル径を選択する制御部と、を有し、
   前記薬剤吐出部は、前記決定部により決められた吐出順序に従って、前記複数の薬剤の吐出を開始することを特徴とする薬剤吐出装置。
2. 前記複数のタンクに付された、収容された薬剤の種類を識別するためのコードと、
   前記コードの読み取り部とを有し、
   前記薬剤認識部は、前記読み取り部によって得られた情報により収容された薬剤の種類を認識することを特徴とする請求項１に記載の薬剤吐出装置。
3. 前記薬剤吐出部は、薬剤に熱エネルギーを付与する電気熱変換素子又は機械エネルギーを付与する電気機械変換素子を有する請求項１または２に記載の薬剤吐出装置。

Images