JP5804583B2 - 乾燥粉末吸入器 - Google Patents

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Description

本開示は、概して、吸入装置の分野に関する。本開示は、患者への粉末状薬剤の投与に関して特に有用であり、このような有用性に関して記載されるが、その他の利用性も考えられる。
気道疾患の幾つかが、治療薬の直接の投与による治療に反応することが知られている。これらの薬剤は、乾燥粉末(ドライパウダー)の形態にて最も容易に利用可能であるため、これらの薬剤の投与は、最も好都合には、粉末状材料を鼻又は口を通して吸入することにより達成される。この粉末状の形態により、薬剤の有用性が向上する。なぜなら、薬剤が、所望の、且つ、薬剤の作用が要求され得る部位に正確に堆積され、従って、非常に微量の薬剤でも、他の手段により投与される、より多量の薬剤とほぼ同等に有効であり、その結果、不都合な副作用及び薬剤費用が著しく低減されるからである。或いは、この形態の薬剤は、呼吸器系疾患以外の疾患の治療にも用いられ得る。薬剤が、肺の非常に広い表面積にわたって堆積される場合、薬剤は血流中に非常に迅速に吸収され得る。従って、この投与方法は、注射、錠剤又は他の従来の手段による投与に代わって用いられ得る。
製薬業界の見解によれば、気道に投与される薬剤粒子の寸法が1ミクロン〜5ミクロンであるときに薬剤の生物学的利用能(バイオアベイラビリティ)が最適である。薬剤粒子の寸法がこの範囲内であることが必要である場合、乾燥粉末投与システムは以下の多数の問題に対処する必要がある。
(1)寸法が小さい粒子は、その製造及び保管中に粒子自体が静電帯電し得る。これが粒子を集塊又は凝集させて、有効寸法が5ミクロンより大きい粒子のクラスタを生じさせることがある。すると、これらの大きいクラスタが肺の深部に到達する可能性が低減する。そしてこれにより、包装された薬剤が患者に吸収されるように利用され得る確率が低下する。
(2)患者に投与されるべき活性薬剤の量は、約10マイクログラムであり得る。例えば、アルブテロール(喘息に使用する薬)の場合、通常、25マイクログラム〜50マイクログラムである。現在製造されている機器は、ミリグラム量範囲では一定分量の薬剤を許容精度で効率的に投与することができる。従って、活性薬剤を賦形剤又は膨張剤(例えばラクトース)と混合することが標準的に行われている。また、この添加剤は、薬剤を「流れ易く」(“easy to flow”)する。この賦形剤は担体とも称される。なぜなら、薬剤粒子がこれらの粒子に静電気又は化学接着剤により付着もするからである。これらの担体粒子の寸法は薬剤粒子の寸法よりも非常に大きい。乾燥粉末吸入器の、薬剤を担体から分離させる性能は、設計の有効性における重要な性能パラメータである。
(3)5ミクロンより大きい寸法を有する活性薬剤粒子は、口又は喉に堆積するであろう。これは、別のレベルの不確実性をもたらす。なぜなら、これらの位置における薬剤の生物学的利用能及び吸収性は、肺での堆積の場合と異なるからである。乾燥粉末吸入器は、これらの位置に堆積される薬剤を、薬剤の生物学的利用能に関する不確実性を低減するために最小限にする必要がある。
先行技術の乾燥粉末(ドライパウダー)吸入器は(DPI)は、通常、薬剤(活性薬剤と担体)を高速空気流中に導入するための手段を有する。この高速空気流は、微粒子から成るクラスタを破砕し又は薬剤粒子を担体から分離させるための主要なメカニズムとして用いられる。この粉末形態の薬剤を分与するために有用な幾つかの吸入装置が先行技術にて知られている。例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4及び特許文献5において、粉末状の薬剤を収容しているカプセルを穿孔するための手段を有する吸入装置が開示されている。この粉末状の薬剤は、吸入時に、穿孔されたカプセルから引き出されて患者の口中に入る。これらの特許文献の幾つかはプロペラ手段を開示しており、これらのプロペラ手段は、吸入時に粉末をカプセルから分与することを補助するため、カプセルから粉末を吸い出すために吸気のみに依存する必要がない。例えば、特許文献6に開示されている装置においては、粉末を収容しているカプセルが吸入前に下方チャンバ内に配置され、この下方チャンバにて患者が穿孔ピンを手で押し込むことによりカプセルが穿孔される。穿孔後、吸入が開始され、カプセルが装置の上方チャンバ内に引き込まれ、この上方チャンバにてカプセルが全ての方向に動き回り、それにより、粉末を、穿孔による穴を通して吸気流中に分与する。特許文献7に開示されている吸入装置は、複数の穿孔ピン、プロペラ手段、及び、プロペラ手段を外部からの手動操作により動作させるための内蔵電源を有し、それにより、吸入時にプロペラ手段が粉末を吸気流中に分与することを補助する。特許文献8及び特許文献9も参照されたい。
先行技術の特許文献10及び特許文献11(共通の譲受人であるマイクロドーステクノロジーズ社(MicroDose Technologies, Inc.)に譲渡されており、これらの特許を援用して本文の記載の一部とする)においては、先行技術の吸入器(すなわち、粉末を吸入ガス流中に懸濁することを促進するために振動を利用し、また、ブリスタパックなどから薬剤粉末をエアロゾル化するために合成(シンセティック)ジェットを利用する吸入器)に対する改良が見られる。上記の特許文献10及び特許文献11に教示されているように、乾燥粉末を保持するための第1のチャンバ(例えばブリスタパック又は他の容器)と、エアロゾル化された形態の乾燥粉末を第1のチャンバから受け入れて、前記エアロゾル化された乾燥粉末を患者に投与するための、通路を介して前記第1のチャンバに接続された第2のチャンバとを有する乾燥粉末吸入器が提供される。第1チャンバ内で乾燥粉末に振動子が接続される。振動子は励起されて第1のチャンバに接続され、粉末を合成ジェットによりチャンバから放出させる。
特許文献12(これもまた共通の譲受人であるマイクロドーステクノロジーズ社(MicroDose Technologies, Inc.)に譲渡されており、この特許を援用して本文の記載の一部とする)に記載されているように、制御された分量又は投与量の薬剤又は薬物がブリスタパック内に予め包装されており、ブリスタパックは、壊れ易い凸状の上部要素(円錐状、又は、丸味付き先端を有する円錐状、円形、又はその他の隆起形状構造であり得る)と、底部要素(平坦なウェブ又は膜であり得る)を含み得る。或いは、ブリスタパックは、それ自体が、ブリスタパックの下にある振動要素と密接に係合するための形状構造(例えば、円錐状、円形、皿形状など)であってよく、ブリスタパックの形状及び寸法は、所与の薬剤又は薬物の制御された最適な投与を提供するように選択される。ブリスタパックの上部要素は、穿孔装置(例えば鋭利な針)により穿孔され、それにより、ブリスタパック内に収容されている薬剤又は薬物の投与のための1以上の穴が形成される。穴の型及び穴の寸法は、ブリスタパック内に包装されている特定の薬剤又は薬物の投与を最適化するように選択される。
米国特許第3,507,277号明細書 米国特許第3,518,992号明細書 米国特許第3,635,219号明細書 米国特許第3,795,244号明細書 米国特許第3,807,400号明細書 米国特許第2,517,482号明細書 米国特許第3,831,606号明細書 米国特許第3,948,264号明細書 米国特許第5,458,135号明細書 米国特許第7,318,434号明細書 米国特許第7,334,577号明細書 米国特許第7,080,644号明細書 米国特許出願公開第2006/0174869号明細書 米国特許出願公開第2008/0202514号明細書 米国特許出願公開第2009/0314288号明細書 米国特許出願公開第2005/0147566号明細書 米国特許第6,152,130号明細書 米国特許出願公開第2005/0183725号明細書
本開示は、以上に記載したような先行技術の装置に対する改良を、ブリスタパック内に収容された薬剤をエアロゾル化するための振動要素を有する吸入器を提供することによりもたらす。この吸入器は、個々にアクセスされ且つ前記振動要素と穿孔要素との間の動作位置又は分与位置に移動されることができる、複数の個々のブリスタパックを保持するように適合されている。この構造の利点は、複数のブリスタパックを収容する吸入器を、より簡単でより小型な組立にすること;個々のブリスタパックを使用前に前記穿孔要素から隔離及び遮蔽することができることである。
本開示のさらなる特徴及び利点は、以下の詳細な説明を添付図面と共に参照することにより理解されよう。
A 本開示による吸入器の上面図であり、レバーアームの1つの位置を示す。B 本開示による吸入器の上面図であり、レバーアームの別の位置を示す。 本開示による吸入器の、回転カセットがレバーアームにより作動される図である。 本開示による吸入器の、回転カセットがレバーアームにより作動される図である。 本開示による吸入器の、回転カセットがレバーアームにより作動される図である。 本開示によるカートリッジ組立体の分解図である。 カートリッジ組立体が本開示の吸入器のハウジングに装填されている様子を示す。 本開示による吸入器の底部を示す図である。 本開示によるブリスタパックの図である。 本開示によるブリスタパックキャリアの動作を示す図である。 本開示の乾燥粉末吸入器の内部要素の部分図である。 本開示によるブリスタパックキャリア及び穿孔機構の詳細な断面図である。 本開示によるブリスタパックキャリア及び穿孔機構の詳細な断面図である。 本開示のフローチャネル並びに振動要素及び穿孔要素の詳細な断面図である。 本開示のフローチャネル並びに振動要素及び穿孔要素の詳細な断面図である。 本開示の乾燥粉末吸入器に関連する電子部品の動作を示すブロック線図である。 本開示によるプリント回路担体の図である。 本開示による乾燥粉末吸入器の横断面図である。 本開示による乾燥粉末吸入器の分解図である。
以下の説明において、本明細書の一部を成す添付図面を参照し、添付図面にて本開示の様々な実施形態を例として示す。本開示の範囲から逸脱せずにその他の実施形態を用いることも、また、変更を行うことも可能であることが理解されよう。
本開示は、薬剤を患者の気道に投与するための装置を提供する。この装置は、概して、マウスピースが取り付けられたハウジングと、マウスピースのためのカバーとを含む。ハウジングは、薬剤(例えば粉末状)を収容している複数の個々のブリスタパックを保持するように適合されている。しかし、薬剤は液体の薬剤であってもよい。ブリスタは、個々のブリスタがクランプ位置に装填され得るように配置される。このクランプ位置にてブリスタが穿孔され、また、振動装置が、ブリスタの内容物を凝集するように用いられる。その後、この内容物は患者により吸入される。好ましくは、ブリスタは、カートリッジ内に保持される。このカートリッジは、好ましい形態として、個々に場所が特定可能な複数のブリスタパックを収容する回転カセットを含む。本開示の装置は、また、選択されたブリスタパックを、収容されている位置と分与位置との間で移動させる機構を含む。この機構は、穿孔要素及び振動要素を作動させるためにも用いられ得る。
図1A及び図1Bを参照すると、本開示の吸入器は、マウスピース2及び引き込み可能なカバー3を有するハウジング1を備えている。また、この装置は、レバーアーム11を含むことができ、レバーアーム11を動かすことにより、引き込み可能なカバーが開放され、また、装置のその他の要素が作動される。これについては以下に詳細に説明する。引き込み可能なカバーは、例えば、患者がマウスピースを掃除したいときなどに手動でも開放され得るが、レバーアーム11が開放位置に移動されてしまうと手動で閉じられることはできない。
図2A〜図2Cを参照すると、レバーアーム11は、ハウジング内に収容されているカムディスク10に連結されており、カムディスク10は、レバーアームの回転運動を、装置のその他の内部要素の並進運動又は回転運動に変換する。図示されているように、この装置は、レバーアームが120度回転すること(装置を片手で動作させるための慣用的な運動範囲)を可能にするように構成されているが、その他の運動範囲も可能である。レバーアームが1つの位置から別の位置に移動すると(図2A〜図2Cを参照)、カムディスク10が回転され、引き込み可能なカバー3がマウスピース2のカバーを外す。カムディスクの回転が参照ライン110により示されている。
レバーアームの遠位端(カムディスクに対して)が、患者がレバーアームを容易に把持及び動かすことを可能にするボタン領域11Aを形成している。例えば、ボタンの表面積は、レバーアームを簡単に引くことを可能にするように十分に大きくなければならず、また、ボタンの面も、患者の把持を容易にする材料から構成され得る。装置は、レバーアームの運動のいずれの端部においてもシーケンスロックを含み得る。このシーケンスロックは、患者がレバーアームを再び移動させるまでレバーアーム及びカムディスクが固定位置に維持されることを可能にする。
或いは、装置を作動させるためにその他の運動も用いられ得る。例えば、装置のカバーが、カムディスクに、カバーが開放されるときにカムディスクを回転させる連結部により連結され得る。
図1A及び図1B並びに図2A〜図2Cを参照すると、装置は、患者に情報を伝えるインジケータ70も含む。これらの情報は、例えば、新たに投薬が行われるべきときに患者に思い出させること、患者が吸入すべきときの表示、患者に吸入が完了するときの表示、及び、警告(例えば、装置が空になった場合、薬剤が有効期限切れの場合、又は、装置が環境的極限(例えば、装置の設計範囲を超えた加熱又は冷却)に晒された場合)である。装置は、ブリスタパックが既に開かれてもはや保存されることができないときに患者に吸入信号を表示するべきである。また、装置の部分的又は偶発的作動を防止するためにラチェット機能をカムディスク10に組み込むことも可能である。
図3は、本開示のカートリッジ組立体の様々な部品を示す。回転カセットを含むカートリッジ20は、概して、複数の個々のブリスタパック21が回転カセットの面に対して半径方向にて扇状に並べられるように配置される。図3は、上部ハウジング23及び下部ハウジング24を含む1つのカートリッジを示す。カートリッジは、ブリスタパック21の各々を分離するブリスタカルーセル22を含む。また、カートリッジは、一度に1つのブリスタパックを半径方向径路に沿って動作位置へと移動させるために用いられるブリスタキャリア27を含む。カートリッジは、広範囲の個数のブリスタパックを保持するように構成されることができる。
図4に示されているように、カートリッジは、装置が継続して使用され得るように、取り外し、再装填、又は交換され得る。図5は、カートリッジが、投薬回数を追跡するためのドーズカウンタ25、及び、カートリッジの取り外しを容易にするための解除タブ26も含み得ることを示す。
図6Aは、典型的なブリスタパックを示す。その他のブリスタパック設計も可能である。例えば、本開示の装置に適合し得るその他のブリスタパック設計の例として、例えば、特許文献13、特許文献14、及び、特許文献15(これらの全ての特許出願が共通の譲受人に譲渡されており、これらの特許出願を援用して本文の記載の一部とする)を参照されたい。或いは、ブリスタパックは、例えば特許文献16(この特許出願もまた共通の譲受人に譲渡されている)に開示されているように、一人の患者に対する共通投与(co-delivery)のために2つ以上の薬剤又は薬物(例えば、同一粒径の、又は異なる粒径の)を収容している分割されたパッケージ又はブリスタパックを含み得る。
先に述べたように、ブリスタパックに収容されている薬剤又は薬物は、未使用のブリスタパック21をブリスタキャリア27を用いて所定位置に押し込むことにより患者に投与される。ブリスタキャリアの運動は、図6Bにて矢印で示されているように半径方向運動である。
ブリスタキャリアの運動は、引き込み可能なカバーと同様にレバーアーム11の移動により開始され、レバーアーム11の回転運動が、その他のそれぞれの要素に、カムディスク10を用いて伝達される。カムディスク10は、装置のその他の要素に連結された連結部の移動を制御する一連のスロット、カム、及び/又はピンを含む。これらの連結が、図7により示されている。図7は、カートリッジ組立体20、バイブレータ組立体、及び穿孔組立体50に関連する様々な連結部の配置を示す(カムディスクはこの図には示されていない)。カムディスクは、装置が使用された後に毎回カートリッジを回転させて次のブリスタパックを利用可能にするカートリッジインデックス連結部13と;ブリスタキャリア27に連結されたブリスタ輸送スレッド28に連結されたブリスタ輸送連結部18と;バイブレータ連結部14と;穿孔連結部15とに連結されている。カートリッジ組立体は、さらに、インデックス機能を可能にするラチェット歯12を含む。この図に示されている連結部は単なる例示である。その他の幾つかの構造も可能である。例えば、連結部の長さ及び個数を変更し、尚且つ同様の結果を達成することが可能である。
カム、スロット及びフォロアピン、回転ピン、又はその他の部品が互いに衝突する場合、カムディスク10を、2つの平坦な内側ディスク及び外側ディスクから構成し、これらのディスクを相互に連結(例えばハブにて連結)することが可能である。この方法において、ディスクは、重なり合うスロット又はカムを含み得る。
図8A、図8B、図9A及び図9Bを参照すると、ブリスタキャリア27は、選択されたブリスタパック21を、穿孔組立体50と振動組立体40との間の位置に移動させる。ブリスタの上部が開口部31に通され、マウスピース2に接続しているフローチャネル30内に入る。ブリスタパックは、振動組立体40により適切な位置にてクランプされる。振動組立体40は、圧電トランスデューサ(圧電変換器)41をブリスタパックに押し付けてブリスタパックを適切な位置に保持するためのばね42を含む。ポスト45が、振動要素とブリスタパックとの適切な接触が確実に維持されるために設けられ得る。或いは、フローチャネル30における開口部31を、ブリスタパックがフローチャネルのさらに内部に入り、そこでブリスタパック21のフランジ領域が圧電トランスデューサとフローチャネルとの間でクランプされることを可能にするように、十分に大きくつくることも可能である。スロット43が突起44と位置合わせされ、ばね42の運動範囲を限定する。
フローチャネルの反対側にて穿孔組立体がブリスタパックと位置合わせされ、ピアサ(穿孔器)51が、使用時に、ブリスタパックを穿孔するために穴32に通される。ピアサは、ブリスタパックを十分に穿孔するための針又は複数の針を含み得る。
振動組立体40は、振動要素として圧電トランスデューサ41を含み得るが、その他の振動要素(例えば、音波振動をもたらすマイクロホン)も本開示の範囲内にある。振動要素は、ブリスタパック内の粉体薬剤を周囲空気中にエアロゾル化させる。また、薬剤をフローチャネル30内に分布させる合成ジェットを生成し得る。次いで、薬剤は、マウスピース2を通って患者の吸入気流中に運ばれる。
振動要素は、特許文献17、及び、同時係属の特許文献18(米国特許出願第11/064,201号)(これらの特許及び特許出願の両方共が共同所有され、これらの特許及び特許出願を援用して本文の記載の一部とする)に記載されているように、患者の呼吸を検知するフローセンサ60により作動され得る。図10〜図12を参照すると、フロー要素60はフローセンサ61から構成され、フローセンサ61の信号が調整されて(201)マイクロプロセッサ203に送信される。マイクロプロセッサ内の制御論理がシステムクロック回路202と関連して、振動要素(例えば圧電トランスデューサ41)を、駆動回路206を介して制御する。振動要素に供給される動力(電力)はバッテリ(電池)81によりもたらされ、回路205により調節される。また、マイクロプロセッサは、吸入が完了したときに患者インタフェース70のLED71に信号を送信する。先に述べたように、マイクロプロセッサは、前回の投薬以来所定の期間が経過した場合にも、患者インタフェース70に信号を送信し得る。
ブリスタパックが空になったならば、空のブリスタは、マウスピース2付近のハウジング上部から引き抜かれることにより廃棄され得る。或いは、全てのブリスタパックが消費されるまで空のブリスタパックをカートリッジ内に保管することも、又はその他の方法で脇によけておくことも可能である。全てのブリスタパックが消費されると、空のカセットが除去された後に新しいカセットが吸入器に装填され得る。
図13は、本発明の要素の分解図である。ハウジング1は、装置カバー4及びシャーシ5を含む複数の部品から構成され得る。マイクロプロセッサ及び様々な回路を含むプリント回路基板組立体82が、柔軟な導線62によりフローセンサに接続されている。図13に示した組立体は、本開示の原理から逸脱せずに変更され得る。例えば、カムディスクの寸法を低減し、また、平坦なディスク以外の形態を用いて、尚且つ、変更前と同一の機能を提供することが可能である。
本開示の上記の装置及びプロセスの実施形態、特には、「好ましい」実施形態が可能な実施例に過ぎず、本開示の原理が明確に理解されるために説明されているに過ぎないことが重視されるべきである。本文中に記載した乾燥粉末吸入器のための回転カセットシステムの多くの様々な実施形態が、本開示の精神及び範囲から逸脱せずに設計され且つ/又は作製され得る。例えば、薬剤の効率的な投与が、圧電振動子の波形を制御することにより最適化され得る。これら及び他のこのような修正及び変更の全てが、本文にて本開示の範囲内に含まれ、且つ、以下の特許請求の範囲により保護されるものとする。従って、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲に示されている以外には限定されないものとする。
1 ハウジング
2 マウスピース
3 カバー
4 カバー
5 シャーシ
10 カムディスク
11 レバーアーム
11A ボタン領域
12 ラチェット歯
13 カートリッジインデックス連結部
14 バイブレータ連結部
15 穿孔連結部
18 ブリスタ輸送連結部
20 カートリッジ
21 ブリスタパック
22 ブリスタカルーセル
23 上部ハウジング
24 下部ハウジング
25 ドーズカウンタ
26 解除タブ
27 ブリスタキャリア
28 ブリスタ輸送スレッド
30 フローチャネル
32 穴
40 振動組立体
41 圧電トランスデューサ
42 ばね
43 スロット
50 穿孔組立体
51 ピアサ
61 フローセンサ
82 プリント回路基板組立体

Claims (3)

  1. 振動要素と、
    穿孔要素と、
    個々に場所が特定可能な複数のブリスタパックを収容している取り付けられたカートリッジであって、前記個々に場所が特定可能な複数のブリスタパックの各々が特定量の粉末薬剤を収容し円形の構成で配置されているカートリッジと、
    前記粉末薬剤が分散され且つ患者により吸入されるように、選択されたブリスタパックが前記振動要素と前記穿孔要素との間に引き出されるように移動させるレバーアームと
    マウスピースに一端にて接続されたフローチャネルであって、前記フローチャネルが、選択されたブリスタパックの上部が嵌め込まれる開口部を有し、前記ブリスタパックが前記振動要素により前記フローチャネルに対して適切な位置に保持され、前記穿孔要素が前記フローチャネルの反対側に配置される前記フローチャンネルと、
    前記振動要素を前記選択されたブリスタパックに直接押し付け、前記選択されたブリスタパックを適切な位置に保持するばねとを備えた、乾燥粉末吸入器。
  2. 記レバーアームの移動を、前記複数の個々のブリスタパックのうちの1つの動作位置への移動に適合させるディスクをさらに備える、を特徴とする請求項1に記載の乾燥粉末吸入器。
  3. 前記選択されたブリスタパックが、前記選択されたブリスタパックを半径方向に移動させるブリスタキャリアにより引き出される請求項1又は2に記載の乾燥粉末吸入器。
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