JPH07500996A - 吸入器 - Google Patents

吸入器

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JPH07500996A
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ハドソン,ピーター ディー.
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ミネソタ マイニング アンド マニュファクチャリング カンパニー
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 吸入器 発明の分野 本発明はドライパウダー吸入器に関する。
関連技術の説明 ぜん息、その他の呼吸器疾患は薬剤の吸入により治療されている。
永年の間、最も広範に使用される便利な2種の治療は計量投与量加圧吸入器によ るエアロゾル推進剤中の薬品の溶液や懸濁液の薬吸入や、一般に粉末何形剤と混 和している粉末薬のドライパウダー吸入器による吸入である。
地球のオゾン層の減少とクロロフルオロカーボンの放出とに強い結び付きがある ことの懸念が高まり、それが喧伝されるに伴って、加圧吸入器中でエアロゾル推 進剤としてこれらの物質を使用することに疑念が出て、今やドライパウダーシス テムへの関心の方が高まっている。
単1投与式と多重投与式のドライパウダー吸入器の大半のものは、予め個別に計 量されて使用前に調剤室に導入された投与量薬剤を用いるか、或いは粉末塊体貯 蔵器と組合せ、その貯蔵器から薬剤が順次調剤室に移されるものである。この種 の吸入器は概して、調剤室から続いているエア流路を含んで成り、この流路は患 者の口腔や鼻腔に挿入されるようにした患者用ポートで終端になっている。患者 用ポートにおける患者による吸入は調剤室を通る空気流を生み出し、この空気流 が薬剤粒子を患者の肺に運ぶ。
このドライパウダー吸入器の事例は米国特許第2.587.215号、第3、6 69.113号、第3.948.264号、第3.971.377号、第4.0 46.146号、第4.098.273号、第4.137.914号、第4.1 47.166号、第4.192.309号、第4.240.418号、第4.6 74.491号、及び第4.846.168号;英国特許第1.118.341 号、第1.268.051号、第1.526.303号、第2.041.763 号、第2.061.735号、第2.165.159号及び第2.191.71 8号;欧州特許第237507号;及び国際特許出願第WO90/ 07351 号に開示されている。
多(のドライパウダーシステムに共通の問題は粉末薬剤が集塊化゛する傾向にあ ることである。この集塊化は個々の薬剤粒子が接着し合って準剛性体になること により生じ、これは患者が薬品粒子を分離して空気流に隨伴させるための吸気努 力を強めることを要求する。
患者が充分な吸気努力を為し得ないならば、肺の下部空気路への薬剤侵入量は減 少する。非能率なエアロゾル化から生じる大きな集塊粒子の薬剤(〉10μm) は患者の吸気流に安定状態で隨伴されず、その多くは口腔や咽喉領域に沈積して しまうので、これを避けるには望ましくない全身的な側面的努力に、特に効能の ある薬品が与えられているとき、務めざるを得なくなる。
粉末薬剤の脱果塊化(deagglomerization)とエアロゾル化を 共に果すために、患者の呼吸動作を利用し、薬剤エアロゾル化手段と吸入を同期 化させるに要する機能調整問題を克服するのが望ましい。
しかし粉末エアロゾル化の効率はひとえに患者の吸気努力によって決まる。その 結果、呼吸困難な患者は、例えばぜん息の発作中の患者は不充分な吸気努力しか なし得ないので、患者が薬を最も必要とする時に薬剤を脱果塊化し、エアロゾル 化して必要投与量を吸入することが出来ない。
多くの吸入器は粉末の集塊化に寄与する問題を、脱集塊化兼エアロゾル化手段、 例えば電池動力ツレノイド振動器(buzzer)を吸入器に組込むことにより 解消しようとする試みがこれまで為されている。この振動器は、患者の吸気努力 に全く関係なしに、粒子集塊物を粉砕することにより粉末薬剤の脱葉塊化とエア ロゾル化をもたらすか、或いはこれを助勢するものである。この種の器具例は、 例えば米国特許第3.948.264号、第3.971.377号及び第4.1 47.166号に開示されている。この器具は患者の努力に全く関係なく、彼の 呼吸流に応答する呼吸作動機構を組込むことによって作られ得る。この機構は薬 剤の解放を患者の吸入動作と同期させることが出来るものである。この種の器具 の例は1990年4月30日出願の国際出願第WO90100670号に開示さ れている。
粒子集塊物を破壊して、粉体を乗せる空気流に入れるのを助勢する手段構成を組 込んだドライパウダー吸入器も知られている。
例えば、英国特許第1.268.051号と米国特許第3.669.113号は 、粉末薬剤の予め計量された投与量がカプセルに詰められ、このカプセルを通り 過ぎる空気流の流速が空気流路の絞りによって増大するようになっているドライ パウダー吸入器を開示している。英国特許第2.165.159号はマウスピー ス領域の空気路に絞り領域を含む粉末薬剤貯蔵室を具備した吸入器を開示してい る。
英国特許第1.478.138号、第1.526.303号及び第2.061. 735号、並びに米国特許第3.948.264号、第4.046.146号、 第4.137.914号、第4.240.418号及び第4.846.168号 は、粉末を乗せた空気流を曲折部分を廻って通過させる角度付けられたマウスピ ースを有するドライパウダー吸入器を開示している。
米国特許第2.587.215号と第4.674.491号及び国際出願第WO 90107351号は、粉末を乗せた空気流が吸入器のマウスピースから流出す る前に曲りくねった経路を強制的にとらされるドライパウダー吸入器を開示して いる。英国特許第1.118.341号と第2.191.718号及び欧州特許 第237507号は、粒子を乗せた空気流をマウスピース領域にある互いに入り 組んだ邪魔板或いはこれに類したものをぬって通過させられるようにしたドライ パウダー吸入器を開示している。
発明の要旨 今や、特定形状の1以上の脱葉塊化チアネルを粉末を乗せた空気流の流路に設け ることによって、空気流に随伴する粒子集塊物に充分な応剪力(shear)を 与えてこれを患者が安易に吸入されるだけの小粒子群に分離することが出来る事 実が判明した。
従って、本発明によれば、以下の構成の粉末薬剤を投与するためのドライパウダ ー吸入器が提供される。即ち、この吸入器は粉末薬剤の1投与量を受容する室( 調剤室)を規定したハウジング、1以上の空気導入口、及び患者の口腔や鼻腔に 挿入するようにした患者用ポートを含んで構成されている。当該吸入器は空気導 入口から調剤室を通ってポートにまで延在している空気流路を具備しており、当 該流路はポートにおける患者の吸入動作によって吸入器を流通する空気流が生み 出され、この空気流が調剤室から患者による吸入のための薬剤粒子を随伴させる ように、構成配置されている。空気流路は調剤室と患者の間に配位した薬剤随伴 空気流が流通しなければならない1以上の脱葉塊化チアネルを具備している。各 チアネルは40+nm2以下の断面積を有する実質的に一定の断面形状であって 、調剤室に連通した第1開口とポートに連通した第2開口を有し、更に両第1、 第2開口の間には (i)70−160°の範囲の角度に曲げられた単lの曲折部分であって、その 中心からの最小曲率半径が10mm以下である斯\る単1曲折部分と、 (ii)各々が35−200°の範囲の角度に曲げられた2以上の曲折部分であ って、その中心からの最小曲率半径が10mm以下である、斯\る複数の曲折部 分のいずれか1方の曲折部分を有している。
発明の詳細な説明 本発明は調剤室を出て行く粉末担持空気流を規制し、それによって粒子に応剪力 と壁摩擦力を与えるようにした1以上の特定形状と寸法の流路(チアネル)を利 用する。これらの力は粒子集塊物を破って、人間の肺に吸入され得る相対的に小 さな粒体にするのに特に有効である。この脱葉塊化チアネルの断面形状と寸法は 、一般にありがちの吸入速度の全範囲において呼吸に適したサイズの粒子(2− 5μm)の配給性能を最大限に高め、他方薬剤沈積等の要因を最少限に抑えるよ うに選択される。40no++2未満の面積の実質的に一定の断面形状を有する チアネルは随伴粉末集塊物の脱葉塊化を促進するだけの充分な応剪力と壁摩擦力 を与える。
この断面形状の最終的な決定は粉末の最初の状態、脱葉塊化の必要度合、具体的 な流速における所望の圧力降下及び器具内の利用可能な空間等の要因に依存する 。脱葉塊化チアネルはチアネルの長手軸(空気流方向)に対し直角な断面積が4 0+no+”以下であるという重要な条件の下での適宜な形状のものにすること も出来る。過剰な粉末沈積を促す傾向をもたらす急激に変化した形態や角度付け られた形態の特徴を有する形状は避けるのが好ましい。40mm”より大なる断 面積の大チアネルは、粉末の脱葉塊化のためには充分に機能しない傾向にある。
40mm”より断面積が小さい小チアネルは空気流速と乱流度を高めることによ り脱葉塊化を助勢するが、所定空気流速において相対的に大きな圧力降下をもた らし、結果的に相対的に多量の粉末沈積をもたらし、それ故に吸入可能粉末の正 味の量を低減させる。従って、チアネル断面積は30n+o+2以下で、出来れ ば15−25a+m”の範囲にあるのが好ましい。
薬剤吸入に適した空気流速を提供するのに患者が代表的には30−601/分の 流速を達成するに必要な圧力降下が過剰な不快さを患者に与えないようにするこ とが肝要である。圧力降下は、例えば≦400mI!1が適当である。
各チアネルは70−160°の角度に曲げられた単lの曲折部分が、各々35− 180 ’の角度に曲げられた2個所以上の曲折部分であって、当該曲折部分の 中心の曲率半径が1On+m以下である、斯\る曲折部分を組込んだものである 。この曲率半径は5o+m以下で、好ましくは1.5−5+nn+である。
2個所以上に曲折部分があるチアネルの場合には、2番目とその後の曲折部分は 同じ或いは相異する平面上に形成され、順番が先行している曲折部分と同じかそ れとは逆向きに曲折されたものであり得る。好ましくは、チアネルは2個所の曲 折部分を具備し、その第2番目の部分が第1番目の部分に対し逆向きに曲折され て、画部分によってS字形の曲折部分を構成している。吸入器が複数の脱葉塊化 チアネルを含む場合には、これらのチアネルは正規には類似或いは同一の形態の ものである。
好ましくは、チアネルはその全長に亘って均一断面積形を有している。しかし、 この断面形の変動は、チアネル内の空気流を実質的に変化させないことを条件に 、許容される。
脱葉塊化チアネルは調剤室と患者用ポートとの間の空気流路の適宜の個所に配在 し得るが、過剰の圧力降下を避けるために、患者用ポートの中やその間近にチア ネルを形成させるのが好ましい。それ故に、吸入器の患者用ポート領域内の使用 可能な空間は脱葉塊化チアネルの形態を決める重要な要因である。この空間(ス ペース)は患者の呼吸に応答する可動羽根式の呼吸作動機構を組込んだ吸入器に 限定されてもよい。理想的には、脱果塊化チアネルは約10X15X15+no +の容積を占めるべきである。
脱果塊化チアネルによって与えられる全経路長、即ち第1、第2開口間の粉末を 乗せた空気流の平均旅程距離は一般に4c+n以下であり、好ましくは3n+m 以下である。チアネル内面は滑らがであってもよいし、或いは乱流度合を低減す るために、例えば空気流の方向に対し傾斜するように角度付けられた溝の形成さ れた、所謂パターン付けられたものであってもよい。
本発明の利点は以下の通り要約される:(a)高吸入率を有する良好な脱葉塊化 性能(代表的には粉末総重量の〉35%)と高吸入投与量(例えば、>75μg );(b)許容可能な圧力降下(例えば、601/分):(C)必要な空間は小 さく、呼吸作動機構との適応性が良いこと;及び (d)脱果塊化チアネルは危険防止具として働き、破壊されたカプセルの破片そ の他外部からの侵入物が患者によって吸入される斯\る機会を減じること。
次に、本発明を添附図面を参照して、その実施例により説明される。
図1は本発明のドライバウダー吸入器の縦断面図;図2は図1の吸入器のマウス ピースの拡大部分説明図;図3は図1の吸入器のマウスピースの線A−Aに沿っ た部分切断面図; 図4と図5は図Iの吸入器で使用するのに適したマウスピースの別の構成体の部 分断面図である。
EiA1ハ本出願人出願人090年4月30B出願の国際出願筒WO90100 670号に開示の形式のドライパウダー吸入器を描いている。
この吸入器(2)はマウスピース(8)の形式の患者用ポートと連通した調剤室 (6)を規定したハウジング(4)を含んで成る。
カバー(10)は閉位置(図示省略)と図示の通りの開調剤位置の間でピボット 点(12)に関して回動可能であり、当該閉位置はカバーが吸入器の内容物を湿 気の侵入から防ぐ位置である。
ハウジング(4)は供給スプール(16)に最初は巻き取られている長尺担持体 (14)を収容しており、この担持体(14)は2個のガイドローラ(18,2 0)を介して巻き取りスプールまで移動する。2個のガイドローラ(18,20 )間の長尺担持体(14)の面域(24)は調剤室(6)に露出している。吸入 器(2)が起動すると(図示のように)、粉末薬剤(26)は長尺担持体(14 )から解放されて、患者の吸気流に乗せられる。
吸入器(2)は、そのカバー(10)を開き、そしてマウスピース(8)を通し て吸入する患者により操作される。この操作は3種の機構を起動する、即ち長尺 担持体(14)を前進させる機構;長尺担持体(I4)の露出面域(24)に衝 撃を与え、それにより粉末薬剤を解放して患者の空気流に入るようにする衝撃機 構;及びコック状態(Cocked)の衝撃機構に蓄えたエネルギーが吸入の検 知されるまでは解除されないようにするトリガー機構の3機構を起動する。
吸入器(2)は粉末薬剤(26)を担持体(14)から解放するのを容易にする ための、衝撃機構(28)の形式の手段を含む。患者がマウスピース(8)から 吸入を開始して、それによりトリガー機構を解除した後には、調剤室(6)に露 出した長尺担持体(14)の面域(24)は強力なスプリング(rXJ示省略) によって駆動されるハンマー (30)によって打撃され、薬剤(26)を進行 する空気流の中に解放するのを助勢する。コック状態にあり、且つ吸入器(2) からの患者が吸入する前には、 ゛トリガー機構が患者の吸入を検知する時点ま でハンマー(30)はこれに係合しているキャッチ(図示省略)によって長尺担 持体(14)から離間状態に保留される。リセット部材(図示省略)はカバー( ]O)に配設されており、これが吸入器(2)が閉じたときにハンマー(30) と係合して、ハンマーをその元の位置に復帰させ、この元の位置でハンマーがキ ャッチと再係合される。
トリガー機構は可動羽根(32)を含み、この羽根はマウスピース(8)に旋回 可能に(34)の個所で取付けられていて、空気流が外気からエアベント(36 )を介して吸入器(2)を通ってマウスピース(8)に流入するように(図示の ように)生成されたときに、回動するようになっている。患者の吸入に応答した 羽根(32)の回動は衝撃手段(28)のキャッチとの相互作用を生起せしめて 、ハンマー (30)を解放する。羽根(32)は前進方向にのみ回動可能であ ることによって、確実に外気からマウスピース(8)への空気流が一定方向流に なるようにする。患者が排気したとき、羽根の逆向き動作はストッパ(38)に よって阻止される。
駆動機構は一連体のベルト(40)を含む。このベルトの目的は、供給スプール と巻取りスプール(16,22)を、両スプール間を通過した長尺担持体(14 )の割合に関係なく両スプール並びに制御ローラ(42)との間で正しい関係が 正確に維持された状態にあるように、回転させることにある。この目的は駆動ベ ルト(40)が制御ローラ(42)並びに各スプール(16,20)上にある長 尺担持体(14)の裏面と摩擦接触していることにより達成される。駆動ベルト (40)とスプール(16,20)上の長尺担持体(14)の間の必要な円弧状 の接触を達成するために、吸入器は更にガイドローラ(44,46)を含んでい る。長尺担持体(14)は制御ローラ(42)の駆動によって進行させられ、そ れにより各スプール(16,20)は回転させられる。制御ローラ(42)は吸 入器カバー(10)を吸入器が患者によって使用された後の開く動作によって駆 動される。カバー(lO)のピボット(12)に取付けた駆動ギア(48)はカ バー(10)の開閉によって回転する。制御ローラ(42)の一定方向回転(時 計廻り)はラチェット機構(50)を設けることにより確保される。このラチェ ット機構はカバー(10)が閉じたときに間違った回転を阻止する。このように して、担持体(14)の露出面域群(24)が順次進行することと、カバー(1 0)の簡単な開閉動作とが整合している。
マウスピース(8)は一体形成された脱果塊化チアネル(52)を具備している 。このチアネル(52)は担持体(14)から解放された大きな粒子集塊物を吸 入可能なサイズの小粒子に破壊する効果を発揮する。この脱果塊化チアネル(5 2)は調剤室(6)と連通ずる第1開口(54)と、マウスピースを介して外気 と連通している第2開口(56)とを含み、そしてチアネルの長さに沿って約1 50 ’に曲げられた第1曲折部分(58)と約135 ’に曲げられた第2曲 折部分(60)が両開口間に配位している。図2は脱果塊化チアネル(52)の 第1曲折部分(58)の拡大説明図である。この図に示すように、各曲折部分( 58,60)の中心の最小曲率半径(r)は10mm以下であり、好ましくは5 mm以下であり、更に好ましくは1.5−5+nmの範囲のものである。各曲折 部分が円の単純な円弧状ではなくて、異なる円の2個以上の円弧(これらの円弧 を結ぶ短い直線部分を含み得る)を含んで成るものでもよい。従って、曲折部分 は曲折部分の他のパラメータが存在することを条件に、正弦曲線、放物曲線、双 曲線等々のどのような望ましい曲線に従った形状になっていてもよい。曲折部分 を構成する円弧の最小曲率半径の値は1h++nを越えてはならない。この曲率 半径は曲折部分の中心線まで測った、即ち図2に示すように曲折部分の平面上に おけるチアネルの側壁間の中点までの測定値である。
脱果塊化チアネル(52)は調剤室から粉末を乗せた空気流を絞ることによって 機能し、この機能により随伴する粒子に応剪力と壁摩擦力を与える。これらの力 が粒子集塊物の破壊をもたらすものである。脱果塊化チアネルは過剰な粉末沈積 を促進しない任意の適当な断面形を有し得るが、その好ましい形態例としては図 3.4.5に示される。各ケースにおいて、チアネルの長手軸に直角な1個所で 測定したチアネルの総断面積は40non”を越えてはならず、30++++n ”以下が好ましい。
図3において、脱果塊化チアネルは、8−8−4O+、好ましくは8−30o+ +n、更に好ましくは8−16+nn+の長さくf)と1−5 +n+n、好ま しくは1−2.5o+o+ 、更に好ましくは1.2−1.6mmの幅(W)を 代表的な寸法として有しているスロットやバーの形状(62)に形成される。
14nn長、1.5rn+n幅のスロット(全断面積は21+nm”)によれば 、180μmの投与量を図1に示す形式の吸入器からその約70μm(39%) の粒子が2−5μmの範囲のサイズを有しているように解放することが判明した (60jl’/分の流速において2段階の突衝子を用いて測定)。
図4は図3の脱果塊化チアネルの変形例であり、この場合には相対的に大きな寸 法の開口(54)がチアネル中心に沿って形成されている。これは患者の体験す る圧力降下、特に高吸入速度における圧力降下を、高流速の空気にとっては低い 抵抗になり且つ乱流度合が低くなる中央バイパス路を設けることによって、低下 させようとするものである。しかし、パウダーエアロゾルの大半は脱葉塊化力が 最大となるチアネル壁の近くを流通する。1.W及びdの代表値は、夫々14a +m 、1.5n+n及び4+nmである。
図5はマウスピースの更に別の構成例を示しており、この場合には図3や4の単 1スロットや変形スロットが円形断面(66)の等サイズチアネルに代えられて いる。各円形断面チアネルの直径(d)は概して2−7 mm、好ましくは2− 5 mmの範囲にあり、代表的な値としては約3+nmである。
フロントページの続き (81)指定国 EP(AT、BE、CH,DE。
DK、ES、FR,GB、GR,IE、IT、LU、MC,NL、SE)、0A (BF、BJ、CF、CG、CI、 CM、 GA、 GN、 ML、 MR, SN、 TD、 TG)、AT、AU、BB、BG、BR,CA、CH,C3゜ DE、DK、ES、FI、GB、HU、JP、KP、KR,LK、 LU、 M G、 MN、 MW、 NL、 No、 PL、 RO,RU、 SD、 SE 、 UA、 US

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.粉末薬剤の1投与量を受容する調剤室、1以上の空気導入口及び患者の口腔 や鼻腔に挿入するようにした患者用ポートを含んで成り、該空気導入口から該調 剤室を通じて該ポートまで延在している空気流通路であって、該ポートにおける 患者の吸入動作が患者の吸入のための薬剤粒子を該調剤室から随伴させることに なる吸入器貫通空気流を生み出すように構成配置された斯ゝる空気流通路を具備 している、粉末薬剤投与のためのドライパウダー吸入器において、該空気流通路 が該調剤室と該ポート間に薬剤随伴空気流が通過させられる1以上の脱集塊化チ アネルを具備しており、各チアネルは40mm2以下の断面積を有する実質的に 一定の断面形状であり、且つ該調剤室に連通した第1開口と該ポートに連通した 第2開口を有し、更にまた (i)70−160°の角度に曲げられて、中心からの最小曲率半径が10mm 以下である単1曲折部分と、(ii)夫々35−200°の角度に曲げられた、 中心からの最小曲率半径が10mm以下の複数の曲折部分 のいずれか1方の曲折部分を有していることを特徴とするドライパウダー吸入器 。
  2. 2.該脱集塊化チアネルが30mm2以下の断面積を有する、請求項1に記載の ドライパウダー吸入器。
  3. 3.該脱集塊化チアネルが15−25mm2の断面積を有している、請求項1に 記載のドライパウダー吸入器。
  4. 4.該最小曲率半径が5mm以下である、請求項1に記載のドライパウダー吸入 器。
  5. 5.該最小曲率半径が1.5−5mmである、請求項4に記載のドライパウダー 吸入器。
  6. 6.該脱集塊化チアネルが2以上の該曲折部分で形成され、2番目とその後の曲 折部分がその前の曲折部分とは反対向きに曲げられている、請求項1に記載のド ライパウダー吸入器。
  7. 7.該脱集塊化チアネルが約150°の角度に曲げられた第1曲折部分と約13 5°の角度に曲げられた第2曲折部分を有するように形成されている、請求項1 に記載のドライパウダー吸入器。
  8. 8.該脱集塊化チアネルの該第1、第2開口間の全流通路長が4cm以下である 、請求項1に記載のドライパウダー吸入器。
  9. 9.該脱集塊化チアネルが8−16mm長と1.2−1.6mm幅のスロット形 状を有している、請求項1に記載のドライパウダー吸入器。
  10. 10.該スロットが高流速度の空気の通る流路を提供する中央口を有している、 請求項9に記載のドライパウダー吸入器。
  11. 11.該脱集塊化チアネルが2−7mmの直径の円形断面を有している、請求項 1に記載のドライパウダー吸入器。
  12. 12.該脱集塊化チアネルが該ポートに或いはその間近に形成されている、請求 項1に記載のドライパウダー吸入器。
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