JP2016515417A - 吸入器 - Google Patents

Abstract

吸入器は、吸入可能な組成物のリザーバと、リザーバからの組成物の流れを制御するアウトレット・バルブとを有し、全開のときの開く方向に計測された最大の寸法hを有するバルブ・アウトレット・オリフィス；長さLを有し、膨張室に沿った中間で計測された直径Dを有するバルブの膨張室下流;および膨張室の下流端の出口オリフィスであって、オリフィスが長さlおよび直径dを有している下流端の出口オリフィス;を備え、0.1<h/d<1.0；0.05<h/D<0.25；1<D/d<10；5<L/D<15；0.1<l/d<5である。

Description

本発明は吸入器に関する。特に、本発明は、加圧された組成物のリザーバから特有の粒径分布を生成するよう設計されたアウトレット（出口）構成の新規な設計に関する。

本発明は、例えば、国際公開第2011/015825号パンフレットに開示された疑似シガレット（模倣されたシガレット：simulated cigarette)などへの展開（進展、開発）を主として設計したものである。しかしながら、それは、例えば喘息吸入器において一般的に使用される形式の計量式吸入器(MDI)などのような他のタイプの吸入器においても適用でき、広い用途を有している。

エアロゾルは、作用位置が肺自体である場合、または中枢部に対して薬を素早く投与するために、患者への薬投与としては魅力的な手段である。エアロゾルの粒径は、肺への浸透の深さが粒径サイズが小さくなると増大するので、吸入された組成物を投与するときの制御のためには重要なパラメーターである。それは、呼吸器系のエアロゾルの沈着物プロフィールを決定する際に重要な役割を果たす。大きな粒子(>10μm)が口腔内および上部の胸部領域内に沈着し、一方、小さな粒子(<10μm)が上部の胸部から肺胞領域にまで沈着物分布を有していることが知られている。微細な滴(0.1μm<Dm<1μm)は、1-5μmの間で、優れた肺胞沈着を有している。超微細滴(<0.1um)は、肺胞沈着にとって最適であり、その場所から薬分子が循環系に効率的に吸収されうるが、現在のところ携帯機器の中においては都合よく生産されていない。この沈着物分布は、処方薬、タンパク質、ワクチン、あるいは疑似シガレット・デバイスの場合のニコチンの効果的な投与を可能とするために利用することができる。シガレットの煙のD50(質量中央径、あるいは質量平均粒子径)は、ほとんどの主流のシガレットにおいて0.3-0.5μmの間にあることが知られている。シガレット代用品として成功するためには、理想的には、疑似シガレットがこの粒径を再生することができることであろう。

国際公開第2004/022242号パンフレットは、生成された小滴サイズが0.5〜2.5μmの間にあるエアロゾル生成デバイスを開示する。小滴サイズは、それが毛細管サイズの流路を通り抜ける間に調合液体源を加熱することにより生成される蒸気の出口速度を好ましくは増加させることにより制御される。蒸気は、排出された後、空気と混合されてエアロゾルを生成する。

米国特許第5,957,124号明細書は、0.5から12μmまでの範囲の粒径でエアロゾルを作成するためのデバイス、包装および方法を開示する。そのデバイスは、製剤を含む折り畳み式容器から構成されており、起動した時、直径0.25〜6μmの孔を有する薄膜に製剤を通過させている。この薄膜は、患者が空気を吸い込む溝に製剤が容器から通るように構成されている。空気(加熱されるか、加熱されなくてもよい)からの十分なエネルギーが、粒径縮小を引き起こすように、製剤に与えられる。デバイスにマイクロプロセッサーが組み込まれており、製剤を孔に通過させる開始点を決定するための吸気体積および流量の実時間計測を得る。

国際公開第2008/151796号パンフレットは、2-5μmの平均粒子径を有するエアロゾルを生成する吸入器を教示している。また、主要な目的は、少なくとも60000Pa^1/2s/m³の流れ抵抗を有する吸入器を発明することであり、それは、同様の形式の従来のデバイスと比較して、遙かに高い引き抜き抵抗に変換するものである。

米国特許7,293,559号明細書は、第２の流体の流れを用いて液体の流れを集中させるように、集束漏斗（focusing funnel)を使用して、デバイスの出口で2μmの平均粒子径に導く、エアロゾルを生成するためのデバイスを開示している。

国際公開第2011/015825号パンフレット 国際公開第2004/022242号パンフレット 米国特許第5,957,124号明細書 国際公開第2008/151796号パンフレット 米国特許7,293,559号明細書 国際公開第2011/107737号パンフレット

国際公開第2011/015825号パンフレットは、我々自身の先の出願であり、リザーバ(製剤を含む)からアウトレット端部まで延びる変形可能なチューブの形状の流路を備える、計量されないで呼吸で起動するバルブで構成された吸入器を開示している。それは、流れを妨害して吸入しないときに、変形可能なチューブを締め付ける締付部材を開示している。それは、吸入がリザーバから出口に中断されることなく連続した流れを供給するときには、開口を形成するために締め付けを停止する。しかしながら、この開示は流量調節に関係しており、この設計を用いて生成された粒径に言及するものである。

本発明によれば、吸入器が設けられており、吸入器は、吸入可能な組成物のリザーバと、前記リザーバからの組成物の流れを制御するアウトレット・バルブとを有し、
全開のときの開く方向に計測された最大の寸法hを有するバルブ・アウトレット・オリフィス；
長さLを有し、前記膨張室に沿った中間で計測された直径Dを有する前記バルブの膨張室下流;および
前記膨張室の下流端の出口オリフィスであって、前記オリフィスが長さlおよび直径dを有している下流端の出口オリフィス;を備えており、
そこにおいて:
0.1<h/d<1.0、
0.05<h/D<0.25、
1<D/d<10、
5<L/D<15、
0.1<l/d<5、である吸入器。

そのような構成は、0.5μmのD50での粒径分布を運ぶことができ、したがって、シガレットの煙において見ることができる小さな粒径分布の形式を生成することができる。しかしながら、本発明は、現存するコンポーネントの配置の注意深い選択によってこれを達成するものである。それは、先行技術のように、どのような追加の特徴、例えば調整板（baffles)または熱注入のようなものを要求することはない。劣化および煙のリスクに関連する問題を回避するために、組成物を加熱することの回避は、有益である。

上記引用された各種パラメータの組み合わせは、最適の粒径を生成するために重要な構造的な関係を識別するのに必要な多数のテストの後に到達するものである。パラメーターの５つはすべて相互関連づけられる。しかしながら、概略的に言えば、パラメーターの効果は以下の通りである。

比率h/dは、乱流の促進において重要である。出口オリフィスを有し、その直径がバルブ・アウトレットの高さ以上であることは、小滴サイズの低減および、ジェット（噴射）の代わりにスプレー（噴霧）の形態にとって好都合な均一な気泡分散のパターンを保証する。

好ましくは、比率h/dは、0.2と0.9との間、より好ましくは、実質的に0.5である。

比率h/Dは、それがバルブ・アウトレット・オリフィスを通り抜けるように、製剤の膨張にとって十分な体積が存在することの保証において重要である。膨張室の直径が大きすぎれば、流れが薄い層となり、このため効果的に粒子の崩壊を防止する。好ましくは、比率h/Dは、0.05と0.25との間、およびより好ましくは、0.10と0.15との間である。

比率D/dは、重大な死角を避けて混合するためにさらに十分な容積を保証するように、デバイスを出て行く小滴サイズの維持において重要な役割を有する。好ましくは、比率D/dは、2と7との間、およびより好ましくは、3と5との間である。

比率L/Dは、膨張室の内部の流動形態を達成する。アウトレット・オリフィスの出口での小さく一定のサイズの小滴を提供するために、十分なサイズの気泡を蒸発させ、再循環させて、そして形成するために、十分な容積が、製剤のために求められる範囲内で提供される。好ましくは、比率L/Dは、6と13との間、およびより好ましくは、7と10との間である。

直径Dは、膨張室の中間点で測定されることとして規定される。これは、好ましくは、膨張室が、バルブ・アウトレット・オリフィスから出口オリフィスへと先細りとなり、その狭角が0度と30度との間、好ましくは、9度と10度との間、さらに最も好ましくは、実質的に2度の角度である。この先細りになることは、膨張室において死角が生ずるのを防止し、均一なエアロゾルを維持するのに十分に有用な混合できるシステムを形成する。

比率l/dは、乱れた出口のエアロゾルの形成において重要である。その比率の最適化によって、小滴サイズを減少させることができ、或いは増加させることができる。好ましくは、比率l/dは、1と4との間、およびより好ましくは、2と3との間である。

好ましくは、0.05<h<1mm以上、より好ましくは、0.05<h<0.6mm。好ましくは、0.15<d<0.25mm。好ましくは、0.6<D<0.12mm。好ましくは、7.0<L<7.8mm。好ましくは、0.40<l<0.5mm。

アウトレット・バルブは、例えば、望まれる大きさに広げるスライディング・ゲート・バルブ部材であってもよい。しかしながら、好ましくは、アウトレット・バルブは、ピンチバルブであり、そのピンチバルブにおいてバルブ要素が、締め付けるポイントで最大の開口高さを示すアウトレット・オリフィス寸法で変形可能なチューブを締め付ける。それは好ましくは呼吸起動バルブである。

また、変形可能なチューブは、好ましくは膨張室および出口オリフィスを提供する。これは、放出されたエアロゾルの小滴サイズのプロフィールを単一のコンポーネントの寸法により完全に定義され得る。これは、要求される粒径に吸入器を調整するために、およびこれらの異なるサイズを達成するために、単一のコンポーネントを単に変更するだけで粒径プロフィールの範囲を提供する吸入器を製造するのに非常に役立つ。

好ましくは、吸入器は、出口でのエアロゾルのレイノルズ数が1000と4000との間、さらに好ましくは1500と3000との間となるように、構成される。

吸入器は、MDIかもしれないが、疑似シガレットが好適である。好ましくは、吸入可能な組成物はニコチンと推進薬を含む。

その組成物とアウトレット・オリフィスの下流側の吸入器とでの間の衝撃を最小化するために、アウトレット・オリフィスは、吸入器のアウトレット端部に近接していることが好適である（好ましくは10mm以内、より好ましくは5mm以内、および最も好ましくは3mm以内）。同じ理由で、バルブ・アウトレット・オリフィスからアウトレット端部まで少なくとも10度の角度を有する広がった流路であることが好ましい。
本発明に係る吸入器の一例は、ここに添付図面を参照して記述される。

閉じた構成の従来の吸入器を示す断面図 開いた構成の従来の吸入器を示す断面図 本発明に係るアウトレット・バルブの表面形状を示す断面図 本発明に係る吸入器のアウトレット端部を示す断面図

本発明は、主として、我々の疑似シガレットにおいて使用された既存の呼吸起動バルブの改良として意図するものである。疑似シガレットの基本設計は、国際公開第2011/015825号パンフレットから得られる図１および図２に示されている。

本デバイスは、図１に示されているように、メインシャーシ２で構成されたハウジング１と、クロージャ部材３とを有する。これは、ラベル４によって、所定位置に保持されている。このハウジング内には、吸入可能な組成物を収容するリザーバ５がある。

呼吸起動バルブ７は、アウトレット端部８とリザーバ５との間に配置される。呼吸起動バルブは、ユーザがアウトレット端部８を吸引したとき、呼吸起動バルブ７がリザーバ５から吸入可能な組成物を吸入できるように開くよう構成されている。

ハウジングはアウトレット端部に２つのオリフィスを有している。これらの１つ目は、以下においてより詳細に述べるように、チャンバ１０と連通している吸入オリフィス９である。また、２つ目は、また以下においてさらに詳しく述べるように、アウトレット・オリフィス１１であり、そこから吸入可能な組成物が投与される。

アウトレット経路１３は、リザーバ５とアウトレット・オリフィス１１との間に形成されている。

アウトレット経路１３の一部は、変形可能なチューブ状部材１４によって形成されている。このチューブ状部材は、ここで述べる機構により、図１に示される閉じ位置と図２に示される開き位置との間を移動せしめられる。

この機構は、枢動可能に設けられた羽根１５および薄膜１６を備える。枢動可能に設けられた羽根は、アウトレット端部８に最も近接した端部でピボット（旋回軸）１７を有すると共に、その長さ方向に沿って延在し、且つアウトレット端部から遠ざかる方向に先細りとなる中央補強リブ１８を有する。その中間点当たりにおいて、羽根１５には、図１に示される閉じ位置に付勢しているスプリング２０を受け入れるための凹部１９が設けられている。凹部１９の下には、羽根１５から与えられる力を変形可能なチューブ１４に対して狭い範囲（領域）で加えられるよう構成された三角形状の断面を有するジョー（あご部）２１がある。羽根１５は、その端部２２および２３においてハウジングに対して密閉されているダイヤフラム１６により支持されている。これは、吸入オリフィス９に対する以外に、チャンバ１０を密閉する。

図面には示されていないが、ハウジング１を通して漏れ経路が存在しており、薄膜１６の下側２４は、大気圧に対して開放されている。それは、アウトレット経路１の周りに延在しており、従って、図１及び図２の平面には示されていない。

図１に示された構成におけるデバイスに関して、ユーザがアウトレット端部８を吸引するとき、その吸引は、吸入オリフィス９により、オリフィス２５を通して、チャンバ１０に伝わり、これにより、このチャンバ内の圧力は低下する。これは、スプリング２０の作用に対して、羽根１５を図２に示す位置に持ち上げ、ダイヤフラムを図２に示す形状になるように変形し、そしてジョー２１を持ち上げて変形可能なチューブを開くことを可能とする。この結果、吸入可能な組成物がリザーバ５からアウトレット経路１３に沿って変形可能なチューブ１４を通り、アウトレット・オリフィス１１を通って外側に出ることを可能とする。ユーザによって加えられる吸引の力は、羽根１５が移動する程度を決定し、その結果、ユーザが受け取る組成物の量が決定される。ユーザが吸収を停止するとすぐに、大気圧は吸入オリフィス９を介してチャンバ１０内に戻り、スプリング２０は羽根を図１の位置に戻し、これにより、締め付けられて閉じられる。

国際公開第2011/015825号パンフレットにおける後の例において、アウトレット・オリフィス１１は、変形可能なチューブ状部材１４に使用されるのと同じ変形可能なチューブの構成物を提供する。そのような部材のさらなる例としては、我々の後の国際公開第2011/107737号パンフレットに開示されている。

呼吸起動バルブに対するさらなる改良は、係属する英国特許出願1215278.1に開示されている。この改良においては、チャンバ１０が光の通らないブラインドチャンバであるように、オリフィス２５は存在しない。オリフィスはシガレットの下方部分に設けられて、アウトレット端部８に出口を有する薄膜４の下側に空気の流路を形成する。ユーザがこのシガレットを吸引したとき、上部チャンバ内の圧力が低下し、チャンバの下側の空気の流路内の圧力が上昇し、バルブが開く。

本発明は、バルブ形状における改良に関する。そのため、それは上記の流路のいずれかに適用可能である。アウトレット・オリフィスが変形可能なチューブ状部材１４から分かれた図１及び図２に示された構成、又はそれらが前述のように単一の要素に組み合わせた構成の両方に適用可能である。

さらに、本発明は、疑似シガレットに対する改良を動機づけられているが、それは、より広く他のタイプの吸入器、例えば計量式吸入器などに適用することができる。また、バルブ・アウトレット・オリフィスの寸法が本発明の重要なパラメーターであるが、バルブは任意の既知の機構によって操作されてもよい。したがって、それは、呼吸で起動するのではなく、手動又は自動機構で操作されてもよい。さらに、ピンチバルブは、例えばスライディング・ゲート・バルブの構成と置き替えてもよい。

本発明は、アウトレット・オリフィスが適用される、締め付けられたピンチチューブを開示する図３を参照して述べる。ピンチチューブ３０はその下流端で出口オリフィス３１を有しており、反対側端部の近くの領域におけるジョー（あご部）２１によって締め付けられ閉じられる。締め付けられ閉じられたポイントは、バルブ・アウトレット・オリフィス３２の位置を表しており、そのバルブ・アウトレット・オリフィス３２は、バルブが完全に開いたときの開口の方向に計測された最大高さｈを有している。この締め付けられたポイント右側に、吸入可能な組成物を保持するリザーバ５がある。このリザーバの部分は、ピンチチューブ３０の右手部分により形成されており、残りの部分は、前述のように構成されたデバイスにより形成される。

バルブ・アウトレット・オリフィス３２と出口オリフィス３１との間には、膨張室３３がある。これは、軸方向の長さL、および膨張室に沿った中間点で計測された内径Dを有する。出口オリフィス３１は長さlおよび直径dを有する。

図４は、ピンチチューブ３０が吸入器にどのように組み込まれるかを示している。必要に応じて、図１および図２に示した前述の構成物と等価の構成物を表すために、同じ参照符号が同じ構成物のために使用されている。出口オリフィス３１の反対にある環状リム３５は、ピンチチューブ３０を維持するために、ハウジング１の本体内の段差３６に係合する。

チューブの閉じた状態は、ピンチチューブ３０の壁を貫通するのではなく、前述のように、実際には、ジョー（あご部）２１がチューブを単に圧迫することを、図４において図式的に示している。

出口オリフィス３１の端部とアウトレット端部８との間の軸方向の距離ｘは、1.4mmである。出口オリフィス３１とアウトレット端部８との間には、51.1度の角度θで広がった流路３７がある。可能な限り、この短い距離および流路の広い角度は、吸入器の本体における出口オリフィス３１から出て行く組成物の如何なる衝突も可能な限り防止する。

吸入器は、600kPaの圧力で維持されるおよそ1mlのリザーバ量を有している。開口の高さ(h)は、完全に開いた位置で0.1mmである。長さ(L)は7.4mm、および直径(D)は0.94mmである。出口オリフィスは、0.5mmの長さ(l)および0.2mmの内径(d)を有している。

Claims (22)

1. 吸入可能な組成物のリザーバと、前記リザーバからの組成物の流れを制御するアウトレット・バルブとを有し、
   全開のときの開く方向に計測された最大の寸法hを有するバルブ・アウトレット・オリフィス；
   長さLを有し、膨張室に沿った中間で計測された直径Dを有する前記バルブの膨張室下流;および
   前記膨張室の下流端の出口オリフィスであって、前記オリフィスが長さlおよび直径dを有している下流端の出口オリフィス;を備えており、
   そこにおいて:
   0.1<h/d<1.0、
   0.05<h/D<0.25、
   1<D/d<10、
   5<L/D<15、
   0.1<l/d<5、である吸入器。
2. h/dは、0.2と0.9との間、およびさらに好ましくは実質的に0.5である請求項１に記載の吸入器。
3. h/Dは、0.07と0.2との間、およびさらに好ましくは0.08と0.15との間である請求項１または請求項２に記載の吸入器。
4. h/Dは、0.092と0.143との間、および最も好ましくは0.11である請求項３に記載の吸入器。
5. D/dは、2と7との間、およびさらに好ましくは3と6との間である請求項１から４のいずれか一項に記載の吸入器。
6. D/dは、4と5との間、および最も好ましくは実質的に4.5である請求項５に記載の吸入器。
7. L/Dは、6と13との間、好ましくは7と10との間、およびさらに好ましくは7.65と8.30との間である請求項１から６のいずれか一項に記載の吸入器。
8. 膨張室は、バルブ・アウトレット・オリフィスから先細りである請求項１から７のいずれか一項に記載の吸入器。
9. 先細りは、狭角が0度と30度との間、好ましくは9度と10度との間、および最も好ましくは実質的に2度である請求項８に記載の吸入器。
10. l/dは、1と4との間、さらに好ましくは2と3との間、および最も好ましくは実質的に2.25である請求項１から９のいずれか一項に記載の吸入器。
11. アウトレット・バルブは、ピンチバルブであり、そのピンチバルブにおいてバルブ要素が、締め付けポイントにおいて最大開口高さを表すアウトレット・オリフィス寸法ｈで変形可能なチューブを締め付ける請求項１から１０のいずれか一項に記載の吸入器。
12. 変形可能なチューブは、膨張室および出口オリフィスをさらに提供する請求項９に記載の吸入器。
13. アウトレット・バルブは、呼吸起動バルブである請求項１から１２のいずれか一項に記載の吸入器。
14. 吸入器は、疑似シガレットである請求項１から１３のいずれか一項に記載の吸入器。
15. 吸入可能な組成物は、ニコチンと推進薬を含む請求項１から１４のいずれか一項に記載の吸入器。
16. 0.05<h<1mm、および好ましくは0.05<h<0.6mmである請求項１から１５のいずれか一項に記載の吸入器。
17. 0.15<d<0.25mmである請求項１から１６のいずれか一項に記載の吸入器。
18. 0.6<D<0.12mmである請求項１から１７のいずれか一項に記載の吸入器。
19. 7.0<L<7.8mmである請求項１から１８のいずれか一項に記載の吸入器。
20. 0.40<l<0.5mmである請求項１から１９のいずれか一項に記載の吸入器。
21. バルブ・アウトレット・オリフィスは、吸入器のアウトレット端部から10mm未満であり、好ましくは5mm未満であり、さらに好ましくは3mm未満である請求項１から２０のいずれか一項に記載の吸入器。
22. バルブ・アウトレット・オリフィスおよびアウトレット端部から、少なくとも10度の角度で広がった流路がある請求項２１に記載の吸入器。

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