干粉吸入器和使用方法与流程

相关申请的交叉参考

本申请要求2015年4月15日提出申请的美国临时申请号62/147,808的优先权，所述申请以全文引用方式并入本文中。

背景技术：

由于传统烟草香烟对吸烟者和旁观者的健康危害已经很明显，所以市场已转移为寻找将尼古丁(nicotine)递送给受试者肺部的适宜替代品。理想情况下，尼古丁应递送到受试者肺部而不会产生二手烟，并且没有与传统烟草吸烟有关的令人不愉快的气味。达成这一目标的一个机制是经由吸入呈干粉调配物形式的尼古丁。在此类系统中，使用干粉吸入器将粉末沉积在肺内表面上以吸收到血流中。但不幸的是，大多数干粉吸入器具有很多不期望的特征。

举例来说，许多装置被设计用于患者需要立即递送药物的医疗状况。这些装置以单次吸入来递送药物。因此，这些装置不适于优选通过数次吸入递送的药物。此外，这些装置依赖于直接流动穿过或跨过药物的气流，这导致一些药物以高速行进并且影响受试者气道的不期望部分。

其他装置的使用依赖于复杂或难操纵的机构。举例来说，已使用推进器来旋转胶囊以通过离心力逐出粉末，或已使用多种旋转或滑动机构将离散量的粉末沉积到吸入器的气流路径中。这些装置复杂且难以离散使用。

另一现有装置在颁予bulbrook(“bulbrook”)的美国专利号6,234,169中有展示，所述专利描述锥形装置，所述锥形装置突出到干粉储存贮器中以在锥体内产生旋涡状效应。所述装置使用这种旋涡在储存贮器内部跌落并拾取一部分粉末并将所述粉末递送到个体的气道。然而，bulbrook设计的显著限制是其不能在储存贮器内部提供足以使粉末充分解聚以将期望气溶胶递送给使用人的能量。当干粉调配物含在胶囊或泡罩包装中时尤其如此，bulbrook的装置并非设计成与所述胶囊或泡罩包装一起使用。

因此，本领域需要在干粉室内部产生足够的涡流使得可以将增加量的粉末拾取到空气中用于吸入的干粉吸入器。本发明满足了这种需要。

技术实现要素：

本文描述一种用于接近密封室内的干粉的装置。所述装置在本文中还称作干粉吸入器发动机，所述装置包括外壳，所述外壳具有内腔、至少一个通向内腔的近端开口、通向内腔的主要远端开口和通向内腔的次要远端开口；和至少一个翼结构，所述翼结构从外壳位于主要远端开口远端的外表面延伸。在一个实施方案中，所述装置在装置外壳的远端尖端包括穿透构件。在另一实施方案中，穿透构件具有至少一个前缘。在另一实施方案中，至少一个翼结构与至少一个前缘成一直线。在另一实施方案中，所述装置包括从外壳远端区的外表面延伸的保持结构。在另一实施方案中，保持结构位于次要远端开口的近端。在另一实施方案中，主要远端开口与保持结构成整体。在另一实施方案中，主要远端开口位于保持结构的近端。在另一实施方案中，保持结构是大体上卷绕在装置外壳周边的环。在另一实施方案中，至少一个翼包括至少一个弯曲区。

本文还描述了一种干粉吸入器。所述吸入器包括外壳；用于接近密封室内的干粉的穿透组件，所述穿透组件具有近端开口、至少一个远端开口和至少一个从穿透组件的远端表面延伸的翼；和管口，其中所述管口连接到穿透组件的近端开口，并且其中穿透组件的远端的至少一部分位于吸入器外壳内。在一个实施方案中，穿透组件在组件的远端尖端包括穿透构件。在另一实施方案中，穿透构件包括至少一个前缘。在另一实施方案中，至少一个翼与至少一个前缘成一直线。在另一实施方案中，吸入器包括从穿透组件远端区的外表面延伸的保持结构。在另一实施方案中，保持结构位于至少一个远端开口的近端。在另一实施方案中，保持结构是大体上卷绕在穿透组件周边的环。在另一实施方案中，至少一个翼包括至少一个弯曲区。

本文还描述了将干粉从密封室递送到受试者气道的方法。所述方法包括以下步骤：用中空装置的远端穿透含有干粉的储存室的外壳，其中所述装置包括至少一个近端开口、至少一个远端开口和至少一个靠近中空装置远端的翼；将至少一个远端开口中的至少一个前移到储存室的内部中；将至少一个翼的至少一部分前移到含有干粉的储存室的内部中以在储存室外壳中生成至少一个扩展开口；通过受试者经由吸入从中空装置中的近端开口吸入空气来在中空装置内生成负压；和生成气流，所述气流经由至少一个扩展开口进入储存室，将储存室内的干粉的至少一部分提吸到气流中，并且穿过装置中前移到储存室中的至少一个远端开口，使得气流中的干粉行进穿过装置的中空区，以经由所施加的吸入递送到受试者气道中。

附图说明

当结合附图阅读时，将更好的了解本发明的优选实施方案的以下详细描述。为了阐释本发明的目的，在附图中展示了目前优选的实施方案。然而，应当了解本发明不限于附图中所展示的实施方案的精确布置和手段。

图1(包含图1a和1b)是例示性干粉吸入器发动机的一组示意图。

图2(包含图2a和2b)是适于与图1的干粉吸入器发动机一起使用的干粉储存室的一组示意图。图2a展示胶囊型储存室，而图2b展示泡罩包装型储存室。

图3(包含图3a和3b)是例示性储存室材料的弹塑性的一组图形。图3a展示hpmc胶囊材料的典型弹塑性应力-应变曲线，而图3b展示pvc泡罩包装材料的典型弹塑性应力-应变曲线。

图4(包含图4a到图4c)是啮合图2b储存室的例示性干粉吸入器发动机的一组示意图。

图5是啮合图2a储存室的例示性干粉吸入器发动机的示意图。

图6是位于储存室内的例示性干粉吸入器发动机尖端的示意图。储存室的端壁已被移除以提供储存室内的发动机尖端的前视图。

图7是类似于图6的示意性前视图，其展示被穿透储存室内的例示性气流流型。

具体实施方式

应当了解，已经简化了本发明的各图和描述以阐释与清楚了解本发明相关的元件，尽管消除，但为清楚起见，在典型干粉吸入器中发现许多其他元件。本领域的普通技术人员可以认识到，在实施本发明中期望和/或需要其他元件和/或步骤。然而，由于此类元件和步骤是本领域公知的，并且由于他们不利于更好的了解本发明，所以本文不提供对此类元件和步骤的论述。本文的公开涉及此类为本领域技术人员已知的元件和方法的所有此类变化形式和修改形式。

除非另有定义，否则本文所使用的所有技术和科学术语都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所了解相同的含义。尽管与本文所描述类似或等效的任何方法和材料都可以用于实践或测试本发明，但是本文描述了优选的方法和材料。

如本文所使用，以下每个术语都具有在本部分中与其相关的含义。

冠词“一个(a和an)”在本文中用于指代一个或一个以上(也就是，至少一个)的所述冠词的语法宾语。通过实施例的方式，“一个元件”意指一个元件或一个以上元件。

本文所使用的“约”在指代可测量值(例如量、时距等等)时意欲涵盖从指定值变化±20％、±10％、±5％、±1％和±0.1％，因为此类变化是适当的。

在整个本公开中，本发明的多个方面可以以范围格式呈现。应当了解，范围格式的描述仅仅是为了方便和简洁，并且不应被解释为对本发明范围的僵化限制。因此，应当考虑对范围的描述，以具体公开所有可能的子范围以及所述范围内的各个数值。举例来说，例如从1到6的范围的描述应被认为具体公开了诸如1到3、1到4、1到5、2到4、2到6、3到6等的子范围，以及所述范围内的各个数值，例如1、2、2.7、3、4、5、5.3、6和其间的任何全部和部分增量。无论范围的广度如何，这都是适用的。

本文提出了用于将干粉粒子递送到受试者气道或/和用于经由吸入吸收到所述受试者血流中的装置、系统和方法。具体来说，本文描述了如下实施的干粉吸入器(“dpi”)的功能组件或“发动机”：接近密封在储存室内的干粉粒子，将干粉粒子提吸到气流中，并且经由吸入将气载粒子递送到使用人的肺部。

举例来说，如图1a和1b中所展示，dpi发动机100可以在其近端包括管口外壳110，所述管口外壳具有通向内腔115(图4c)中的近端开口120，所述内腔连续的或换句话说流体连接到锥体130的内腔135(图4c)。保持环140是在发动机100的远端区中，所述保持环围绕在锥体130远端部分的周边的至少一部分。一或多个翼160和通向锥体130的内腔中的次要空气通路开口170也是在发动机100的远端区中。穿透构件180是在发动机100的远端尖端处。dpi发动机的多个组件可能由塑料或其他期望聚合物组成，或者他们可能由诸如木材、金属、陶瓷等其他刚性材料组成。这些组件可以根据本领域技术人员将了解的标准模制、印刷或其他制造技术来形成。

管口外壳110可以与锥体130成整体以形成连续单元，或所述管口外壳可以是可以从锥体130拆卸的单独组件。在一个实施方案中，管口的外壳110、内腔115和近端开口120大致为圆柱形。然而，应当了解对外壳110、内腔115或近端开口120中的任一个的形状或尺寸都没有限制，且因此可以使用任何形状，如本领域技术人员将了解。优选地，管口110的近端的形状或轮廓符合人体工程学，以最舒适地装配在受试者口内并且经由吸入经由所述管口来吸入空气。

锥体130具有至少两个通向内腔135中的开口，那些开口是连接锥体130的内腔135与管口110的内腔115的近端开口，和靠近锥体130远端的次要空气通路开口170。若期望，可以沿着外壳110和锥体130的长度存在其他开口。在某些实施方案中，开口170可以是多个孔或开口，条件是开口170在穿透时保留在干粉储存室内。此外，开口170可以具有所期望的任何大小和/或形状。举例来说，开口170可以是长方形开口或伸长狭槽或所期望的任何其他形状。

如先前所提到，锥体130沿着其远离保持环140的长度包括一或多个翼160。举例来说，在一个实施方案中，锥体130具有单个翼160。在另一实施方案中，锥体130沿着锥体130的表面具有两个彼此大致相对的翼160，例如如在图1a和1b中所展示。或者，锥体130沿着锥体130的表面可以具有三个彼此径向等距的翼160。在其他实施方案中，锥体130可以包括两组或两组以上相对的翼160，或沿着锥体130的表面可以具有5个、7个或9个径向等距的翼160。在再一实施方案中，一或多个翼160可以沿着所述锥体的长度在空间上分段，使得每一分段空间用作空气流过其中的通道。

优选地并且如图1a和1b中所展示，翼160可以与穿透构件180成一直线并且靠近所述穿透构件延伸，使得翼160在dpi发动机100的远端尖端在干粉储存室中前移时能扩展所述干粉储存室的外壳材料中的开口。在一个实施方案中，至少一个翼160与穿透构件180的前缘相连，使得穿透构件180的前缘(或切缘)与翼160形成单个结构。在另一实施方案中，翼160与穿透构件180的前缘成一直线但与所述前缘是分开的。如图1b中所展示，一或多个翼160中的至少一个包括一或多个弯曲部分或弓形区162，使得连接到保持环140的翼160近端的连接点163最终从连接到穿透构件180的翼160远端的连接点164偏移。翼160可以大致为平面的并且从锥体130向外延伸任一期望距离。此外，翼160可以沿着其长度具有恒定或可变的厚度。优选地，翼160的厚度等于或大于穿透构件180的厚度。如本文所描述，弯曲形状翼可以用于在干粉储存室中前移时在所述干粉储存室内生成旋涡气流流型。

视用于形成干粉储存室外壳的材料的类型而定，翼160可经定大小以在储存室中前移时接触所述储存室的内表面，或所述翼可经定大小以在储存室中前移时与所述储存室的内表面不接触。因此，对翼160的最终数量、大小和形状没有限制。

在另一实施方案中，翼160可以在保持环140的远端构造有有角度形状，所述有角度形状使进入气流从补充气流入口孔偏斜以意图在干粉储存室内形成旋涡，以便进一步增强粉末的解聚并且进一步增加递送给使用人的气溶胶的量。

在另一实施方案中，翼160可以包括在保持环140远端的倒钩状结构、楔状结构或箭头状结构，使得在倒钩状、楔状或箭头状结构前移完全穿过储存室外壳壁时，在所述储存室外壳中形成扩展开口以用作通向储存室内部隔室中的次要空气入口。

锥体130的穿透构件180可以大致为箭头形，以促进干粉储存室的外壳材料的有效穿刺和切割。优选地，穿透构件180从次要开口170的远端延伸。然而，若期望，开口170可以整合到穿透构件180的全部或一部分中。此外，应当了解穿透构件180可以具有任何适于穿透储存室的形状，如本领域技术人员将了解。举例来说，在一个实施方案中，穿透构件180可以包括至少一个前缘以在前缘接触储存室并前移到所述储存室中时有效地刺穿并切割干粉储存室外壳。在另一实施方案中，穿透构件180可为前移到储存室外壳中的光滑尖锐的尖端。在再其他实施方案中，远端次要开口170可以位于远端尖端处，从而采取喷嘴的形式。在再其他实施方案中，不使用穿透构件，并且次要远端开口170简易地前移到吸入器中的干粉储存室或其他粉末贮器隔室中。在此类实施方案中，干粉储存室可以在室外壳中包括弱化区或穿孔以有利于远端尖端的前移，或储存室可以通过吸入器的单独组件进行预切割。再此外，远端尖端可以经由狭缝阀简易地前移到吸入器内的单独干粉贮器隔室中。因此，如本文所预计，远端次要开口170可以具有所期望的任何大小或形状，并且通常将取决于穿透构件的可选存在和/或形状。举例来说，远端次要开口可以是沿着锥体表面远端区的一或多个侧向狭槽，或所述远端次要开口可以是在锥体远端尖端处的单个钻孔。应当了解，对远端次要开口170的数量、大小和形状没有限制。

外壳110还可以在管口的外壳壁中包括开口或孔150，所述开口或孔通向内腔115中，从而提供空气从外部环境流动到内腔115中的通路。因此，在一个实施方案中，开口150可以用作追逐气流路径，使得可以增加从干粉储存室吸入内腔115中的任何气载粉末粒子的速度，并将所述粒子递送到肺部深处，而不是沉降在管口和/或使用人口中。开口150可以通过经由阀门、使用人的手指或任何其他用于阻塞和打开孔150的机构来关闭和打开孔150以进行空气流动来实施。

图2a和图2b阐释适于与本文所描述的dpi发动机一起使用的多种类型干粉储存室。举例来说，如图2a中所展示，储存室可以采取胶囊200的形式，例如通常由羟丙甲纤维素(hpmc)制得的那些。在图2b中，储存室可以采取泡罩包装210的形式，例如通常由聚氯乙烯(pvc)制得的那些。泡罩包装210通常可以包括密封室组件212，所述密封室组件是固定到平坦表面214。应当了解，本领域技术人员所了解的任何类型的密封室都可以与dpi发动机一起使用，只要吸入器外壳经适宜地设计以容许密封室位于吸入器中，使得dpi发动机的远端尖端可接触并穿透外壳内的密封室即可。优选地，干粉储存室中所使用的材料展现弹塑性性质，使得在被dpi发动机100的穿透构件180和一或多个翼160切割或穿刺时足以形成残留的塑性变形并维持气流入孔。

图3a展示hpmc胶囊材料的典型弹塑性应力-应变曲线，而图3b展示pvc泡罩材料的典型弹塑性应力-应变曲线。在这些曲线中，可以看出典型胶囊和泡罩包装材料展现弹塑性性质。当在0.03的应变值以下偏斜时，应力和应变可以通过直线或近乎完美的弹性来估计。在这个弹性范围内，当移除应力时，所偏斜材料将返回到其原始形状。然而，如果应变超过0.05，那么塑性变形可能会阻止材料恢复其原始形状。本文所描述的有翼实施方案利用容器材料的塑性变形。塑性变形确保利用具有弓形区162的翼160来打开的次要孔220将保持开放并且不会因为弹性恢复而围住孔。

现在参考图4a到图4c和图5，dpi发动机被阐释为与泡罩包装储存室(图4a-4c)或胶囊(图5)是啮合的。尽管以下阐释绘示通常在储存室的伸长末端区处啮合储存室的dpi发动机，但对dpi发动机的储存室内部隔室的实际穿透和接近位置并没有限制。

如图4a到图4c中所展示，穿透构件180经定大小和形状以切割或刺穿储存室212的外壳壁。在某些实施方案中，平坦表面214可以用于稳定和/或固定吸入器内的储存室212，使得所述储存室在被发动机100的穿透构件180啮合时不会不期望地移位或旋转。在穿透构件180切割或刺穿室212的外壳壁之后，所述穿透构件前移到室212的内部隔室216中，从而产生开口，一或多个翼160经由所述开口还会至少部分地前移直到室212的外壳壁紧靠保持环140为止。如图4b中更详细的展示，当一或多个翼160至少部分地穿过通向储存室212中的开口时，翼160的弯曲区162在室212毗邻翼连接点163的外壳壁内生成扩展开口220。因此，通过使翼160至少部分地前移穿过通过穿透构件180而在储存室外壳中产生的初始开口，可以形成扩展且不受限制的开口220，而无需向锥体130施加绕轴旋转。如所展示，扩展且不受限制的开口220可以用作通向室212的内部隔室216中的次要空气入口。

在使用中并且参考图6和图7，受试者首先将dpi发动机100的远端尖端与干粉储存室210或212啮合并穿透室外壳，使得dpi发动机锥体尖端前移到所述室的内部隔室中，直到保持环140紧靠室外壳壁为止。接下来，受试者可以经由管口110上的开口120来吸入，从而在管口110的内腔115和锥体130的内腔135内产生负压。这种负压经由通向干粉所驻留内部隔室216中的室212的次要开口220来从外部环境(例如，从干粉储存室所位于的内部室)吸入入口空气，且随后来自内部隔室216的入口空气经由远端开口170进入锥体130的内腔135。如图7中所展示，翼160使得来自第二气流路径的气流形成旋涡气流流型230和240，以逐出、流体化并且气溶胶化内部室216内的粉末以流动穿过远端开口170并被引导穿过内腔135和115，并且经由近端开口120离开dpi发动机100而进入受试者肺部中。举例来说，对应于箭头230的气流绘示在室212的次要开口220进入的气流，其中翼160的形状和/或定位诱导旋转流。旋转流然后沿着室外壳中在内部隔室216内的内表面继续向下以逐出、流体化并且气溶胶化干粉。随着所卷吸的空气，干粉然后经由对应于箭头240的气流经由远端开口170而被带到锥体130的内腔135中。因此，气溶胶化粉末随后被引导穿过内腔135和115，并且经由近端开口120离开dpi发动机100而进入受试者肺部中。

因此，本文提供将干粉从密封室递送到受试者气道的方法。所述方法包括以下步骤：用中空装置的远端穿透含有干粉的储存室的外壳，其中所述装置包括至少一个近端开口、至少一个远端开口和至少一个靠近中空装置远端的翼；将至少一个远端开口中的至少一个前移到储存室的内部中；将至少一个翼中的至少一部分前移到含有干粉的储存室的内部中，以在储存室外壳中生成至少一个扩展开口；通过受试者经由吸入从中空装置中的近端开口吸入空气来在中空装置内生成负压；和生成气流，所述气流经由至少一个扩展开口进入储存室，将储存室内的干粉的至少一部分提吸到气流中，并且穿过装置中前移到储存室中的至少一个远端开口，使得气流中的干粉行进穿过装置的中空区，以经由所施加的吸入递送到受试者气道中。

相对于现有的装置和系统，dpi发动机的使用代表显著且出乎意料的改良，因为本文所描述和涵盖的dpi发动机展示在干粉储存室内的涡流显著增加。不受任何特定理论的限制，这种显著且出乎意料的改良部分地归因于翼靠近dpi发动机远端区的定位。所述翼提供两种功能。首先，其引导气流以旋涡流型进入室，以将干粉储存室内部表面上的粉末扫掠到气流中从而进入锥体尖端，从而将所述粉末吸入气流中以进入患者口中。其次，所述翼在翼移动穿过室外壳壁时扩延或扩展通向干粉室的开口，优选地产生对称且均匀的开口用于空气卷吸。因此，所述一或多个翼提吸显著更多和在距dpi发动机远端尖端开口更大距离处的粉末，并且沿着干粉隔室的内壁进一步产生涡旋以增加内部室表面的扫掠以增加粉末拾取。

本文所引用的各个和每个专利、专利申请和出版物的公开内容都以全文引用方式并入本文中。虽然已经参考具体实施例公开了本发明，但是应明了本领域技术人员可以设计出本发明的其他实施方案和变化形式，而不背离本发明的真实精神和范围。随附权利要求旨在被解释为包括所有此类实施方案和等效变化形式。