用于刺穿胶囊以从胶囊释放粉状药物的装置和方法
【专利说明】用于刺穿胶囊以从胶囊释放粉状药物的装置和方法
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请要求享有2012年12月19日提交的共同待审的美国专利申请N0.13/719，598和2012年12月4日提交的共同待审的美国临时专利申请N0.61/733，117的益处和优先权，所述申请的公开内容全部由此通过参考包含于此。
技术领域
[0003]在各种实施例中，本发明涉及用于刺穿胶囊以从胶囊释放粉状药物的装置和方法。
【背景技术】
[0004]在医疗领域中，经常期望的是给患者施用各种形式的药物。将药物引入人体内的公知方法例如包括:口服胶囊和药片；以及通过皮下注射针进行静脉注射。根据另一个示例性方法，药物通过鼻子或嘴被吸入患者的呼吸道和肺中。这些药物中的某些药物，例如，用于治疗哮喘和/或其它呼吸异常的药物(例如，支气管扩张药、皮质类固醇，等等)，可以直接针对呼吸道。其它药物可以被吸入以用于全身综合治疗的目的，即，用于通过从呼吸道通过肺组织吸收到肺部深处而进入血流中来治疗身体的任何区域。这些药物中的每种均有多种形式，包括流体以及固体，所述流体一般作为气溶胶蒸气或雾而被施用。可吸入固体典型地采用细干粉末的形式。可以提供诸如吸入器的专业装置以辅助患者将这些细粉末药物指引到呼吸道内。
[0005]各种类型的吸入器已知用于施用干粉末药物。典型地，干粉末药物最初被容纳在胶囊内。为了从胶囊排出粉末，吸入器必须首先通过胶囊膜产生通路。这通常通过使用穿透胶囊的尖锐的针或钉来实现。尤其，胶囊膜典型地较薄并且由具有较低强度性能的材料制成，由此帮助穿透胶囊。
[0006]通常，在胶囊中包含有20mg至30mg的传统吸入粉末，所述传统吸入粉末通过将活性药物质与乳糖载体颗粒干掺合而制成。然而，由于粉末的密度通常为约lg/cm3，该粉末的体积典型地是较低的。因为体积是较低的，所需的胶囊尺寸也是较小的。例如，乳糖掺合产品可以被容易地容纳在尺寸3 (即，0.30cm3)或更低(即，更小)的胶囊中。然而，实际上，由于太小的胶囊会难以让患者拿起来，所以对胶囊尺寸的最后决定更经常考虑到患者方便而非体积要求。
[0007]在将要递送较低体积的粉末的情况下，通过胶囊中所产生的一个或多个开口的所需粉末体积流率(即，所需的每单位时间递送的粉末体积)也是非常适度的。例如，在粉末密度是约lg/cm3的情况下，25mg的乳糖掺合物的填充物被加载有0.20mg的总活性药，所述25mg的乳糖掺合物的填充物具有约0.025cm3的体积。在该示例中，对于5秒钟的吸入，所需的体积流率正好是0.005cm3/S0
[0008]然而，最近较高性能的吸入粉末已经作为传统乳糖掺合物的可替代物被引入。这些新粉末的特征在于将药物高效地递送到肺部，这通常通过产生具有较低密度(即，典型地在0.10g/cm3以下)的粉末来实现。这些较低密度、较高性能的粉末对由患者所使用的递送装置产生新要求。
[0009]一个考虑因素是需要较大的胶囊。例如，密度为0.04g/cm3的25mg粉末具有0.625cm3的体积。该体积的粉末需要至少尺寸O (即，0.68cm3)的胶囊，并且可能甚至需要尺寸00 (即，0.95cm3)的胶囊以允许用于合理的商业填充处理。
[0010]另一个考虑因素是可在典型的成年患者的一次呼吸中应当实现全剂量排放。如上所述，对于传统干粉末掺合物所需要的体积流率是非常适度的。相比之下，具有25mg的0.04g/cm3的粉末(即，0.625cm 3的粉末)的填充物、尺寸00 (即，0.95cm3)的胶囊需要0.125cm3/s的体积流率，以便使粉末在5秒钟的吸入期间被完全排出，所述体积流率是以上为乳糖掺合物所提供的示例中所需的体积流率的25倍。
[0011]较小直径的针或钉可以在不使材料过度变形的情况下例如在不使胶囊的壁或圆顶塌陷的情况下容易地穿透胶囊。对于较高密度的乳糖掺合物而言，较小直径的针或钉的使用不存在问题。尤其，对于这些产品所需的较低体积流率允许用于使孔的总面积较小。由例如具有Imm的直径的圆形针所制成的孔将具有约0.008cm2的面积。在以上第一(即，较高密度的粉末)示例中，在5秒钟内从该尺寸的孔排出的25mg的lg/cm3的乳糖掺合物粉末将具有约0.625cm3/[cm2s]的体积通量。该水平的通量可容易在基于胶囊的吸入器中得到。但是在以上第二(即，较低密度的粉末)示例中，在5秒钟内从具有Imm的直径的孔排出的25mg的0.04g/cm3的粉末将需要约15.625cm 3/[cm2s]的体积通量。实际上，该量级的体积通量是不可实现的。这可以通过增大孔面积来弥补，但是通过穿透胶囊得到的较大孔需要加载较高的力，所述较高的力在产生穿孔之前将不使胶囊更加塌陷。改进穿透机构的锐利度也可以稍微缓解上述问题，但是这受到所使用的金属和形成处理的性质限制。
[0012]因此，需要存在有用于刺穿胶囊以从胶囊释放粉状药物的改进的装置和方法。尤其，需要一种改进的途径，以便在胶囊不塌陷的情况下在胶囊中产生足够大的孔面积来允许用于全剂量排放较低密度的粉末。
【发明内容】
[0013]本文所述的吸入装置的各种实施例允许用于递送较高剂量的较低密度的吸入粉末。在一个实施例中，吸入装置通过战略性地穿透胶囊的最高强度的区域(即，圆顶)并且通过朝向圆顶状区域的周边定位穿透元件来实现上述目的。换言之，穿透元件(例如，各个尖头物或尖齿)放置成相距较远并且放置在供穿透元件的力的大部分传递到胶囊的圆筒形壁上的点处，从而使穿透元件在圆顶上施加尽可能小的力。这种设计允许用于在不使胶囊塌陷的情况下使较大的针或钉尖齿在胶囊的圆顶中产生较大开口。尤其，吸入装置可以包含具有较大横截面积的针或钉，这促使明显增大可用于从胶囊排放剂量的孔的总面积。
[0014]在一个实施例中，用于每个穿孔的中心的优选位置是在圆顶的表面上的环形区域，所述环形区域定位在远离圆顶的中心轴线不小于圆顶半径的40%处(例如，定位在远离圆顶的中心轴线介于圆顶半径的约40%和约80%之间或介于圆顶半径的约40%和约60%之间)。另外，在一个这种实施例中，所有穿孔的优选总表面积是介于胶囊的总表面积的约0.5%和约2.2%之间或介于单个圆顶的总表面积的约3%和约15%之间。已经确定，穿孔位置和穿孔表面积的这些特定组合有利地避免当胶囊被穿孔时胶囊自身塌陷。此外，已经确定，这种穿孔表面积允许用于使较低密度(即，在0.lOg/cm3以下)的粉末的全剂量将以足够大的体积流率和可实现的量级的体积通量从胶囊排出，从而被典型的成人患者在一次呼吸中消耗。
[0015]通常，在一个方面中，本发明的实施例的特征在于一种用于刺穿胶囊以从胶囊释放粉状药物的装置。该装置包括用于接收胶囊的室。胶囊包括相对的圆顶和由胶囊壁半径r限定的圆筒形壁部分。该装置还包括用于在至少一个圆顶中刺穿至少一个孔的机构。每个孔的中心都位于在不小于0.4r处的环形穿孔区域内，并且所有穿孔的总表面积是介于胶囊的总表面积的约0.5%和约2.2%之间。环形穿孔区域可以例如处于约0.4r和约0.8r之间或处于约0.4r和约0.6r之间。
[0016]通常，在另一方面中，本发明的实施例的特征在于一种用于刺穿胶囊以从胶囊释放粉状药物的方法。该方法包括:在室内接收胶囊，所述胶囊包括相对的圆顶和由胶囊壁半径r限定的圆筒形壁部分。该方法还包括:在至少一个圆顶中刺穿至少一个孔。每个孔的中心都位于在不小于0.4r处的环形穿孔区域内，并且所有穿孔的总表面积是介于胶囊的总表面积的约0.5%和约2.2%之间。环形穿孔区域可以例如处于约0.4r和约0.8r之间或处于约0.4r和约0.6r之间。
[0017]在各种实施例中，穿孔机构(其可以包括多个尖头物并且可以是可在非穿孔位置与穿孔位置之间运动的)构造成仅刺穿单个圆顶。在这样的情况下，所有穿孔的总表面积是介于单个圆顶的总表面积的约3%和约15%之间。在一个实施例中，胶囊具有至少0.50cm3的容积。胶囊可以容纳有粉状药物，所述粉状药物可以具有0.lOg/cm3以下的密度和/或包含有