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CN101437562A - 具有气动力弹性分散机构的干粉吸入器 - Google Patents

具有气动力弹性分散机构的干粉吸入器 Download PDF

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CN101437562A CN200780015893.5A CN200780015893A CN101437562A CN 101437562 A CN101437562 A CN 101437562A CN 200780015893 A CN200780015893 A CN 200780015893A CN 101437562 A CN101437562 A CN 101437562A
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Abstract

本发明包括一种干粉吸入器(DPI)，其利用患者的吸入气流来将能量集总到气动力弹性元件中，以使粉末剂量解聚集和分散。结果得到了这样的DPI，所述DPI递送独立于患者的呼吸能力的剂量，从而解决了常规DPI的主要问题。提高气动力弹性元件上的拉力引起更高频率的振动并改善粉末的分散。可在将DPI分配到患者之前对气动力弹性元件的拉力进行调节，从而允许对单个患者或患者群进行个性化分配。此外，DPI具有这样的特征：在气流通过该装置时，气流的湍动性增强，从而进一步增强了粉末的分散和解聚集。DPI可容纳单剂量或多剂量。粉末剂量可被直接分配到气动力弹性元件上，或可被直接分配到相邻的泡罩包装中。

Description

具有气动力弹性分散机构的干粉吸入器
技术领域
本发明总体上涉及吸入器、干粉吸入器、吸入流，更具体而言，本发明涉及使用干粉吸入器的方法。
背景技术
干粉吸入器(“DPI”)代表在不使用CFC抛射剂的条件下递送药物气溶胶的压力分配剂量型吸入器(“pMDI”)装置的有前途的替代方案。通常参见：Crowder等人，2001：Odyssey in InhalerFormulation and Design，Pharmaceutical Technology，第99-113页，2001年7月；和Peart等人，New Development in Dry Powder InhalerTechnology，American Pharmaceutical Review，Vol.4，n.3，第37-45页(2001)；Martonen等人，2005，Respiratory Care，Smyth and HickeyAmerican Journal of Drug Delivery，2005。
通常，DPI被构造为用于递送粉末药物或包括赋形剂和/或其他成分的药物混合物。一般而言，依靠患者的呼吸努力，许多DPI被被动地操作以对以粉末形式提供的药物进行分配。不幸的是，由于患者之间的吸气能力可能不同，甚至有时同一患者连续使用时吸气能力也可能不同(特别是如果患者经受易于封闭气道的哮喘发作或呼吸类型疾病的话更是如此)，因此这种被动操作可导致不良的剂量均匀性。
一般而言，已知的单剂量和多剂量DPI装置使用：(a)独立预先测定的剂量，例如含有药物的胶囊，所述胶囊可在分配之前被插入装置中；或者(b)大体积粉末容器，所述大体积粉末容器被构造为通过分配合适剂量的分配腔来向患者施用连续量的药物。通常参见：Prime等人，Review of Dry Powder Inhalers，26 Adv.Drug Delivery Rev.第51-58页(1997)；以及Hickey等人，A new millennium for inhalertechnology，21 Pharm.Tech.，n.6，第116-125页(1997)。
在操作中，DPI装置希望以期望的干粉物理形式(例如微粒尺寸的形式)将均匀的气溶胶分散量施用到患者的气道中并将其指引到期望的沉积部位。如果患者不能提供充分的呼吸努力，则药物渗透的范围、尤其是气道的下部可能被堵塞。这可导致粉末在患者口内或咽喉中过早沉积。
多种不利因素可不利地影响DPI的性能。例如，干粉药物混合物中小尺寸的可吸入的颗粒可使它们受到团聚力和/或内聚力(即，某些类型的干粉易于团聚，这通常是由粘合在一起的药物颗粒所造成的)，这可导致不良的流动和非均匀分散。此外，如上所述，许多干粉配制物使用较大的赋形剂颗粒以增强药物的流动性能。然而，药物与赋形剂的分离以及团聚的存在可能需要额外的呼吸努力，这可再次影响患者气流中粉末的稳定分散。不稳定的分散可抑制药物到达其优选沉积部位/目标部位，并且可在别处过早沉积不合适的量的药物。
另外，许多干粉吸入器可将较多量的药物残留在装置中，随着时间的消逝这尤其有问题。通常，该问题要求所述装置被拆卸和清洗以确保其处于正常的运转情况中。此外，这些干粉药物中的多数的吸湿性特性也要求所述装置被定期清洗和干燥。
人们设计出了多种不同的吸入装置，以试图解决常规被动吸入器所涉及的问题。例如，美国专利No.5,655,523披露并要求保护一种干粉吸入装置，其具有防团聚-气溶胶化活塞杆或偏压锤和螺线管。美国专利No.3,948,264披露了使用一种电池动力式螺线管蜂鸣器来振动胶囊，从而实现包含于其中的粉末的有效释放。这些装置基于下列观点：通过使用独立于患者呼吸努力的能量输入，可有效地促进干粉的释放。
美国专利No.6,029,663(Eisels等人)披露并要求保护一种干粉吸入器递送系统，所述干粉吸入器递送系统具有能够旋转的载体盘，所述载体盘具有由剪切层密封的泡罩壳，所述剪切层使用用于撕掉剪切层的致动器以释放粉末药物内容物。该装置还包括与吸入器的底部相连的悬挂的吸嘴盖(mouthpiece cover)。
美国专利No.5,533,502(Piper)披露并要求保护一种粉末吸入器，其利用患者的呼吸能力来产生可呼吸的气溶胶。Piper的发明还包括容纳凹孔的旋转盒或限定容纳药物的接收器的泡罩。装有弹簧的滑架使用锋利的边将泡罩压在管道上，所述锋利的边将泡罩刺破以释放药物，所述药物之后进入到从气体入口管道中抽出的气体中，使得气溶胶化的药物从气溶胶出口管道排出。
Crowder等人在美国专利US 6,889,690中描述了一种干粉吸入器，其包括压电聚合物包装，其中使用确定特定粉末的先验情况的非线性信号来模拟用于气溶胶化的粉末。
近年来，干粉吸入器(DPI)得到了广泛应用，尤其在美国更是如此。目前，据估计DPI市场的价值超过40亿美元。干粉吸入器增加了许多优点：可递送大范围的剂量、粉末形式的药物的优异的稳定性(无需冷藏)、容易维持无菌状态、不消耗臭氧、以及它们无需按压与呼吸的协调。
通过肺部来递送多种治疗化合物存在巨大的潜力(例如，参见Martonen T.，Smyth HDC，Isaccs K.，Burton R.，“Issues in DrugDelivery：Dry Powder Inhaler Performance and Lung Deposition”：Respiratory Care.2005，50(9)；以及Smyth HDC.，Hickey，AJ.，“Carriersin Drug Powder Delivery：Implications for Inhalation System Design”：American Journal of Drug Delivery，2005，3(2)，117-132)。在生物制剂的非入侵性递送(目前必须通过注射来递送)的研究中，人们意识到肺部巨大的吸附表面积和低的代谢性药物降解可用于蛋白质类(如胰岛素)的系统递送。目前正在研究通过吸入途径施用先前通过注射施用的小分子量药物，以提供作用的非侵入性快速起效，或提高在肺部作用(例如治疗肺癌)的药物的治疗率。
肺部疾病的基因治疗仍处于初级阶段，但能对目前未满足的医疗需要提供有价值的解决方案。最近使用一种吸入型胰岛素产品ExuberaTM得到了下列认识：气道可提供现实的机会来以非侵入性方式递送生物技术治疗剂。这种产品得到了美国食品和药品监督管理局批准的推荐，从而将增大其他通过气道施用的生物制剂的机会。
所有吸入剂型的关键是需要使治疗剂的“可呼吸的剂量”(沉积在肺部的空气动力学直径小于5.0μm的颗粒)达到最大的程度。然而，基于抛射剂的吸入器和目前的DPI系统仅能达到递送剂量的小于20％的肺部沉积效率。粉末系统效率受限的主要原因在于难以在颗粒尺寸(颗粒直径小于5μm)与抑制粉末解聚集的强的颗粒间力(在颗粒尺寸<10μm时，强的内聚力开始占主导地位)之间取得平衡(SmythHDC.，Hickey AJ.，“Carriers in Drug Powder Delivery：Implications forInhalation System Design”：American Journal of Drug Delivery，2005，3(2)，117-132)。因此，DPI需要大量的呼吸努力来将粉末配制物从装置中吸出，以产生用于有效的肺部沉积的气溶胶(参见示出DPI的粉末分散的典型机构的图1)。许多呼吸道疾病的重要患者群的患者，尤其是哮喘患者、儿童和老年患者不能进行这种努力。在大多数DPI中，需要约60L/min的气流来使微细内聚的粉末有效地解聚集。目前所有的DPI均存在这种潜在的缺陷。
多项研究表明，由干粉吸入器(DPI)排出的剂量取决于气流速度(参见Martonen T.，Smyth HDC，Isaccs K.，Burton R.，“Issues in DrugDelivery：Dry Powder Inhaler Performance and Lung Deposition”：Respiratory Care，2005，50(9))。气体流速增加由于增加了对位于流程中的颗粒作用的流体的阻力而增加了药物分散。
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装置(一种常见DPI)并不适用于儿童，因为这种患者群所产生的流速较低(参见Martonen T.，Smyth HDC，Isaccs K.，Burton R.，“Issues in DrugDelivery：Dry Powder Inhaler Performance and Lung Deposition”：Respiratory Care，2005，50(9))。
当患者通过两种主要的DPI装置进行吸入时，发现患者间吸入速度差别极大。这种固有的差别促使一些公司对在吸入器内提供能量的方式(即“主动”DPI)进行评价。目前，尚无市售可得的主动DPI。研制中的主动DPI包括使用压缩气体、压电致动器和电动机的技术。这些吸入器的设计非常复杂，并且利用了许多移动型部件的组件。这种装置的复杂性存在一些主要的缺点，包括高成本、组件失效的风险、复杂的制造工序、高昂的质量控制费用和难以满足规章的批准和豁免方面的规定(食品和药品监督管理局)。
可选择地，粉末技术可为依赖于DPI的流速提供潜在的解决方案。例如，几何尺寸为5μm-30μm但空气动力学直径为1μm-5μm的中空多孔微粒较之相同质量的小颗粒需要更少的能量来进行分散。这可导致流速独立型药物分散，但可能限定为具有相关物理化学性质的一些类型的药物。
因此，存在一些与目前的干粉吸入器系统有关的问题，包括下列最有问题的争议：患者所接受的剂量高度依赖于患者通过被动分散装置引起的流速。一些专利描述了该问题的潜在的解决方案，所述方案利用外部能量源来辅助粉末的分散，并且消除这种剂量对患者呼吸特性的依赖。在这些装置中仅有一种在市场上销售或得到监督管理局(如美国食品和药品监督管理局)的批准。即使得到批准，这些复杂的装置也可以具有高昂的制造成本和质量控制费用，这会对给予患者的药物的成本产生极大地影响。
本发明包括干粉吸入器和相关的装有用于以干粉的形式吸入而被递送的化合物的单剂量包装或多剂量包装。所述干粉吸入器消除了被动装置和主动装置之间的差别，并解决了这两种装置中的主要问题。所述吸入器为被动装置，其使用通过患者的吸入气流的吸气操纵(inhalation maneuver)所产生的能量进行工作。然而，由装置内的气流所产生的能量通过使用由穿过弹性元件的气流所引起的振荡而集中在粉末上。按照这种方式通过将弹性元件的共振频率调整至与粉末的物理化学性能相匹配，吸入器可被“调谐”从而最有效地分散粉末。此外，由于用以在弹性元件中产生振动的一些能量以弹性拉力(势能)的形式预存于该元件中，因此在在装置内产生合适的振荡所需的气流速度减小至最小程度。通过调节弹性拉力，吸入器的性能可与每个患者的肺功能相适应。因此，即使肺功能不良的患者和那些在呼吸过程中具有较小的能力来产生气流的患者也能够获得在弹性元件中产生振荡所需的流速。
发明内容
本申请披露并要求保护一种高效且具有重现性的干粉吸入器，其设计简单，并且利用患者的吸入气流来通过气动力弹性振动集总能量，以使气溶胶中的颗粒解聚集和分散。本发明中的原理允许吸入器在效率方面的性能显著提高。另外，本发明的装置和方法消除了吸入器的性能对于单个患者的呼吸流速的依赖。气动力弹性分散机构中的物理学原理易于进行简便和低成本的设计。而且，吸入器的性能可与患者的肺功能相适应以进行最佳的个性化的药物递送。
当弹性结构经受空气动力载荷时，它的变形可导致新的空气动力载荷，结果流体-结构之间产生相互作用。这种相互作用可导致一些气动力弹性现象，如颤动和发散(参见图1-2)。在设计飞机机翼、桥梁、涡轮等中，通常认为气动力弹性现象是有害的现象。在制造气动力弹性模型中，通常通过半经验模型来计算空气动力载荷。近年来，现代计算机日益增强的能力使得可能利用计算流体力学(CFD)来进行全三维粘性流的数字模拟，以解决某些实际制造问题。当围绕结构的流体将动能反馈于结构而不是将其吸收时，产生颤动。通常，结构在达到特定条件下的限制速度(颤动速度)之前都是稳定的，之后迅速地、甚至是突然地进行显著的动态运动。本发明利用气动力弹性来增强了位于或粘附于移动的气流内的薄膜上的颗粒的分散。此外，预定量的颗粒甚至可在变化的输入流速下被分散。甚至进一步的是，源自颤动和气动力弹性振动的气动力声学发射可用于吸入器设计中，从而为患者提供正反馈来表明已达到合适的吸入流速，即在产生最小的有效流速时，产生哨声或嗡嗡声。
材料性能和膜拉力将决定气动力弹性运动的速度或颤动发生的速度，并因此将颗粒分散到用于患者吸入的移动气流中。可改变的性能为膜刚度和施加于膜上的拉力、聚合物膜的厚度和宽度、以及支承体之间的膜的长度。
基于上述观点，需要改变流场以在较宽范围的患者气流速度下获得精确的药物递送。图2示出了在经过非流线形体的条件下在薄膜中形成涡流引起的振动的构造。通过交替改变棒(用三角形横截面表示)后面的涡流而产生的周期性加压将在膜中产生振动和气动力弹性响应。根据患者的流速，可插入不同尺寸的三角形横截面来改变脱落频率。还可改变膜拉力。
在相关概念中，腔体共鸣将在声学上激励膜。通过改变腔体的几何形状可改变声学加压的频率。流体在腔体的唇部分开并在尾部附近碰撞。腔体的深度或长度可在单个装置中容易地调节，从而改变声学加压频率以在膜内产生气动力弹性响应。如果患者的流速太小从而不能引起图2中所示的必需的气动力弹性响应时，该构造可能是合适的。
本发明的一些最突出的优点为：(1)提高的吸入器效率；(2)流速的独立性；以及(3)个性化的药物递送。
吸入器效率通过流动引起的振动(气动力弹性振动)而得到提高，所述振动直接为粉末提供分散能量。振幅、振动频率和振动加速度可与粉末颗粒和气动力弹性基板之间的粘附力相匹配，从而优化分散。
由于吸入器的流动式机械设计可确保达到气动力弹性响应的临界流速较低，即对于所有患者的肺功能而言，均可达到用于粉末分散的振动能量，因此会获得流速的独立性。对于有效的气溶胶化和肺部递送来说无需将吸入流速增加到高于该临界值。
对不同的患者而言，吸入器的调节(在制造过程中预先设定或在药物被药剂师分配时)是很容易达到的。例如，具有低流速和较浅的潮气量的小儿患者可能需要高的频率振动来进行最佳的药物粉末分散。通过增加气动力弹性元件上的拉力可获得较高频率的振动。
附图说明
图1：气流以速度V流过处于拉紧状态下的气动力弹性薄膜1，从而导致气动力弹性薄膜的颤动或振动(以横截面示出)。振动由竖直的箭头表示，并且气流由水平的箭头表示。
图2：由于气流流过三角形棒2从而在气动力弹性薄膜中产生涡流引起的振动的构造(以横截面示出)。在气流流过棒的上方和下方时，棒会引起相反的涡流。
图3示意性示出了表示本发明的主要元件的本发明吸入器的横截面视图。
图4示意性示出了装载气动力弹性薄膜的第一辊和第二辊10，轮轴15位于辊的中心。
图5示出了定量施药器的优选的实施方案。
图6为定量施药器的可选实施方案。
图7A-7C示出了气动力弹性薄膜及其与下夹钳19、上夹钳20和拉紧棒5间的关系。图7A示出了在前进装置被启动时发生的作用，其中上夹钳和拉紧棒被从气动力弹性薄膜上提起，从而允许气动力弹性薄膜自由地移动，并将粉末剂量18运至中心分配区域。箭头21示出了薄膜移动的方向。图7B示出了粉末剂量位于中心分配区域中，并且上夹钳降至其抵靠位置。图7C示出了最终步骤，其中拉紧棒返回到其静置位置，并以预定水平的拉力将气动力弹性薄膜拉紧。
图8示出了本发明的可选实施方案的分配机构，其中用泡罩条带22取代了气动力弹性薄膜，并且拉紧的气动力弹性元件1紧邻所述泡罩条带，所述泡罩条带包括一系列填充粉末剂量的单独的定量杯23。大箭头示出了气流穿过泡罩条带和气动力弹性元件的方向。小的竖直箭头示出了气动力弹性元件的振动运动方向。
图9示出了本发明的可选实施方案的分配机构，其中用泡罩条带取代了气动力弹性薄膜，并且拉紧的气动力弹性元件紧邻所述泡罩条带，所述泡罩条带具有用于不同药物的多个定量杯24。
图10示出了本发明的可选实施方案的分配机构，其中气动力弹性元件为气动力弹性的且可变形的薄膜25，其具有可变形的定量杯26，所述定量杯含有粉末剂量。在薄膜被拉紧棒拉伸时，定量杯变形，并将粉末剂量升至周围薄膜的水平，此时粉末剂量在患者吸气时容易分散。水平箭头表示气动力弹性的且可变形的薄膜的拉紧方向。
具体实施方式
本发明的优选实施方案包括具有集成的辅助分散系统的干粉吸入器，所述辅助分散系统可根据患者的呼吸能力和粉末的粘附/内聚性质来进行调节。吸入器包括气动力弹性元件，所述气动力弹性元件响应于通过吸入器的气流而产生颤动或振荡。气动力弹性元件将由患者驱动的气流的集总能量提供到待分散的粉末中。气动力弹性元件优选为保持在拉紧状态下的薄的弹性薄膜，所述气动力弹性元件在由患者通过吸入器而引起的低的流速下产生最佳的振动响应。所述气动力弹性元件优选地可根据患者的呼吸能力和用于分散的粉末内的粘附力/内聚力来进行调节。
吸入器本身为具有外表面7和两个内壁的壳体，所述两个内壁在吸入器内部形成三个不同的室。中间室基本上是开放的，并且是在患者吸气时气流通过吸入器的区域。中间室具有前端、尾端和中心分配区域，所述前端与喷嘴8和吸嘴9相邻，所述尾端与通风口或气流入口3相邻，所述气动力弹性元件1被拉伸穿过所述中心分配区域。
所述内壁(一个左壁和一个右壁)形成了两个密闭室：位于开放的中间室右侧的右室和位于开放的中间室左侧的左室。每个内壁具有至少一个气动力弹性薄膜穿过的开孔。吸入器的所有其他元件均位于这些密闭室内。其中的两个元件从这些室的内部伸至吸入器外部。第一个元件为剂量计数器，其向患者表明在吸入器中还剩下多少剂量的药物。第二个元件为前进装置，其采用杠杆或刻度盘的形式，患者启动所述前进装置，从而在吸入器中准备被下次分配的剂量。
气动力弹性元件与本发明的多个元件接合。在优选实施方案中，气动力弹性元件为具有粉末剂量的弹性薄膜，其横跨中心分配区域。所述薄膜具有使用端和未使用端，并且卷绕在第一卷轴和第二卷轴这两个卷轴之间。第一卷轴保持未使用端，因此在安装时容纳所有的气动力弹性薄膜。第一卷轴位于左室中，与使用端相连的第二卷轴位于右室中，从而导致气动力弹性薄膜通过左壁中的狭缝、穿过中心分配区域、然后通过右壁中的狭缝达到第二卷轴上。轮轴通过每个卷轴的中心。第二卷轴的轮轴包括同心弹簧，从而在弹簧加载的轮轴被启动装置启动时，气动力弹性薄膜从第一卷轴向第二卷轴移动。与第一卷轴紧邻的辊12与气动力弹性薄膜接合，从而在气动力弹性薄膜中产生额外的拉力。
气动力弹性薄膜保持在两对薄膜夹钳6之间。如图7A-7B所示，两个下夹钳19与室的底部固定连接，一个下夹钳位于右室中，一个下夹钳位于左室中，气动力弹性元件静靠在所述下夹钳上。夹钳分别置于卷轴与左壁之间以及卷轴与右壁之间。两个上夹钳20位于下夹钳上方。上夹钳下降至下夹钳上面，从而将气动力弹性元件保持在穿过中心分配区域的位置处。曲柄与这两个上夹钳可活动地连接。在前进装置被启动并且曲柄移动时，曲柄使得上夹钳从下夹钳上提起。这允许气动力弹性元件从第一卷轴向第二卷轴移动，并且向患者提供用于分配的下次药物剂量。
两个拉紧棒5分别位于上夹钳和左壁之间以及上夹钳和右壁之间，并且均与曲柄可活动连接，所述曲柄使所述拉紧棒下降至预定的水平以进一步拉紧气动力弹性元件，并且在前进装置被启动以及曲柄移动时放开拉紧棒。可以在将吸入器分配给患者之前设定拉紧棒下降的深度、以及因此作用在气动力弹性元件上的拉力，从而允许改变吸入器以满足不同患者或患者群的呼吸限制。
在本发明的可选实施方案中，拉力控制器与卷轴轮轴相连，从而允许在吸入器被分配给患者之前，手动固定气动力弹性薄膜的拉力。在卷轴轮轴之间保持拉力，从而不需要拉紧棒。
在气动力弹性元件上游包括吸入器中的某些结构特征以起到气流调节器的作用，从而降低气动力弹性元件以预定的水平振荡时的阈值流速。在本发明的优选实施方案中，如图2所示，气流调节器为横过气流通路延伸的三角形棒2，从而在空气流过三角形棒的上方和下方时形成涡流。
在本发明的优选实施方案中，治疗性粉末位于气动力弹性元件上，气动力弹性振动使得粉末以气溶胶的形式分散。图5示出了粉末剂量施药器(powder dose applicator)，其刚好在剂量被患者吸入之前将粉末剂量分配到气动力弹性薄膜上。粉末剂量施药器包括填充有至少一份剂量的粉末14的分配斜槽13，在薄膜在斜槽下面移动时，位于分配斜槽底端的轮转动。所述轮的圆周上具有凹口，在轮转动时，所述凹口填充来自分配斜槽的粉末，并且将粉末倒在所述气动力弹性元件上，从而导致将预定的剂量施加到气动力弹性元件上。在剂量从轮上落到薄膜上后，薄膜通过两个压平辊11，一个压平辊位于气动力弹性薄膜的上方，一个压平辊位于气动力弹性薄膜的下方。在气动力弹性薄膜从第一卷轴向第二卷轴移动时，压平辊转动，从而将粉末在气动力弹性薄膜上压平，并将粉末中的任何团块碾碎以实现最佳的分散。
在本发明的可选实施方案中，粉末剂量施药器的构造如图6所示。可选粉末剂量施药器包括位于气动力弹性薄膜上的分配斜槽13并且不带用于分配合适剂量的具有凹口的轮。取而代之的是分配盘16，分配盘16位于气动力弹性薄膜与分配斜槽之间并与分配斜槽底端接触，在前进装置被启动时，所述分配盘围绕其轮毂17旋转。分配盘还包括聚集在分配盘的一个区域中的多个分配孔18，从而在所述盘转过分配斜槽时，使得精确量的粉末通过所述分配孔落下。
在另一个实施方案中，气动力弹性元件为粉末包装的一部分。至少一份粉末剂量被预先计量到包括气动力弹性元件和可剥离的密封条带的条带中，所述密封条带封装不连续剂量的粉末。在吸入前通过开启装置除去密封条带，从而将粉末暴露于流过装置的气流。在优选实施方案中，开启装置位于粉末剂量施药器所处的位置。
在本发明的可选实施方案中，粉末剂量被预先计量于泡罩条带包装中，所述泡罩条带包装具有可剥离层，该可剥离层保护每个剂量，直至剂量准备被分配时为止。泡罩条带包装取代气动力弹性元件而卷绕在第一和第二辊上。所述前进装置一个剂量接一个剂量地推动泡罩条带，并且开启装置取代优选实施方案的粉末剂量施药器。在前进装置被启动时，开启装置从泡罩条带上撕下可剥离层，从而暴露用于分配的单个粉末剂量。在泡罩条带的实施方案中，气动力弹性元件与泡罩条带包装平行地穿过中心分配区域延伸。气动力弹性元件通过拉紧棒保持在预定水平的拉力。因此在该实施方案中，拉紧棒不与曲柄或前进装置相连。
在本发明的可选实施方案中，吸入器包括单剂量的治疗性粉末。
在本发明的可选实施方案中，治疗性粉末在经受气动力弹性振动的容器或谐振腔中。另外，也可使用可选结构(如簧片、薄片、面板和刀片)来改善粉末的分散，只要这些结构具有气动力弹性即可。气动力弹性元件可由具有弹性的材料(包括聚合物、金属和金属涂敷的聚合物)构成。
气体流过吸入器的路径由图3中的箭头4表示，所述路径如下所述：在患者吸气时，气体通过位于吸入器的尾部的多个气流入口3被吸入到吸入器中，所述气流入口从壳体的外表面延伸至开放的中间室的尾端，并越过气流调节器2，所述气流调节器从室的左壁延伸至右壁；气体与延伸穿过室的中心分配区域的气动力弹性薄膜1接合，从而引起薄膜的振动或颤动，以将粉末剂量从薄膜上分散到气流中；气体和粉末被吸入湍流式气流喷嘴的里端，所述喷嘴为圆柱形单元，其中至少一个管子以螺旋或线圈的样式从中间室的前端穿过壳体的外表面延伸到吸嘴中；吸嘴固定在壳体的外表面上，其包括与喷嘴的外端接合的圆柱形开口，并且具有这样的形状，该形状适于使患者的嘴唇撅起并覆盖在吸嘴上，以及在嘴唇和吸嘴之间形成密封。气体和粉末离开吸嘴，然后进入患者的口腔和呼吸道。气流调节器和喷嘴的螺旋形状都增加了气流的湍动性，并将粉末剂量充分气溶胶化和碾碎，从而使患者接受的剂量最大化，并且允许小颗粒进一步进入呼吸道。
利用本发明的干粉吸入器来分配粉末剂量的方法包括三个步骤。首先，患者启动前进装置，导致单个粉末剂量移动到中心分配区域中。其次，患者将他或她的嘴唇撅起并包围吸嘴，从而产生密封。最后，患者吸气，导致粉末剂量被递送至患者的呼吸系统内。

Claims (10)

1.一种用于将药物递送至患者的干粉吸入器设备，包括：
a.壳体，所述壳体包括外表面和两个内壁，所述内壁形成开放的中间室以及右室和左室这两个密闭室，气体可通过所述中间室在所述壳体内流动，所述右室位于所述开放的中间室的右侧，并且所述左室位于所述开放的中间室的左侧，所述中间室还包括前端、尾端、左壁、右壁和中心分配区域，所述中间室的所述尾端还包括位于气流入口前面的气流调节器，所述气流调节器还包括从所述左壁延伸至所述右壁的多个三角形棒，从而产生允许气体从所述三角形棒的上方和下方通过的涡流；
b.多个气流入口，所述气流入口由所述中间室的尾部延伸通过所述壳体的所述外表面；
c.横跨所述中心分配区域的气动力弹性元件，所述气动力弹性元件包括：
i.带有粉末剂量的气动力弹性薄膜，所述薄膜具有使用端和未使用端，所述薄膜卷绕在第一卷轴和第二卷轴这两个卷轴之间，包括所述未使用端的所述第一卷轴位于所述左室中，并且与所述使用端相连的所述第二卷轴位于所述右室中，从而导致所述气动力弹性薄膜通过所述左壁中的狭缝、穿过所述中心分配区域、通过所述右壁中的狭缝到达所述第二卷轴；
ii.通过所述卷轴中心的两个轮轴，所述第二卷轴的轮轴包括同心弹簧，从而导致在所述弹簧加载的轮轴被启动时，所述气动力弹性薄膜从所述第一卷轴向所述第二卷轴移动；以及
iii.与所述气动力弹性薄膜接合的辊，所述辊紧邻所述第一卷轴，从而导致在所述气动力弹性薄膜中产生额外的拉力；
d.与所述室的底部固定连接的两个下夹钳，一个所述下夹钳位于所述右室中，另一个所述下夹钳位于所述左室中，所述气动力弹性元件靠在所述下夹钳上，所述下夹钳分别位于所述卷轴和所述左壁之间以及所述卷轴和所述右壁之间；
e.位于所述下夹钳上方的两个上夹钳，所述上夹钳下降至所述下夹钳的上面，从而将所述气动力弹性元件保持在穿过所述中心分配区域的位置处；
f.与所述两个上夹钳可活动地连接的曲柄，在所述前进装置被启动并且所述曲柄移动时，所述曲柄引起所述上夹钳提起；
g.两个拉紧棒，所述拉紧棒分别位于所述上夹钳和所述左壁之间以及所述上夹钳和所述右壁之间，并且均与所述曲柄可活动地连接，所述拉紧棒降至预定的水平以进一步拉紧所述气动力弹性元件，并且在所述前进装置被启动以及所述曲柄移动时放开；
h.位于所述左室中的所述第一卷轴和所述下夹钳之间的粉末剂量施药器，所述粉末剂量施药器包括：
i.填充有至少一份剂量的粉末的分配斜槽，所述分配斜槽包括顶端和底端；
ii.位于所述分配斜槽的所述底端的轮，所述轮的圆周上包括多个凹口，在所述轮转动时，所述凹口填充来自所述分配斜槽的粉末，并且将所述粉末倒在所述气动力弹性元件上；以及
iii.两个压平辊，一个压平辊位于所述气动力弹性薄膜上方，另一个压平辊位于所述气动力弹性薄膜下方，所述气动力弹性薄膜在所述分配斜槽和所述下夹钳之间，在所述气动力弹性薄膜从所述第一卷轴向所述第二卷轴移动时，所述压平辊转动，从而使所述粉末与所述气动力弹性薄膜充分接合，并将粉末中的团块碾碎；
i.湍流式气流喷嘴，所述湍流式气流喷嘴包括里端和外端，所述里端与所述室的前部接合，并且延伸通过所述壳体的所述外表面，所述外端延伸通过吸嘴，所述喷嘴还包括至少一个管，通过所述管可吸入气体和粉末，并且所述管以螺旋的方式从所述里端延伸至所述外端，从而增强了流过所述喷嘴的气体的湍动性；
j.固定到所述壳体的所述外壁上的吸嘴，所述吸嘴包括圆柱形开口并且具有合适的形状，所述开口与所述喷嘴的外端接合，从而允许在吸气时，气体和粉末离开所述干粉吸入器并进入患者的呼吸系统中，所述形状使得患者的嘴唇可以噘起并覆盖在所述吸嘴上，并且在所述嘴唇和所述吸嘴之间产生密封；
k.位于所述外壁上的剂量计数器，所述剂量计数器以这样的方式与前进装置接合，即：在所述前进装置被启动时，所述剂量计数器一个剂量接一个剂量地改变数值；
l.前进装置，所述前进装置能够转动所述曲柄从而放开所述上夹钳和所述拉紧棒、推动所述剂量计数器、转动所述分配斜槽中的所述轮、将所述第二卷轴的弹簧加载的轮轴推动一个位置以将所述气动力弹性元件从所述第一卷轴向所述第二卷轴推动预定的距离、并将粉末剂量移动至所述中心分配区域中。
2.根据权利要求1所述的用于将药物递送至患者的干粉吸入器设备，其中所述气动力弹性元件选自：薄膜、膜、簧片、薄片、面板或刀片。
3.根据权利要求1所述的用于将药物递送至患者的干粉吸入器设备，其中制造所述气动力弹性元件的材料选自：聚合物、薄金属和金属涂敷的聚合物。
4.根据权利要求1所述的用于将药物递送至患者的干粉吸入器设备，其中拉力控制器与所述卷轴轮轴相连，从而允许所述气动力弹性薄膜的拉力被手动固定，并在所述卷轴轮轴之间得以保持，消除了对所述拉紧棒的需要。
5.根据权利要求1所述的用于将药物递送至患者的干粉吸入器设备，其中所述粉末剂量施药器包括：
a.分配斜槽，所述分配斜槽位于所述气动力弹性薄膜的上方并填充有至少一份粉末剂量；以及
b.在所述前进装置被启动时旋转的分配盘，所述分配盘位于所述气动力弹性薄膜和所述分配斜槽之间，并与分配斜槽的底端接触，所述分配盘还包括聚集在所述分配盘的一个区域中的多个分配孔，从而在所述盘转过所述分配斜槽时，导致精确量的粉末通过所述分配孔落下。
6.根据权利要求1所述的用于将药物递送至患者的干粉吸入器设备，还包括：
a.取代权利要求1的所述气动力弹性元件的与所述两个卷轴相连的泡罩条带包装，所述泡罩条带包装包括至少一个独立的定量杯，每个所述定量杯均填充有粉末剂量，并被可剥离的顶层覆盖，所述定量杯沿着所述条带的长度连续排列；
b.被固定地拉伸穿过所述中心分配区域的气动力弹性元件，在所述中心分配区域中，所述气动力弹性元件与所述泡罩条带包装平行并且接近以起到致动器的作用，使得在患者吸气过程中，当所述气动力弹性元件开始振动时，所述气动力弹性元件与所述泡罩包装接触并分散所述粉末剂量；以及
c.取代所述粉末剂量施药器的粉末剂量开启装置，在所述泡罩条带在所述第一卷轴和第二卷轴之间被推动时，所述粉末剂量开启装置能够将顶层从所述泡罩条带包装上除去，以得到一份剂量。
7.根据权利要求3所述的用于将药物递送至患者的干粉吸入器设备，其中所述泡罩条带包装包括多组用于同时进行多药物定量的多个小定量杯，所述组沿着所述泡罩条带的长度连续排列。
8.根据权利要求1所述的用于将药物递送至患者的干粉吸入器设备，其中所述气动力弹性元件为气动力弹性的且可变形的薄膜，所述气动力弹性元件包括至少一个单独的定量杯，所述定量杯按照与泡罩条带包装相同的形式填充有粉末剂量，其中所述定量杯变形，从而将粉末剂量升高至周围薄膜的水平。
9.根据权利要求1所述的用于将药物递送至患者的干粉吸入器设备，其中所述吸入器包括单粉末剂量。
10.一种使用权利要求1中所述的干粉吸入器设备通过吸气来分配粉末的方法，该方法包括如下步骤：
a.启动所述前进装置；
b.使患者将其嘴唇噘起并包围所述吸嘴；以及
c.使患者吸气，使得所述干粉吸入器将一份剂量的所述粉末递送到所述患者的呼吸系统中。
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