JP5075638B2 - Method and apparatus for reducing contamination - Google Patents
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Description
(関連出願の相互参照)
本出願は、2005年1月10日出願の米国特許出願番号第60/642,643号、2005年3月3日出願の国際出願PCT/US2005/006903号、及び2005年5月18日出願の米国特許出願番号第60/682,356号の優先権を主張する。
(Cross-reference of related applications)
This application is filed with US patent application Ser. No. 60 / 642,643 filed Jan. 10, 2005, PCT / US2005 / 006903 filed Mar. 3, 2005, and May 18, 2005. Claims priority of US Patent Application No. 60 / 682,356.
本発明は、様々な環境における粒子吐出及び汚染を減少させるための方法、製剤、及び装置の分野にあって、クリーンルームで特に有用である。 The present invention is particularly useful in clean rooms in the field of methods, formulations and devices for reducing particle ejection and contamination in a variety of environments.
クリーンルームは製品が製造される、制御された環境である。クリーンルームは、空気中に浮遊する粒子の濃度が指定された限度まで制御されている部屋である。空気中に浮遊するサブミクロンの汚染を排除することは、実際に制御の過程の一つである。これらの汚染物質は、人、過程、設備及び機器により生じる。汚染物質は絶えず空気から除去されねばならない。これらの粒子が除去される必要のあるレベルは、必要とされる基準に応じて異なる。最も良く用いられる基準は米国連邦規格209Eである。209Eは、クリーンルーム及びクリーンゾーンにおいて空気中に浮遊する粒子レベルに関する空気の清浄度の基準クラスを規定する文書である。製品の汚染を防ぐために厳格なルール及び手順が遵守されている。
以下の表は、最新のクリーンルームの分類を示す。ISOのクラス2は、209のクラス10に相当することに注目されたい。
A clean room is a controlled environment in which products are manufactured. A clean room is a room where the concentration of particles suspended in the air is controlled to a specified limit. Eliminating submicron contamination floating in the air is actually one of the control processes. These pollutants are generated by people, processes, facilities and equipment. Contaminants must be constantly removed from the air. The level at which these particles need to be removed varies depending on the criteria required. The most commonly used standard is US Federal Standard 209E. 209E is a document that defines a reference class of air cleanliness for the level of particles suspended in the air in clean rooms and clean zones. Strict rules and procedures are followed to prevent product contamination.
The table below shows the latest cleanroom classifications. Note that ISO
汚染を制御する唯一の方法は、環境全体を制御することである。空気の流速及び方向、加圧度、温度、湿度、並びに専門化した濾過の全てが、緊密に制御される必要がある。これらの粒子の源も制御されるか、又は可能であればいつでも排除される必要がある。クリーンルームは、厳格なプロトコール及び方法を用いて計画され、製造される。クリーンルームは、電子産業、製薬産業、生物薬剤産業、医療用具産業及びその他の重要な製造環境において、多く見られる。 The only way to control pollution is to control the entire environment. Air flow rate and direction, degree of pressurization, temperature, humidity, and specialized filtration all need to be tightly controlled. The source of these particles must also be controlled or eliminated whenever possible. Clean rooms are planned and manufactured using strict protocols and methods. Clean rooms are common in the electronics industry, pharmaceutical industry, biopharmaceutical industry, medical device industry and other important manufacturing environments.
クリーンルームの空気は、典型的な事務所用ビルと比較すると、簡単な測定をするだけでその違いがわかる。典型的な事務所用ビルの空気には、空気1立方フィート当たり500,000〜1,000,000個の粒子(0.5ミクロン以上)が含まれる。クラス100のクリーンルームは、空気1立方フィートあたり100個より多くの粒子(0.5ミクロン以上)は決して許容されないよう設計されている。クラス1000及びクラス10,000のクリーンルームは、粒子をそれぞれ1,000個及び10,000個に制限するよう設計されている。
The difference between clean room air and a typical office building can be seen by making a simple measurement. Typical office building air contains 500,000 to 1,000,000 particles (greater than 0.5 microns) per cubic foot of air.
人間の毛は直径約75〜100ミクロンである。クリーンルームでは、人間の毛よりも200倍小さい(0.5ミクロン)粒子が大災害を引き起こし得る。汚染は、費用のかかる休止期間及び製造コストの増加の原因となり得る。一旦クリーンルームが建設すると、それは同じ高い基準に維持され、浄化されなければならない。
Human hair is about 75-100 microns in diameter. In clean rooms,
汚染は、材料又は表面を、汚染物質で汚す過程又は活動である。表面汚染物質の広義のカテゴリーは2つ:膜型と微粒子型である。これらの汚染物質は、小型回路において「致命的な欠陥」を生じ得る。わずか10nm(ナノメートル)の膜型の汚染物質は、ウエハー又はチップ上の塗膜密着性を大幅に減少させ得る。0.5ミクロン以上の粒子を対象とすることが広く受け入れられている。しかし、現在、より小さな粒子を対象にしている業界もある。 Contamination is the process or activity of fouling a material or surface with a contaminant. There are two broad categories of surface contaminants: membrane and particulate. These contaminants can cause “fatal defects” in small circuits. As little as 10 nm (nanometers) of film-type contaminants can significantly reduce coating adhesion on a wafer or chip. It is widely accepted to target particles larger than 0.5 microns. However, some industries are currently targeting smaller particles.
汚染物質の部分的なリストを下に示す。これらのうちの何れもが、回路を止める原因となり得る。これらの汚染物質がクリーンルーム環境へ入るのを防ぐことが、主要な目的である。これらの汚染物質の多くが5つの基本的な原因:設備、人、道具、流動体及び製造される製品から生じていることが見出されている。
1.設備:壁、床、及び天井;ペンキ及び塗料;建築材料(シートロック、鋸の粉塵など);空調設備の塵埃;部屋の空気及び水蒸気;流出物及び漏出物
2.人:皮膚片及び油分;化粧品及び香水;唾;衣類片(糸くず、繊維など);毛髪
3.道具によって生成されるもの:摩擦及び摩耗での粒子;滑沢剤及び放出;震動;箒、モップ及び雑巾
4.流動体:空気中に浮遊する粒子;細菌、有機物及び水分;床の仕上げ剤又は被覆物;洗浄用化学薬品;可塑剤(アウトガス(outgasses));脱イオン水
5.製品によって生成されるもの:シリコンチップ;石英片;クリーンルームの屑;アルミニウム粒子
A partial list of pollutants is shown below. Any of these can cause the circuit to shut down. The main purpose is to prevent these contaminants from entering the clean room environment. It has been found that many of these contaminants arise from five basic causes: equipment, people, tools, fluids and manufactured products.
1. Equipment: walls, floors, and ceilings; paint and paint; building materials (sheet locks, saw dust, etc.); air conditioning dust; room air and water vapor; effluents and spills. People: skin and oil; cosmetics and perfumes; saliva; clothing pieces (lint, fibers, etc.);
汚染を減らすために用いられる現在の方法及び装置には、HEPA(高性能微粒子エア)フィルターが含まれる。これらのフィルターは、汚染制御を維持するために極めて重要である。これらのフィルターは、0.3ミクロンほどの粒子を最小粒子捕集効率99.97%で濾過する。クリーンルームは原則的に、密閉された区域内で空気全体が平行な流線に沿って均一な速度で移動する気流を実現し、維持するよう設計されている。この気流を層流と呼ぶ。気流が制約されるほど、乱流となる。乱流は粒子の運動を引き起こす。クリーンルームでよく使用されるHEPAフィルターに加えて、気体及び液体から粒子を除去するために用いられる多数のその他の濾過機構がある。これらのフィルターは効果的な汚染制御を提供するために必須である。洗浄も汚染制御の必須要素である。クリーンルーム用衣類の要件は場所ごとに異なる。手袋、フェイスマスク、及びヘッドカバーが、ほぼすべてのクリーンルーム環境で標準的である。スモックはますます使用されるようになっている。非常にクリーンな環境ではジャンプスーツが必要とされる。クリーンルームで必需品を選択及び使用する際には注意が必要である。クリーンルームに役立つワイパー、クリーンルーム用紙及び鉛筆並びにその他の必需品は注意深く選別し、選択するべきである。これらの品目を承認し、クリーンルーム内に持ち込むための場所ごとのクリーンルーム要件を再検討することが絶対必要である。実際、多くのクリーンルーム管理者はこれらの種類の品目の承認リストを有しているものである。 Current methods and devices used to reduce contamination include HEPA (High Performance Particulate Air) filters. These filters are extremely important for maintaining contamination control. These filters filter particles as small as 0.3 microns with a minimum particle collection efficiency of 99.97%. A clean room is designed in principle to achieve and maintain an air stream in which the entire air moves at a uniform speed along parallel streamlines in a sealed area. This air flow is called laminar flow. The more restricted the airflow, the more turbulent. Turbulence causes particle motion. In addition to the HEPA filters often used in clean rooms, there are a number of other filtration mechanisms used to remove particles from gases and liquids. These filters are essential to provide effective contamination control. Cleaning is also an essential element of pollution control. The requirements for cleanroom clothing vary from location to location. Gloves, face masks, and head covers are standard in almost all clean room environments. Smock is increasingly used. Jumpsuits are required in very clean environments. Care should be taken when selecting and using essentials in a clean room. Wipers, clean room paper and pencils and other necessities useful for the clean room should be carefully selected and selected. It is essential to approve these items and review the cleanroom requirements for each location to bring them into the cleanroom. In fact, many clean room managers have an approval list for these types of items.
ヒトがクリーンルーム内に存在する場合、物理的及び心理的な懸案事項の両方がある。早い動きや大騒ぎなどの物理的な行動は、汚染を増加させ得る。室温、湿度、閉所恐怖症、におい、及び作業場での態度などの心理的な懸案事項は、重要である。人が汚染を作り出す方法としては、身体の再生過程(結果として皮膚片、油分、汗及び毛髪);行動(運動速度、くしゃみ及びせきが含まれる);作業慣行での態度及び作業者間のコミュニケーションが挙げられる。下の表2に示されるように、人はクリーンルームにおいて主要な汚染源である。表2は、人の典型的な活動と対応する粒子生成の速度(1分あたりに生成される粒子の数)を列挙している。粒子は0.3ミクロン以上のものである。 When a human is in a clean room, there are both physical and psychological concerns. Physical behavior such as fast movement and fuss can increase pollution. Psychological concerns such as room temperature, humidity, claustrophobia, smell, and workplace attitude are important. The ways in which humans can create pollution include body regeneration processes (resulting in skin, oil, sweat and hair); behavior (including speed of movement, sneezing and coughing); attitudes in working practices and communication between workers Is mentioned. As shown in Table 2 below, people are a major source of contamination in clean rooms. Table 2 lists the typical activity of a person and the corresponding rate of particle production (number of particles produced per minute). The particles are 0.3 microns or larger.
本発明の目的は、クリーンルームなどの環境で汚染を減少させる際に用いる装置及び方法を提供することである。
さらに、本発明の目的は、クリーンルームなどの環境でウイルス及び細菌の空気感染を減少させるか又は制限するための方法を提供することである。
It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for use in reducing pollution in an environment such as a clean room.
Furthermore, it is an object of the present invention to provide a method for reducing or limiting viral and bacterial airborne infections in environments such as clean rooms.
また更なる本発明の目的は、粒子吐出を減少させるための製剤が必要であるかどうかを判定するための、吐出される粒子数及び粒径の測定のための装置を製造することである。 A still further object of the present invention is to produce an apparatus for measuring the number of ejected particles and the particle size to determine whether a formulation is required to reduce particle ejection.
個体に関して産生される粒子の粒子生成の速度及び粒径範囲を判定するための方法及び装置が本明細書に記載される。装置(10)には、マウスピース(12)、フィルター(14)、低抵抗性の一方向弁(16)、粒子計数器(20)及びコンピュータ(30)が含まれる。装置はガス流量計(22)を含んでもよい。装置を用いて得られたデータは、粒子吐出を減少させるために製剤が必要であるかどうかを判定するために使用することができる。この装置は、クリーンルーム基準を確実に維持するためにクリーンルームへの入室前及び/又は入室後に特に有用である。また、装置を用いて、エアロゾルを吐出する傾向の高い動物及びヒト(本明細書において「過剰産生者」、「強力な産生者」又は「スーパースプレッダー」と呼ばれる)を識別することができる。 Described herein are methods and apparatus for determining the rate of particle generation and size range of particles produced for an individual. The device (10) includes a mouthpiece (12), a filter (14), a low resistance one-way valve (16), a particle counter (20) and a computer (30). The apparatus may include a gas flow meter (22). The data obtained using the device can be used to determine whether a formulation is required to reduce particle ejection. This device is particularly useful before and / or after entering the clean room to ensure that clean room standards are maintained. The device can also be used to identify animals and humans (referred to herein as “overproducers”, “strong producers” or “superspreaders”) that are more likely to expel aerosols.
粒子生成を減少させる製剤も、本明細書に記載されている。製剤は、身体の粘膜内層で生物物理的性質を変えるのに十分な量で投与される。粘膜内層液に適用される場合、製剤は空気/液体界面でのゲル特性、表面弾性、表面粘度、表面張力及び粘膜内層の体積粘弾性などの物理的性質を変える。製剤は、クリーンルームでの適用において特に重要である呼吸、咳、くしゃみ、又は会話中の粒子形成に起因する周囲の汚染を最小限に抑えるために効果的な量で投与される。一態様では、投与用の製剤は、非界面活性剤溶液である。一態様では、製剤は、水性溶媒又は有機溶媒環境中で、イオン化状態であるか又は容易にイオン化される塩、イオン性界面活性剤又はその他の物質のような、導電剤を含有する導電性の製剤である。抗ウイルス薬、抗菌剤、抗炎症薬、タンパク質又はペプチドのような、1つ又はそれ以上の活性の物質を、製剤に含めてよい。 Formulations that reduce particle formation are also described herein. The formulation is administered in an amount sufficient to alter biophysical properties in the body's mucosal lining. When applied to mucosal lining fluids, the formulation changes physical properties such as gel properties at the air / liquid interface, surface elasticity, surface viscosity, surface tension and volumetric viscoelasticity of the mucosal lining. The formulation is administered in an amount effective to minimize ambient contamination due to breathing, coughing, sneezing, or particle formation during conversation, which is particularly important in clean room applications. In one aspect, the formulation for administration is a non-surfactant solution. In one aspect, the formulation is a conductive material containing a conductive agent, such as a salt, ionic surfactant or other substance that is in an ionized state or is readily ionized in an aqueous or organic solvent environment. It is a formulation. One or more active substances may be included in the formulation, such as antiviral agents, antibacterial agents, anti-inflammatory agents, proteins or peptides.
肺の粘液線毛クリアランスは、気道を覆う液膜中に存在する粒子から気道を清潔に保つ主要な機構である。誘導気道は、拍動して粘液の層を喉頭に向かって押し出している繊毛上皮で内側を覆われており、最も低い繊毛域から気道を24時間で掃除する。表面を覆う流動体は、水、糖、タンパク質、糖タンパク質、及び脂質からなる。それは気道上皮及び粘膜下腺で産生され、層の厚さは、ヒト、ラット及びモルモットにおいて、気管で数ミクロンから末梢気道で約1ミクロンの範囲である。 Lung mucociliary clearance is the primary mechanism that keeps the airway clean from particles present in the liquid film that covers the airway. The induction airway is lined with ciliated epithelium that pulsates and pushes the mucus layer toward the larynx and cleans the airway from the lowest cilia region in 24 hours. The fluid covering the surface consists of water, sugar, protein, glycoprotein, and lipid. It is produced in the airway epithelium and submucosal glands, and the layer thickness ranges from a few microns in the trachea to about 1 micron in the peripheral airways in humans, rats and guinea pigs.
肺を清潔に保つための次に重要な機構は、肺を通る空気から表面を覆う粘液への運動量移動によるものである。咳はこの運動量移動を増加させるので、身体は咳を使って過剰な粘液の除去を助ける。咳は、多くの疾病状態に関連する粘液の分泌過多に起こるように、繊毛の拍動だけで粘液を適切に除去することができない場合に重要となる。強い咳の時は200m/秒と同じ気流の速度を生じ得る。そのような気流速度で、粘液層での不安定な正弦波乱れの開始が観察されている。この乱れの結果、空気から粘液への運動量移動が増加し、ひいては肺からの粘液クリアランスの速度が加速する。実験により、気流速度が、膜厚、表面張力、及び粘度の関数である何らかの臨界値を超えた時にこの乱れが始まることが示されている(M. Gad-El-Hak, R.F. Blackwelder, J.J. Riley. J. Fluid Mech. (1984) 140:257-280)。理論予測及び粘液様膜での実験から、肺での波動の乱れを開始させる臨界速度は5〜30m/sの範囲であることが示唆される。 The next important mechanism for keeping the lungs clean is by momentum transfer from the air through the lungs to the mucus covering the surface. Cough increases this momentum transfer, so the body uses cough to help remove excess mucus. Cough is important when mucus cannot be adequately removed by cilia beats alone, as occurs with mucus hypersecretion associated with many disease states. During a strong cough, an air velocity as high as 200 m / sec can be produced. At such an air velocity, the onset of unstable sinusoidal turbulence in the mucus layer has been observed. As a result of this disturbance, the momentum transfer from the air to the mucus increases and thus the speed of the mucus clearance from the lungs accelerates. Experiments have shown that this turbulence begins when the air velocity exceeds some critical value that is a function of film thickness, surface tension, and viscosity (M. Gad-El-Hak, RF Blackwelder, JJ Riley J. Fluid Mech. (1984) 140: 257-280). Theoretical predictions and experiments with mucus-like membranes suggest that the critical speed for initiating wave turbulence in the lung is in the range of 5-30 m / s.
クリーンルームに関する上記の考察から、(1)個体により産生される粒子生成の速度及び粒径範囲を判定すること、(2)どの人々が最大レベルの汚染を生成するか予測すること、及び(3)呼吸、咳、移動、その他により産生される汚染を最小限にすること、に非常に利点があるであろうということが明らかである。 From the above considerations regarding clean rooms, (1) determining the rate and size range of particle production produced by an individual, (2) predicting who will produce the highest level of contamination, and (3) It is clear that minimizing contamination produced by breathing, coughing, migration, etc. would be very beneficial.
第1及び第2の目標は、個体ベースで産生される粒子の大きさ及び数を測定する本明細書に記載のような装置を用いて達成することができる。粒子生成は静止時に又は様々な活動の間に測定することができる。このことにより、粒子吐出を減少させるための製剤を個体へ投与するべきであるかどうかを判定すること、及び/又はクリーンルーム環境で用いるため、粒子生成が最小限である個体を選択することが可能となる。 The first and second goals can be achieved using a device as described herein that measures the size and number of particles produced on an individual basis. Particle production can be measured at rest or during various activities. This makes it possible to determine whether a formulation to reduce particle ejection should be administered to an individual and / or to select an individual with minimal particle production for use in a clean room environment It becomes.
第3の目標は、粒子生成を減少させるための製剤、例えば本明細書に記載されるように水性溶媒又は有機溶媒環境中で容易にイオン化される物質(本明細書において「導電剤」とも呼ばれる)を含有する製剤を投与することによって達成することができる。一態様では、微細な霧状の製剤の個体の肺及び/又は鼻腔の部位へ噴霧するエアロゾルを供給する装置を用いて製剤を1又はそれ以上の個体に投与し、それにより粒子の産出を減少させる。個体はクリーンルームへの入室前、及び/又は入出後に処置してもよい。 A third goal is to formulate to reduce particle formation, such as materials that are readily ionized in aqueous or organic solvent environments as described herein (also referred to herein as “conductive agents”). ) Can be achieved by administering a formulation containing. In one embodiment, the formulation is administered to one or more individuals using a device that delivers an aerosol that is sprayed to the lung and / or nasal site of the individual in a fine mist formulation, thereby reducing particle production. Let Individuals may be treated before and / or after entering the clean room.
I.粒子生成(速度及び粒径範囲)を判定するための診断装置
動物又はヒトの、吐出中に産生される粒子生成の速度及び粒径範囲を判定するための診断。このデータの解析を用いて粒子吐出を減少させるための製剤が必要であるかどうかを判定することができる。この装置は、クリーンルーム基準が確実に維持されるためにクリーンルームへの入室前又は使用者がクリーンルーム内で作業している間に特に有用である。また、この装置を用いて、エアロゾルを吐出する傾向の高い動物及びヒト(本明細書において「過剰生産者」、「強力な産生者」又は「スーパースプレッダー」と呼ばれる)を識別することができる。これは、呼気及び吸気の測定、吐出される粒子数の評価、吐出される粒子径の評価、サンプリング中の1回換気量及び呼吸頻度の評価、並びにウイルス及び細菌の感染力の評価をはじめとする、多数の要因についてのスクリーニングにより達成することができる。吐出される粒子数の評価は、1分当たり約10〜約120リットル(LPM)の呼吸速度でなされる。
I. Diagnostic device for determining particle production (velocity and particle size range) Diagnosis for determining the rate and particle size range of particle production produced during ejection in animals or humans. Analysis of this data can be used to determine whether a formulation is required to reduce particle ejection. This device is particularly useful before entering the clean room or while the user is working in the clean room to ensure that clean room standards are maintained. The device can also be used to identify animals and humans (referred to herein as “overproducers”, “strong producers” or “superspreaders”) that are more likely to expel aerosols. This includes measurement of exhaled air and inhaled air, evaluation of the number of discharged particles, evaluation of discharged particle size, evaluation of tidal volume and respiratory frequency during sampling, and evaluation of infectivity of viruses and bacteria. Can be achieved by screening for a number of factors. The number of particles ejected is evaluated at a respiration rate of about 10 to about 120 liters per minute (LPM).
個人により産生され、吐出される粒子の測定のための診断用機器(10)を図1及び2に図解する。図1に示されるように、装置(10)には、マウスピース(12)が含まれる。マウスピース(12)の出口(13)は、分岐したコネクタ(18)(例えばY字型又はT字型コネクタ)を経てフィルター(14)及び低抵抗性の一方向弁(16)に取り付けられている。一方向弁(16)は一般に、コネクタ(18)の半分をなすチューブ(19)の内部に位置するか、又はコネクタ(18)の一端に直接取り付けられている。マウスピースの出口(13)の末端部で、チューブ(19)は粒子計数器(20)に取り付けられている。粒子計数器(20)は、データがコンピュータ(30)へ供給されることが可能となる形でコンピュータ(30)に接続されている。粒子計数器(20)からのデータは、コンピュータ(30)に送られ、使用者がそのデータを読み取り、解析し、解釈することを可能とする。一態様では、装置は携帯型であって、さらに、電池で動いてもよい。 A diagnostic instrument (10) for the measurement of particles produced and discharged by an individual is illustrated in FIGS. As shown in FIG. 1, the device (10) includes a mouthpiece (12). The outlet (13) of the mouthpiece (12) is attached to the filter (14) and the low resistance one-way valve (16) via a bifurcated connector (18) (eg Y-shaped or T-shaped connector). Yes. The one-way valve (16) is generally located inside the tube (19) which forms half of the connector (18) or directly attached to one end of the connector (18). At the end of the mouthpiece outlet (13), a tube (19) is attached to the particle counter (20). The particle counter (20) is connected to the computer (30) in such a way that data can be supplied to the computer (30). Data from the particle counter (20) is sent to the computer (30) to allow the user to read, analyze and interpret the data. In one aspect, the device is portable and may be battery powered.
任意の適したマウスピースを用いてよい。図1及び2に図解される一態様では、マウスピース(12)は、使用者がマウスピースの外側の周囲に唇をのせ、その結果唇とマウスピースの間が塞がれるよう設計されている。別な態様では、マウスピースは鼻カニューレの形態であり、使用者の鼻孔と鼻カニューレの間が塞がれる。別な態様では、マウスピースは、使用者の口及び鼻を覆うマスクの形態である。この態様では、使用者の顔とマスクの間が塞がれる。もう1つの態様では、マウスピースは使用者の鼻だけを覆うマスクの形態である。マウスピースは使い捨て型であることが好ましい。 Any suitable mouthpiece may be used. In one embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2, the mouthpiece (12) is designed such that the user places his lips around the outside of the mouthpiece, so that the gap between the lips and the mouthpiece is closed. . In another aspect, the mouthpiece is in the form of a nasal cannula, where the gap between the user's nostril and the nasal cannula is occluded. In another aspect, the mouthpiece is in the form of a mask covering the user's mouth and nose. In this aspect, the space between the user's face and the mask is blocked. In another aspect, the mouthpiece is in the form of a mask that covers only the user's nose. The mouthpiece is preferably a disposable type.
フィルター(14)は、一般に、高性能で(0.3μmで>99.97%)、圧力損失が低い(60L/分 H2O圧で<2.5cm)フィルターであり、フィルターの細菌/ウイルス除去効率は>99.99%であってもよい。フィルターは、少なくとも粒子計数器(20)で測定される範囲の粒径の粒子を除去するように選択され、フィルターが粒子計数器で測定される範囲よりも小さな粒径の粒子を除去することが好ましい。フィルターは、直径0.1マイクロメータ以上の粒子を除去するように設計されていることが好ましい。一態様では、使用者間の上流システムの汚染を防ぐために、一連の2枚又はそれ以上のフィルター(14)(図示されていない)が、マウスピースと周囲空気との間に含まれていてよい。この態様では、流れ抵抗を最小限にするために、1枚又はそれ以上のフィルターを、並列の一連のフィルターに置き換えてよい。 The filter (14) is generally a high performance (> 99.97% at 0.3 μm), low pressure drop (<2.5 cm at 60 L / min H 2 O pressure) filter bacteria / viruses The removal efficiency may be> 99.99%. The filter is selected to remove at least particles having a particle size in the range measured by the particle counter (20), and the filter may remove particles having a particle size smaller than the range measured by the particle counter. preferable. The filter is preferably designed to remove particles having a diameter of 0.1 micrometers or more. In one aspect, a series of two or more filters (14) (not shown) may be included between the mouthpiece and ambient air to prevent contamination of the upstream system between users. . In this aspect, one or more filters may be replaced with a series of filters in parallel to minimize flow resistance.
好ましい態様では、マウスピース(12)、フィルター(14)、コネクタ(18)、及び一方向弁(16)は、全て使い捨て型である。マウスピース(12)、フィルター(14)、コネクタ(18)及び/又は一方向弁(16)は、生分解性物質から形成されていてもよい。 In a preferred embodiment, the mouthpiece (12), filter (14), connector (18), and one-way valve (16) are all disposable. The mouthpiece (12), filter (14), connector (18) and / or one-way valve (16) may be formed from a biodegradable material.
粒子計数器(20)は、サブミクロンの大きさの粒子を正確に計数するために十分な感受性を有している必要があり、記載されているように設計し、組み立ててよい。粒子数及び粒径の測定は、電気移動度分析、インパクター法(impaction)、静電インパクター法、赤外分光法、レーザー回折、又は光散乱によって行うことができる。粒子数及び粒径の測定に現在利用可能な粒子計数器の例としては、Scanning Mobility Particle Sizer(SMPS)(TSI, Shoreview MN)、Andersen Cascade impactor又はNext generation pharmaceutical impactor(Copley Scientific, Nottingham UK)、Electical low pressure impactor(ELPI)(Dekati, Tampere Finland)及びHelos(Sympatec, Clausthal, Germany)が挙げられる。好ましい態様では、粒子計数器は光学的粒子計数器であり、最も好ましくは、LASER又はレーザーダイオード光源を用いる光散乱により作動する粒子計数器である。この好ましい態様において、光学的粒子計数器の範囲は少なくとも0.3〜5μmであり、好ましくは、0.1〜25μmである。その測定範囲は少なくとも2つ、好ましくは少なくとも4つのチャネルに区別される。光学的粒子計数器は、少なくとも1分当たり0.1立方フィート、好ましくは少なくとも1分当たり1立方フィートの安定したサンプル流速で作動し、その流速は粒子計数器の一部として、又は別個の真空ポンプ及び流量調整弁の部品として(図示されていない)生じ、制御され得る。この好ましい態様に適していると思われる、現在利用可能な光学的粒子計数器としては、Ultimate 100のCI−450、CI−500、CI−550型(Climet Instruments,Redlands CA)及びLasair II、Airnet 310型(Particle Measuring Systems,Boulder CO)が挙げられる。
The particle counter (20) must be sensitive enough to accurately count sub-micron sized particles and may be designed and assembled as described. The number of particles and the particle size can be measured by electromobility analysis, impactor method, electrostatic impactor method, infrared spectroscopy, laser diffraction, or light scattering. Examples of particle counters currently available for particle number and particle size measurements include Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) (TSI, Shoreview MN), Andersen Cascade Impactor or Next generation pharmaceutical impactor (Chamley, UK), Electric low pressure impactor (ELPI) (Dekati, Tampere Finland) and Helos (Sympatec, Clausthal, Germany). In a preferred embodiment, the particle counter is an optical particle counter, most preferably a particle counter that operates by light scattering using a LASER or laser diode light source. In this preferred embodiment, the optical particle counter range is at least 0.3-5 μm, preferably 0.1-25 μm. The measurement range is differentiated into at least two, preferably at least four channels. The optical particle counter operates at a stable sample flow rate of at least 0.1 cubic foot per minute, preferably at least 1 cubic foot per minute, which flow rate is either part of the particle counter or a separate vacuum. It can occur and be controlled (not shown) as part of the pump and flow regulating valve. Currently available optical particle counters that may be suitable for this preferred embodiment include
粒子計数器(20)は、粒子計数器(20)からのデータがコンピュータ(30)へ送られることが可能となる形でコンピュータ(30)に接続されている。また、粒子計数器(20)は、コンピュータ(30)から粒子計数器(20)へ制御コマンドを送ることが可能となる形でコンピュータ(30)に接続されていてもよい。コンピュータは、粒子計数器の内部又は外部のマイクロプロセッサであってよい。 The particle counter (20) is connected to the computer (30) in such a way that data from the particle counter (20) can be sent to the computer (30). The particle counter (20) may be connected to the computer (30) in such a manner that a control command can be sent from the computer (30) to the particle counter (20). The computer may be a microprocessor internal or external to the particle counter.
図2に図解される一態様では、装置(10)には、ガス流量計(22)が含まれる。ガス流量計(22)は、使用者の呼吸数に影響を及ぼさないように低い流れ抵抗を有しているべきである(Fleisch型又はLilly型の呼気流速計又は呼吸気流計など)。あるいは、ガス流量計は、電熱線からの温度変化若しくは熱移動を測定する(例えば、熱線風速計)、小さいタービンの単位時間当たりの回転数を計数する(例えば、タービン流量計)、又は層流素子のような流量が制限される部分のバイパスの差圧若しくはバイパス流速を測定することにより流速を測定してもよい。次に、流速を時間に関して積分することにより移動した体積を計算する。 In one aspect illustrated in FIG. 2, the apparatus (10) includes a gas flow meter (22). The gas flow meter (22) should have a low flow resistance so as not to affect the breathing rate of the user (such as a Fleisch or Lilly type expiratory flow meter or respiratory anemometer). Alternatively, the gas flow meter measures temperature changes or heat transfer from the heating wire (eg, hot wire anemometer), counts the number of revolutions per unit time of a small turbine (eg, turbine flow meter), or laminar flow The flow rate may be measured by measuring the differential pressure of the bypass or the bypass flow rate in a portion where the flow rate is limited, such as an element. Next, the displaced volume is calculated by integrating the flow rate with respect to time.
呼気流速計は、呼吸の間の異なる気体の流速を測定するためによく使用される。空気は気流に対して小さい抵抗を示すメッシュを含む短いチューブ(例えばFleisch型チューブ)を通過する(図示されていない)。メッシュを通過する際の圧力損失は、流速に比例する。圧力損失は非常に小さく、通常数mmH2O前後である。差圧変換器(24)は、通常、そのような小さな圧力低下の検出を向上させるために、流量計(例えばFleisch型チューブ)を通過する際の圧力損失を測定するために使用される。差圧変換器は、シグナルを増幅し、それをコンピュータ(30)のデータ収集ソフトウェアに送るシグナルコンディショナ(26)に接続されていることが好ましい。好ましい態様では、差圧変換器(24)は、Validyne DP45−14差圧変換器である。好ましい態様では、シグナルコンディショナ(26)は、Validyne CD 15 sine wave carrier demodulatorである。呼気流速計は、肺機能の解析に用いるか、又は肺の人工呼吸の間に用いてよい。 Expiratory flow meters are often used to measure the flow rates of different gases during breathing. The air passes (not shown) through a short tube (eg, a Fleisch tube) containing a mesh that exhibits a low resistance to airflow. The pressure loss when passing through the mesh is proportional to the flow rate. The pressure loss is very small, usually around a few mmH 2 O. A differential pressure transducer (24) is typically used to measure the pressure loss as it passes through a flow meter (eg, a Fleisch tube) to improve the detection of such small pressure drops. The differential pressure transducer is preferably connected to a signal conditioner (26) that amplifies the signal and sends it to the data acquisition software of the computer (30). In a preferred embodiment, the differential pressure transducer (24) is a Validyne DP45-14 differential pressure transducer. In a preferred embodiment, the signal conditioner (26) is a Validyne CD 15 sine wave carrier demodulator. The expiratory flow meter may be used for analysis of lung function or during lung ventilation.
好ましい態様では、流量計(22)は、層流素子のような流量が制限される部分のバイパス流を測定する低流速の質量流量計である。この態様では、層流素子(図示されていない)は、チューブを通る流れが呼吸に適した流速、好ましくは流速+130〜−70L/分(プラスの流れが吐出中の流れの方向を表す)の層流型となるようなサイズの一連の平行するチューブからなる。好ましい態様では、低流量計は5Hzを超える周波数でデジタル出力を行う。この種類の流量計の一例は、Sensirion ASF1430型である。 In a preferred embodiment, the flow meter (22) is a low flow mass flow meter that measures the bypass flow in a flow limited portion such as a laminar flow element. In this embodiment, a laminar flow element (not shown) is provided with a flow rate through which the flow through the tube is suitable for breathing, preferably a flow rate of +130 to -70 L / min (a positive flow represents the direction of flow during ejection). It consists of a series of parallel tubes sized to be laminar. In a preferred embodiment, the low flow meter provides a digital output at a frequency exceeding 5 Hz. An example of this type of flow meter is the Sension ASF 1430 type.
もう1つの態様では、装置(10)には、粒径及び粒子数測定と同時に又は連続してさらに呼気分析を行うための接続部が含まれる。例えば、呼気凝縮液をRチューブなどの標準的な装置に回収するか、又はさらなる分析のために、光学的粒子計数器(20)に通じるチューブ(19)に沿って位置する接続部(図示されていない)を経由して、培地のフィルターに呼気を通してもよい。 In another aspect, the device (10) includes a connection for further breath analysis simultaneously or sequentially with particle size and particle number measurements. For example, the breath condensate can be collected in a standard device such as an R-tube, or, for further analysis, a connection (shown in the figure) located along a tube (19) leading to an optical particle counter (20). May be passed through the media filter.
II.粒子生成を減少させるための製剤
バイオエアロゾル粒子は、気道における内在性の界面活性剤層中の不安定性により形成される。本明細書に記載される製剤は、粘膜内層の生物物理的性質を変えるために効果的である。これらの特性としては、例えば、粘液表面でのゲル化、粘膜内層の表面張力、粘膜内層の表面弾性、及び粘膜内層の体積粘弾性の増加が挙げられる。本明細書に記載される製剤は、中咽頭又は鼻腔から吐出される粒子形成を妨げるか又は減少させることにより粒子吐出を減少させるために効果的である。内在性の界面活性剤層は、等張食塩水(対象に喀出させるほど大量ではない)の送達又は高張食塩水(肺の気道を覆っている細胞に、水の産生により内在性の界面活性剤層をさらに希釈させる)の送達により、内在性の界面活性剤プールを単純に希釈することによって変えることができる。
II. Formulations for reducing particle production Bioaerosol particles are formed by instabilities in the intrinsic surfactant layer in the respiratory tract. The formulations described herein are effective to alter the biophysical properties of the mucosal lining. These properties include, for example, gelation on the mucus surface, surface tension of the mucosal inner layer, surface elasticity of the mucosal inner layer, and volume viscoelasticity of the mucosal inner layer. The formulations described herein are effective to reduce particle ejection by preventing or reducing particle formation ejected from the oropharynx or nasal cavity. Endogenous surfactant layers can be produced by delivery of isotonic saline (not so large as to be squeezed to the subject) or hypertonic saline (cells covering the lung airways, producing water by producing endogenous surfactant). Delivery of further diluting layers can be altered by simply diluting the endogenous surfactant pool.
肺における内在性の界面活性剤流体の物理的特性は、生理食塩水の投与、更に他の物質(浸透活性物質、導電性物質、及び/又は界面活性剤など)を含有する生理食塩水溶液の投与により変えることができることが見出されている。塩又はその他の浸透活性物質の濃度範囲は、約0.01重量%〜約10重量%、好ましくは、0.9%〜約10%である。粘膜内層の物理的特性を変えるために好ましいエアロゾル溶液は、等張食塩水である。 The physical properties of endogenous surfactant fluid in the lung include administration of saline and administration of saline solution containing other substances (such as osmotically active substances, conductive substances and / or surfactants). It has been found that can be changed. The concentration range of the salt or other osmotically active material is from about 0.01% to about 10%, preferably from 0.9% to about 10%. A preferred aerosol solution for altering the physical properties of the mucosal lining is isotonic saline.
A.導電性製剤
肺の内側を覆う流動体の生物物理的性質を変えるために好ましい製剤は、特定の電荷濃度及び移動度を含む製剤、従って導電性の液体である。好ましい一態様では、製剤には導電性の水溶液又は懸濁液(本明細書において「導電性製剤」とも呼ばれる)が含まれる。適した導電性製剤は、一般に電導度値が5,000μS/cmより大きく、10,000μS/cmより大きいことが好ましく、20,000μS/cmより大きいことがさらにより好ましい。これらの製剤は、粒子吐出を抑制するために患者に投与される場合に特に有用である。溶液の導電性は、イオン強度、濃度及び移動度(後者の2つは、全体として製剤の導電性に寄与する)の積である。イオン成分のいずれの形態(陰イオン性、陽イオン性、又は両性イオン性)を用いてもよい。これらの導電性物質は、例えば、粘液中で架橋剤として作用することにより、粘膜内層の特性を変化させ得る。本明細書に記載される製剤中のイオン成分は、正常な気管及び気管支の粘液中で強く結合した陰イオン性糖タンパク質と相互作用し得る。これらの相互作用は、気道の内側を覆う流動体の空気/液体面の状態に影響を及ぼし、共有結合性相互作用、並びに水素結合、疎水性相互作用及び静電相互作用を含む非共有結合性相互作用によって、一時的に物理的な絡み合い(entanglements)の性質に影響を及ぼし得る(Dawson, M., Wirtz, D., Hanes, J. (2003) The Journal of Biological Chemistry. Vol. 278, No. 50, pp. 50393-50401)。
A. Conductive Formulation A preferred formulation for altering the biophysical properties of the fluid lining the lung is a formulation with a specific charge concentration and mobility, and thus a conductive liquid. In one preferred embodiment, the formulation includes a conductive aqueous solution or suspension (also referred to herein as a “conductive formulation”). Suitable conductive formulations generally have a conductivity value greater than 5,000 μS / cm, preferably greater than 10,000 μS / cm, and even more preferably greater than 20,000 μS / cm. These formulations are particularly useful when administered to a patient to suppress particle ejection. The conductivity of the solution is the product of ionic strength, concentration and mobility (the latter two contributing to the overall conductivity of the formulation). Any form of ionic component (anionic, cationic or zwitterionic) may be used. These conductive substances can change the properties of the mucosal inner layer, for example, by acting as a cross-linking agent in mucus. The ionic components in the formulations described herein can interact with anionic glycoproteins that are strongly bound in normal tracheal and bronchial mucus. These interactions affect the air / liquid surface condition of the fluid lining the airway, and include covalent interactions, as well as non-covalent properties including hydrogen bonding, hydrophobic interactions and electrostatic interactions Interactions can temporarily affect the nature of physical entanglements (Dawson, M., Wirtz, D., Hanes, J. (2003) The Journal of Biological Chemistry. Vol. 278, No 50, pp. 50393-50401).
製剤は、粘膜作用薬(mucoactive)又は粘液溶解薬、例えば、MUC5AC及びMUC5Bムチン、DNA、N−アセチルシステイン(NAC)、システイン、ナシステリン(nacystelyn)、ドルナーゼα、ゲルゾリン、ヘパリン、ヘパリン硫酸、P2Y2アゴニスト(例えばUTP、INS365)並びにネドクロミルナトリウムを含んでも良い。 The formulation is a mucoactive or mucolytic agent such as MUC5AC and MUC5B mucin, DNA, N-acetylcysteine (NAC), cysteine, nacystelin, Dornase alpha, gelsolin, heparin, heparin sulfate, P2Y2 agonist (Eg UTP, INS365) as well as nedocromil sodium.
i.導電剤
製剤は、水性溶媒又は有機溶媒環境中で容易にイオン化される物質(本明細書において「導電性物質」とも呼ばれる)、例えば、塩、イオン性界面活性剤、荷電したアミノ酸、荷電したタンパク質若しくはペプチド、又は荷電した物質(陽イオン性、陰イオン性、若しくは双性イオン性)を含む。適した塩としては、元素のナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、ケイ素、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、コバルト、ニッケル、銅、マンガン、亜鉛、錫、及び同様の元素の塩形態の何れかが挙げられる。例としては、塩化ナトリウム、酢酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、アスコルビン酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、クエン酸ナトリウム、ホウ酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム、塩化カルシウム、炭酸カルシウム、酢酸カルシウム、リン酸カルシウム、アルギン酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、ソルビン酸カルシウム、硫酸カルシウム、グルコン酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム、三ケイ酸マグネシウム、重炭酸カリウム、塩化カリウム、クエン酸カリウム、ホウ酸カリウム、亜硫酸水素カリウム、リン酸二水素カリウム、アルギン酸カリウム、安息香酸カリウム、塩化マグネシウム、硫酸銅、塩化クロム、塩化第一錫、及びメタケイ酸ナトリウム並びに同様の塩が挙げられる。適したイオン性界面活性剤としては、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)(ラウリル硫酸ナトリウム(SLS)としても知られる)、ラウリル硫酸マグネシウム、ポリソルベート20、ポリソルベート80、及び類似の界面活性剤が挙げられる。適した荷電アミノ酸としては、L−リシン、L−アルギニン、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、システイン、チロシンが挙げられる。適した荷電タンパク質又はペプチドとしては、荷電したアミノ酸、カルモジュリン(CaM)、及びトロポニンCを含むタンパク質及びペプチドが挙げられる。荷電リン脂質、例えば1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−エチルホスホコリントリフラート(EDOPC)及びアルキルホスホコリントリエステルを用いてもよい。
i. Conductive agent formulations are substances that are easily ionized in aqueous or organic solvent environments (also referred to herein as “conductive substances”), such as salts, ionic surfactants, charged amino acids, charged proteins Or peptides, or charged substances (cationic, anionic, or zwitterionic). Suitable salts include any of the elemental sodium, potassium, magnesium, calcium, aluminum, silicon, scandium, titanium, vanadium, chromium, cobalt, nickel, copper, manganese, zinc, tin, and similar elemental salt forms. Is mentioned. Examples include sodium chloride, sodium acetate, sodium bicarbonate, sodium carbonate, sodium sulfate, sodium stearate, sodium ascorbate, sodium benzoate, sodium dihydrogen phosphate, sodium phosphate, sodium bisulfite, sodium citrate, Sodium borate, sodium gluconate, calcium chloride, calcium carbonate, calcium acetate, calcium phosphate, calcium alginate, calcium stearate, calcium sorbate, calcium sulfate, calcium gluconate, magnesium carbonate, magnesium sulfate, magnesium stearate, magnesium trisilicate , Potassium bicarbonate, potassium chloride, potassium citrate, potassium borate, potassium bisulfite, potassium dihydrogen phosphate, potassium alginate , Potassium benzoate, magnesium chloride, copper sulfate, chromium chloride, stannous chloride, and sodium and similar salts metasilicate and the like. Suitable ionic surfactants include sodium dodecyl sulfate (SDS) (also known as sodium lauryl sulfate (SLS)), magnesium lauryl sulfate,
好ましい製剤は、塩、例えば生理食塩水(0.15M又は0.9%のNaCl)溶液、CaCl2溶液、生理食塩水中CaCl2溶液、又はイオン性界面活性剤(SDS若しくはSLSなど)を含む生理食塩水溶液を含む製剤である。好ましい態様では、製剤は生理食塩水溶液及びCaCl2を含む。塩又はその他の導電性/荷電化合物の適した濃度範囲は、約0.01%〜約20%(導電性化合物又は荷電化合物の重量/製剤の総重量)で変動し、好ましくは0.1%〜約10%(導電性化合物又は荷電化合物の重量/製剤の総重量)、最も好ましくは0.1〜7%(導電性化合物又は荷電化合物の重量/製剤の総重量)で変動してよい。 Physiological Preferred formulations containing salts, for example, physiological saline (0.15 M, or 0.9% NaCl) solution, CaCl 2 solution, physiological saline CaCl 2 solution, or an ionic surfactant (such as SDS or SLS) A preparation containing a saline solution. In a preferred embodiment, the formulation comprises a saline solution and CaCl 2. A suitable concentration range of salt or other conductive / charged compound varies from about 0.01% to about 20% (weight of conductive compound or charged compound / total weight of formulation), preferably 0.1% It may vary from about 10% (weight of conductive compound or charged compound / total weight of formulation), most preferably 0.1-7% (weight of conductive compound or charged compound / total weight of formulation).
生理食塩水溶液は、少量の治療上活性のある物質、例えばβアゴニスト、コルチコステロイド、又は抗生物質とともに、昔から、慢性的に肺へ送達されてきた。例えば、VENTOLIN(登録商標)吸入液(GSK)は、喘息及び運動誘発性気管支痙攣の症状の長期治療に用いられる硫酸アルブテロール溶液である。噴霧用のVENTOLIN(登録商標)溶液は、1.25〜2.5mgの硫酸アルブテロール(0.25〜0.5mLの水溶液中)を通常の滅菌生理食塩水へ混合して総容積3mLとすることによって(患者により)調製される。たとえ噴霧時間が5〜15分間の間であっても、VENTOLIN(登録商標)噴霧による生理食塩水の肺への送達に関して副作用は考えられない。また、生理食塩水は、喀出を誘導するために一層十分な量で送達される。これらの生理食塩水溶液は高張であることが多く(塩化ナトリウム濃度は0.9%超、しばしば5%程度)、一般的に最大20分送達される。 Saline solutions have long been chronically delivered to the lung with small amounts of therapeutically active substances such as beta agonists, corticosteroids, or antibiotics. For example, VENTOLIN® Inhalation Solution (GSK) is an albuterol sulfate solution used for long-term treatment of symptoms of asthma and exercise-induced bronchospasm. Ventolin® solution for spraying should be prepared by mixing 1.25-2.5 mg albuterol sulfate (in 0.25-0.5 mL aqueous solution) into normal sterile saline to a total volume of 3 mL. (By patient). Even if the nebulization time is between 5 and 15 minutes, no side effects are considered with respect to the delivery of saline to the lungs by the VENTOLIN® nebulization. Saline is also delivered in a more sufficient amount to induce leaching. These saline solutions are often hypertonic (sodium chloride concentrations are above 0.9%, often around 5%) and are generally delivered up to 20 minutes.
B.浸透活性物質
多くの物質は、浸透活性があり、二成分塩(塩化ナトリウムなど)若しくは任意のその他の種類の塩、又は糖(マンニトールなど)が含まれ得る。浸透活性物質は、通常それらのイオン化及び場合によっては大きさにより、細胞膜を容易に通り抜けず、従って隣接する細胞に浸透圧を及ぼす。そのような浸透圧は細胞物質の物理的環境に不可欠であり、この圧力の調節は細胞がポンプのように水を細胞の内へ又は細胞の外へ汲み出すことによって起こる。肺へ送達される等張性の溶液は、通常、肺液中で浸透圧の不均衡を引き起こさないため、天然の内在性の肺液を単純に水と塩とで希釈する。高い浸透圧を持つ溶液(すなわち高張液)は浸透圧の不均衡を引き起こし、肺液中の圧力が高くなり、細胞に水を肺液中に汲み出させることとなり、従ってさらに肺の界面活性剤組成物を希釈させる。
B. Osmotic active substances Many substances are osmotically active and can include binary salts (such as sodium chloride) or any other type of salt, or sugar (such as mannitol). Osmotic active substances, usually due to their ionization and possibly size, do not easily penetrate cell membranes and thus exert osmotic pressure on adjacent cells. Such osmotic pressure is essential to the physical environment of the cellular material, and regulation of this pressure occurs by pumping water into or out of the cell like a pump. Because isotonic solutions delivered to the lung usually do not cause osmotic imbalance in the lung fluid, the natural endogenous lung fluid is simply diluted with water and salt. Solutions with high osmotic pressure (ie, hypertonic solutions) cause osmotic imbalance, which increases the pressure in the pulmonary fluid and causes cells to pump water into the pulmonary fluid, thus further pulmonary surfactant. Dilute the composition.
C.有効成分
本明細書に開示される製剤は、様々な有機分子又は無機分子、特に小分子薬(抗生物質、抗ヒスタミン薬、気管支拡張薬、鎮咳剤、抗炎症薬、ワクチン、アジュバント及び去痰薬をはじめとする抗ウイルス薬及び抗菌薬など)の任意の送達経路により使用することができる。高分子の例としては、タンパク質及び大型ペプチド、多糖及びオリゴ糖、並びにDNA核酸分子及びRNA核酸分子、並びに治療活性、予防活性又は診断活性を有するそれらの類似体が挙げられる。核酸分子には、遺伝子、相補DNAと結合して転写を阻害するアンチセンス分子、及びリボザイムが含まれる。好ましい薬剤は、抗ウイルス薬、ステロイド、気管支拡張薬、抗生物質、粘液産生阻害剤及びワクチンである。
C. Active Ingredients The formulations disclosed herein include various organic or inorganic molecules, particularly small molecule drugs (antibiotics, antihistamines, bronchodilators, antitussives, anti-inflammatory drugs, vaccines, adjuvants and expectorants. Can be used by any route of delivery of antiviral and antimicrobial agents. Examples of macromolecules include proteins and large peptides, polysaccharides and oligosaccharides, and DNA and RNA nucleic acid molecules, and analogs thereof that have therapeutic, prophylactic or diagnostic activity. Nucleic acid molecules include genes, antisense molecules that bind to complementary DNA and inhibit transcription, and ribozymes. Preferred drugs are antiviral drugs, steroids, bronchodilators, antibiotics, mucus production inhibitors and vaccines.
好ましい態様では、活性剤の濃度は約0.01重量%〜約20重量%の範囲である。より好ましい態様では、活性剤の濃度は0.9%〜約10%の範囲である。 In a preferred embodiment, the concentration of active agent ranges from about 0.01% to about 20% by weight. In a more preferred embodiment, the concentration of active agent ranges from 0.9% to about 10%.
D.投与のための担体及びエアロゾル
製剤は、溶液、懸濁液、スプレー、ミスト、泡沫、ゲル、蒸気、液滴、粒子、又は乾燥粉末形態で(例えば、HFA噴霧剤を含む定量吸入器、HFAでない噴霧剤を含む定量吸入器、噴霧器、加圧缶、又は連続噴霧器を用いて)送達してよい。担体は、溶液又は懸濁液による投与用担体(液体製剤)及び粒子による投与用担体(乾燥粉末製剤)に分けることができる。
D. Carriers and aerosols for administration Formulation is in solution, suspension, spray, mist, foam, gel, vapor, droplet, particle, or dry powder form (eg, metered dose inhaler with HFA propellant, not HFA) Delivered using metered dose inhalers, nebulizers, pressurized cans, or continuous nebulizers containing propellants. The carrier can be divided into a carrier for administration (liquid preparation) by solution or suspension and a carrier for administration (dry powder formulation) by particles.
1.異なる粘膜表面への投与のための投薬形態
気道の粘膜表面への投与のためには、製剤は一般に、溶液、懸濁液又は乾燥粉末の形態である。製剤はエアロゾル化されていることが好ましい。製剤は、乾燥粉末吸入器(DPI)、噴霧器又は加圧式定量吸入器(pMDI)のような、エアロゾル発生器の何れかによって生成することができる。本明細書において「エアロゾル」と言う用語は、粒子の微細な霧からなる調製物の何れかをさし、典型的には粒子の直径は10ミクロン未満である。水性製剤エアロゾル粒子の好ましい平均径は、約5ミクロン、例えば0.1〜30ミクロン、より好ましくは、0.5〜20ミクロン、最も好ましくは、0.5〜10ミクロンである。
1. Dosage forms for administration to different mucosal surfaces For administration to mucosal surfaces of the respiratory tract, the formulations are generally in the form of solutions, suspensions or dry powders. The preparation is preferably aerosolized. The formulation can be produced by any aerosol generator, such as a dry powder inhaler (DPI), a nebulizer or a pressurized metered dose inhaler (pMDI). As used herein, the term “aerosol” refers to any preparation consisting of a fine mist of particles, typically having a particle diameter of less than 10 microns. The preferred average diameter of the aqueous formulation aerosol particles is about 5 microns, such as 0.1 to 30 microns, more preferably 0.5 to 20 microns, and most preferably 0.5 to 10 microns.
頬粘膜を含む口腔粘膜への投与のために、製剤は、口への投与後に溶ける及び/若しくは粘膜表面に付着する固体として、又は液体として投与してよい。 For administration to the oral mucosa, including the buccal mucosa, the formulation may be administered as a solid that dissolves and / or adheres to the mucosal surface after administration to the mouth, or as a liquid.
肺の内側を覆う流動体の物理的特性を変えるために好ましいエアロゾル溶液は、等張食塩水である。エアロゾルは単に、溶液、例えば水溶液からなってもよく、最も好ましくは、生理食塩水溶液からなってもよい。あるいは、エアロゾルは水性懸濁液又は乾燥粒子からなってもよい。 A preferred aerosol solution for altering the physical properties of the fluid lining the lung is isotonic saline. The aerosol may simply consist of a solution, such as an aqueous solution, most preferably a physiological saline solution. Alternatively, the aerosol may consist of an aqueous suspension or dry particles.
2.液体製剤
治療薬を気道へ送達するためのエアロゾルが開発されてきた。例えば、「Adjei, A. and Garren, J. Pharm. Res., 7: 565-569 (1990)」; 及び「Zanen, P. and Lamm, J.-W. J. Int. J. Pharm., 114: 111-115 (1995)」を参照されたい。これらは一般に、加圧下で液体製剤(溶液又は懸濁液など)を噴霧器から霧化するか、又は定量吸入器(「MDI」)を用いて霧化することにより形成される。好ましい態様では、液体製剤は水溶液又は懸濁液である。
2. Liquid formulations Aerosols have been developed for delivering therapeutic agents to the respiratory tract. For example, “Adjei, A. and Garren, J. Pharm. Res., 7: 565-569 (1990)”; and “Zanen, P. and Lamm, J.-WJ Int. J. Pharm., 114: 111 -115 (1995). These are generally formed by atomizing a liquid formulation (such as a solution or suspension) under pressure from a nebulizer or by using a metered dose inhaler (“MDI”). In a preferred embodiment, the liquid formulation is an aqueous solution or suspension.
3.乾燥粉末製剤
気道の形状は、肺の中での薬剤の分散の大きな障壁である。肺は、吸い込んだ異物(塵など)の粒子を捕捉するように設計されている。堆積の基本的な機構は3つ、すなわち固着、沈降、及びブラウン運動(J.M. Padfield. 1987. In: D. Ganderton & T. Jones eds. Drug Delivery to the Respiratory Tract, Ellis Harwood, Chicherster, U.K.)がある。固着は、特に気道の分岐部で粒子が気流中にとどまることができない場合に起こる。それらの粒子は、気管支壁を覆う粘液層上に吸着され、粘膜毛様体の作用により外部へ追い出される。固着は主に直径5μmを超える粒子で起こる。それより小さな粒子(<5μm)は気流内にとどまることができ、肺の奥まで運ばれることができる。沈降は、空気の流れが遅い下部呼吸器系で起こることが多い。非常に小さな粒子(<0.6μm)は、ブラウン運動により堆積する。この型は、堆積が肺胞を目標とすることができないために望ましくない(N. Worakul & J.R. Robinson. 2002. In: Polymeric Biomaterials, 2nd ed. S. Dumitriu ed. Marcel Dekker. New York)。
3. Dry powder formulation The shape of the airways is a major barrier to drug dispersion in the lungs. The lungs are designed to trap inhaled foreign particles (such as dust). There are three basic mechanisms of deposition: sticking, settling, and Brownian motion (JM Padfield. 1987. In: D. Ganderton & T. Jones eds. Drug Delivery to the Respiratory Tract, Ellis Harwood, Chicherster, UK). is there. Sticking occurs when the particles cannot stay in the airflow, especially at airway bifurcations. These particles are adsorbed on the mucus layer covering the bronchial wall and driven out by the action of the mucociliary body. Sticking mainly occurs with particles having a diameter of more than 5 μm. Smaller particles (<5 μm) can remain in the air stream and can be carried deep into the lungs. Sedimentation often occurs in the lower respiratory system where air flow is slow. Very small particles (<0.6 μm) are deposited by Brownian motion. This type is undesirable because deposition cannot target the alveoli (N. Worakul & JR Robinson. 2002. In: Polymeric Biomaterials, 2nd ed. S. Dumitriu ed. Marcel Dekker. New York).
吸入のための空気力学的に軽い粒子の好ましい平均径は、少なくとも約5ミクロン、例えば約5〜30ミクロン、最も好ましくは直径3〜7ミクロンである。粒子は、選択された気道領域(肺深部又は上気道など)への局所送達に適切な物質、表面の粗さ、直径及びタップ密度を用いて作出することができる。例えば、高密度又は大型の粒子を上気道送達に用いてよい。同様に、同一又は異なる治療薬を用いた、異なる大きさの粒子からなる混合物を、一回の投与で肺の異なる領域を標的にして投与してもよい。 The preferred average diameter of aerodynamically light particles for inhalation is at least about 5 microns, such as about 5-30 microns, most preferably 3-7 microns in diameter. Particles can be created using materials, surface roughness, diameter and tap density suitable for local delivery to selected airway regions (such as deep lung or upper airway). For example, high density or large particles may be used for upper airway delivery. Similarly, a mixture of differently sized particles using the same or different therapeutic agents may be administered targeting different areas of the lung in a single administration.
本明細書において、「空気力学的に軽い粒子」という表現は、平均密度又はタップ密度が約0.4g/cm3以下の粒子をさす。乾燥粉末粒子のタップ密度は、基準となるUSPタップ密度測定によって得ることができる。タップ密度は、エンベロープの質量密度の標準測定値である。等方性粒子のエンベロープの質量密度は、粒子の質量を、封入できる最小の球体エンベロープの体積で割ったものとして定義される。タップ密度が低くなる一因となる特性としては、不規則な表面組織及び多孔質構造が挙げられる。 As used herein, the expression “aerodynamically light particles” refers to particles having an average density or tap density of about 0.4 g / cm 3 or less. The tap density of the dry powder particles can be obtained by USP tap density measurement as a reference. The tap density is a standard measurement of the envelope mass density. The mass density of the envelope of an isotropic particle is defined as the particle mass divided by the smallest spherical envelope volume that can be encapsulated. Characteristics that contribute to lower tap density include irregular surface texture and porous structure.
大きな粒径の乾燥粉末製剤(「DPF」)は、凝集の減少(Visser, J., Powder Technology 58: 1-10 (1989))、エアロゾル化の容易化、及び潜在的な食作用の減少など、流動性特性が改善されている。「Rudt, S. and R. H. Muller, J. Controlled Release, 22: 263- 272 (1992)」;「Tabata, Y., and Y. Ikada, J. Biomed. Mater. Res., 22: 837-858 (1988)」を参照されたい。吸入治療のための乾燥粉末エアロゾルは、一般に主として5ミクロン未満の範囲の平均径で製造されるが、1〜10ミクロンの範囲の空気動力学的直径が好ましい。「Ganderton, D., J. Biopharmaceutical Sciences, 3:101-105 (1992)」;「Gonda, I. ″Physico-Chemical Principles in Aerosol Delivery,″ in Topics in Pharmaceutical Sciences 1991, Crommelin, D. J. and K. K. Midha, Eds., Medpharm Scientific Publishers, Stuttgart, pp. 95-115 (1992)」を参照されたい。大型の「担体」粒子(薬剤を含まないもの)は、治療用エアロゾルとともに同時に送達されて、他の可能性のある利点の中でも効率的なエアロゾル化を実現するために役立つ。「French, D. L., Edwards, D. A. and Niven, R. W., J. Aerosol Sci., 27: 769-783 (1996)」を参照されたい。当分野で確立された方法により、分解時間及び放出時間が数秒から数ヶ月の粒子を設計及び作出することができる。 Large particle size dry powder formulation ("DPF") reduces aggregation (Visser, J., Powder Technology 58: 1-10 (1989)), facilitates aerosolization, and reduces potential phagocytosis The fluidity characteristics have been improved. “Rudt, S. and RH Muller, J. Controlled Release, 22: 263-272 (1992)”; “Tabata, Y., and Y. Ikada, J. Biomed. Mater. Res., 22: 837-858 ( 1988). Dry powder aerosols for inhalation therapy are generally produced with an average diameter mainly in the range of less than 5 microns, but aerodynamic diameters in the range of 1-10 microns are preferred. “Ganderton, D., J. Biopharmaceutical Sciences, 3: 101-105 (1992)”; “Gonda, I.” Physico-Chemical Principles in Aerosol Delivery, ”in Topics in Pharmaceutical Sciences 1991, Crommelin, DJ and KK Midha, Eds., Medpharm Scientific Publishers, Stuttgart, pp. 95-115 (1992). Large “carrier” particles (no drug) are delivered simultaneously with the therapeutic aerosol to help achieve efficient aerosolization, among other possible benefits. See French, D. L., Edwards, D. A. and Niven, R. W., J. Aerosol Sci., 27: 769-783 (1996). Particles with degradation times and release times of seconds to months can be designed and produced by methods established in the art.
粒子には導電剤を単独又は薬剤、抗ウイルス薬、抗菌薬、抗微生物薬、界面活性剤、タンパク質、ペプチド、ポリマー、若しくはそれらの組合せと組合せて含めることができる。代表的な界面活性剤としては、L−α.−ホスファチジルコリンジパルミトイル(「DPPC」)、ジホスファチジルグリセロール(DPPG)、1,2−ジパルミトイル−sn−グリセロ−3−ホスホ−L−セリン(DPPS)、1,2−ジパルミトイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン(DSPC)、1,2−ジステアロイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン(DSPE)、1−パルミトイル−2−オレオイルホスファチジルコリン(POPC)、脂肪アルコール、ポリオキシエチレン−9−ラウリルエーテル、表面活性脂肪酸、トリオレイン酸ソルビタン(Span 85)、グリココール酸、サーファクチン、ポロキソマー(poloxomer)、ソルビタン脂肪酸エステル、チロキサポール、リン脂質、及びアルキル化糖が挙げられる。粒子の特徴を最適化するようにポリマーを作製してもよく、その特徴には、i)送達される薬剤と送達時の薬剤の安定化及び活性の保持をもたらすためのポリマーとの間の相互作用;ii)ポリマーの分解速度及びそれによる薬剤放出のプロフィール;iii)化学修飾による表面特性及び標的能;並びにiv)粒子の多孔度が含まれる。ポリマー粒子は、シングル及びダブルエマルション、溶媒蒸発、噴霧乾燥、溶媒抽出、相分離、単純及び複合コアセルベーション、界面重合、並びに当業者に周知のその他の方法を用いて調製することができる。粒子は、当分野で公知のミクロスフェア又はマイクロカプセルを作製するための方法を用いて、作製することができる。好ましい製造方法は、噴霧乾燥及び凍結乾燥によるものであって、それは導電性/荷電物質を含有する溶液を使用すること、溶液を基板上に噴霧して所望の大きさの液滴を形成すること、及び溶媒を除去することを伴う。 The particles can include a conductive agent alone or in combination with drugs, antiviral agents, antibacterial agents, antimicrobial agents, surfactants, proteins, peptides, polymers, or combinations thereof. Representative surfactants include L-α. -Phosphatidylcholine dipalmitoyl ("DPPC"), diphosphatidylglycerol (DPPG), 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phospho-L-serine (DPPS), 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero- 3-phosphocholine (DSPC), 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine (DSPE), 1-palmitoyl-2-oleoylphosphatidylcholine (POPC), fatty alcohol, polyoxyethylene-9-lauryl Examples include ethers, surface-active fatty acids, sorbitan trioleate (Span 85), glycocholic acid, surfactin, poloxamers, sorbitan fatty acid esters, tyloxapol, phospholipids, and alkylated sugars. Polymers may be made to optimize the characteristics of the particles, including: i) the interaction between the delivered drug and the polymer to provide stabilization and retention of activity of the drug upon delivery. Effects; ii) polymer degradation rate and resulting drug release profile; iii) surface properties and targeting ability due to chemical modification; and iv) particle porosity. The polymer particles can be prepared using single and double emulsions, solvent evaporation, spray drying, solvent extraction, phase separation, simple and complex coacervation, interfacial polymerization, and other methods well known to those skilled in the art. The particles can be made using methods known in the art for making microspheres or microcapsules. The preferred manufacturing method is by spray drying and freeze drying, using a solution containing conductive / charged material, spraying the solution onto the substrate to form droplets of the desired size. , And removing the solvent.
III.製剤の気道への投与
A.吐出される粒子の量を減少させるための導電性製剤の投与
好ましい態様では、呼吸、咳、くしゃみ、及び/又は会話中にバイオエアロゾル粒子の形成を抑制又は減少させるために、導電性製剤は製剤の投与部位で粘膜の粘弾性を高めることに適した導電性を含む。好ましくは、製剤は、1又はそれ以上の個体へ粒子生成を減少させるために効果的な量で投与される。好ましくは、クリーンルーム基準が確実に維持されるように、製剤は、クリーンルームへ入る前に人間に投与されるか、又は人間がクリーンルーム内で作業している間に投与される。動物もしくはヒトがエアロゾルを吐出する傾向が高い(すなわち「過剰生産者」、「強力な産生者」又は「スーパースプレッダー」である)と同定されたならば、製剤を投与して粒子生成を減少させ、感染の拡散を予防若しくは減少させ、又はヒトもしくは動物による病原体の取り込みを予防若しくは減少させることができる。
III. Administration of the formulation to the respiratory tract Administration of conductive formulations to reduce the amount of particles ejected In a preferred embodiment, the conductive formulation is a formulation to inhibit or reduce the formation of bioaerosol particles during breathing, coughing, sneezing, and / or conversation. It has conductivity suitable for increasing the viscoelasticity of the mucous membrane at the administration site. Preferably, the formulation is administered to one or more individuals in an amount effective to reduce particle formation. Preferably, the formulation is administered to a person prior to entering the clean room or while the person is working in the clean room to ensure that clean room standards are maintained. If an animal or human is identified as having a high propensity to expel aerosol (ie, “overproducer”, “strong producer” or “superspreader”), the formulation can be administered to reduce particle formation. , Preventing or reducing the spread of infection, or preventing or reducing pathogen uptake by humans or animals.
B.気道への投与
気道は、大気と血流との間での気体の交換に関与する構造体である。肺は枝分かれ構造であり、最後には気体の交換が生じる肺胞で終わる。肺胞の表面積は呼吸器系で最大であり、そこで薬剤の吸収が生じる。肺胞は繊毛や粘液ブランケットのない薄い上皮で覆われており、界面活性剤であるリン脂質を分泌する。「J.S. Patton & R.M. Platz. 1992. Adv. Drug Del. Rev. 8:179-196」を参照されたい。
B. Administration to the airway The airway is a structure involved in the exchange of gases between the atmosphere and the bloodstream. The lung is a branched structure, ending with alveoli where gas exchange occurs. The alveolar surface area is greatest in the respiratory system, where drug absorption occurs. The alveoli are covered with a thin epithelium without cilia or mucus blankets and secrete phospholipids, which are surfactants. See “JS Patton & RM Platz. 1992. Adv. Drug Del. Rev. 8: 179-196”.
気道には、上気道(中咽頭及び喉頭が含まれる)と、それに続く下気道(気管と、それに続いて気管支と細気管支への分岐が含まれる)が包含される。上気道及び下気道は誘導気道と呼ばれる。次に、終端の細気管支は、最終的な呼吸域である肺胞又は肺深部に至る呼吸細気管支に分かれる。肺深部、又は肺胞は、全身薬の送達のために吸入された治療用エアロゾルの主要な標的である。 The airway includes the upper airway (which includes the oropharynx and larynx), followed by the lower airway (which includes the trachea followed by a branch to the bronchi and bronchioles). The upper and lower respiratory tracts are called guided airways. The terminal bronchiole then divides into respiratory bronchioles that reach the final respiratory zone, the alveoli or deep lungs. The deep lung, or alveoli, is the primary target for therapeutic aerosols inhaled for systemic drug delivery.
製剤は、一般に、上気道の内在性の流体の表面張力及び粘度などの物理的特性を変えるために効果的な量を送達し、その結果、肺への送達を促進し及び/又は咳を抑制し及び/又は肺からのクリアランスを向上させるために、個体に投与される。有効性は、本明細書に記載の診断装置を用いて測定することができる。例えば、正常な成人に対して1グラムの量の生理食塩水を投与することができる。次に、粒子の吐出を測定する。次に、送達を最適化して用量及び粒子数を最小限にする。 The formulation generally delivers an amount effective to alter the physical properties such as surface tension and viscosity of the intrinsic fluid of the upper airway, thus facilitating delivery to the lung and / or suppressing cough And / or administered to an individual to improve clearance from the lung. Efficacy can be measured using the diagnostic devices described herein. For example, a normal gram can be administered a 1 gram amount of saline. Next, the ejection of particles is measured. Next, delivery is optimized to minimize dose and particle count.
製剤は、定量吸入器(「MDI」)、噴霧器、エアロゾル発生器(aerosolizer)、又は乾燥粉末吸入器を用いて投与することができる。適した装置は市販されており、文献に記載されている。 The formulation can be administered using a metered dose inhaler (“MDI”), a nebulizer, an aerosol generator, or a dry powder inhaler. Suitable devices are commercially available and are described in the literature.
エアロゾル投薬量、製剤及び送達系は、例えば、「Gonda, I. ″Aerosols for delivery of therapeutic and diagnostic agents to the respiratory tract,″ in Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems, 6:273-313, 1990」;及び「Moren, ″Aerosol dosage forms and formulations,″ in: Aerosols in Medicine, Principles, Diagnosis and Therapy, Moren, et al., Eds. Esevier, Amsterdam, 1985」に記載されるように特定の治療用途に関して選択してよい。 Aerosol dosages, formulations and delivery systems are described, for example, in “Gonda, I.“ Aerosols for delivery of therapeutic and diagnostic agents to the respiratory tract, ”in Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems, 6: 273-313, 1990”; And “Moren,” Aerosol dosage forms and formulations, ”in: Aerosols in Medicine, Principles, Diagnosis and Therapy, Moren, et al., Eds. Esevier, Amsterdam, 1985” You can do it.
送達は、いくつかの方法のうちの1つによって、例えば、HFA噴霧剤を含む定量吸入器、HFAでない噴霧剤を含む定量吸入器、噴霧器、加圧缶、又は連続噴霧器を用いて達成される。例えば、患者は懸濁させる前の治療薬の乾燥粉末を溶媒と混合した後、それを噴霧することができる。投与される投薬量を管理すること及び懸濁液の損失の可能性を避けるため、噴霧前の溶液を用いることがより適切であろう。霧状にした後、エアロゾルを加圧すること及び定量吸入器(MDI)から投与することが可能である。噴霧器は溶液又は懸濁液から微細な霧を作り出し、それを患者が吸入する。Lloydらの米国特許第5,709,202号に記載の装置を用いてもよい。MDIには、一般に、メーターバルブを有する加圧容器が含まれる(この容器は溶液又は懸濁液、及び噴霧剤で満たされている)。溶媒自体が噴霧剤として機能するか、又は組成物と噴霧剤、例えばFREON(登録商標)(E. I. Du Pont De Nemours and Co. Corp.)とを組み合わせてもよい。組成物は、容器から放出される際には圧力からの開放によって微細な霧状となる。噴霧剤及び溶媒は、圧力の低下によって完全に又は部分的に蒸発する。 Delivery is achieved by one of several methods, for example, using a metered dose inhaler containing an HFA propellant, a metered dose inhaler containing a non-HFA propellant, a nebulizer, a pressurized can, or a continuous nebulizer. . For example, the patient can mix a dry powder of the therapeutic agent before suspension with a solvent and then spray it. It may be more appropriate to use a pre-nebulized solution to manage the dose administered and avoid the possibility of suspension loss. After nebulization, the aerosol can be pressurized and administered from a metered dose inhaler (MDI). The nebulizer creates a fine mist from the solution or suspension that is inhaled by the patient. The apparatus described in US Pat. No. 5,709,202 to Lloyd et al. May be used. The MDI generally includes a pressurized container with a meter valve (the container is filled with a solution or suspension and a propellant). The solvent itself may function as a propellant, or the composition may be combined with a propellant, such as FREON® (E.I. Dupont De Nemours and Co. Corp.). When released from the container, the composition becomes a fine mist upon release from pressure. The propellant and solvent evaporate completely or partially with a decrease in pressure.
別の態様では、製剤は、不活性な基材上又は基材中に分散している、塩又は浸透活性物質の粒子の形態であり、鼻及び/又は口の上に置かれて、製剤粒子が吸入される。不活性な基材は、好ましくは生分解性若しくは使い捨て型の織布又は不織布であり、より好ましくは、前記布はセルロースの種類の材質からなる。一例は、現在販売されている、頻繁な使用の後の刺激作用を最小限にするためのローションを含むティッシュペーパーである。これらの製剤は包装して個別に販売するか、又はティッシュペーパーもしくは赤ちゃん用おしり拭きの包装(液体の溶液又は懸濁液と共に使用することに容易に適合している)に類似した包装で販売することができる。 In another aspect, the formulation is in the form of particles of salt or osmotically active material dispersed on or in an inert substrate and placed on the nose and / or mouth to form the formulation particles Is inhaled. The inert substrate is preferably a biodegradable or disposable woven or non-woven fabric, more preferably the fabric is made of a cellulose type material. An example is tissue paper that contains lotions to minimize irritation after frequent use, currently sold. These formulations are packaged and sold separately, or in a package similar to tissue paper or baby wipes packaging (suitable for use with liquid solutions or suspensions) be able to.
一態様では、微細な霧状の製剤を個体の肺の領域及び/又は鼻腔の領域へ噴霧するエアロゾルを供給する装置を用いて、製剤を1又はそれ以上の個体へ投与し、それにより粒子の産出を減少させる。製剤は、ヒト又は動物が移動又は留まる場所に、肺を十分に潤すのに十分な時間、水性の環境を作り出すことにより、ヒト又は動物へ投与することができる。この雰囲気は噴霧器またさらには加湿器を用いて作り出せるであろう。噴霧器又は加湿器が導電性製剤を投与することが好ましい。個体は、クリーンルームへの入室前及び/又は入室後に処置してよい。 In one aspect, the device is administered to one or more individuals using a device that delivers an aerosol that sprays the fine mist formulation into the lung and / or nasal region of the individual, thereby providing a particle Reduce output. The formulation can be administered to a human or animal by creating an aqueous environment where the human or animal moves or stays for a time sufficient to sufficiently wet the lungs. This atmosphere could be created using a nebulizer or even a humidifier. It is preferred that the nebulizer or humidifier administer the conductive formulation. The individual may be treated before and / or after entering the clean room.
IV.診断装置を用いる方法
図1及び2に図解される装置を用いる場合、使用者は唇をマウスピース(12)の周囲にのせる。使用者は、好ましくは鼻のクリップ及びマウスピースで唇を塞ぐことにより、周囲の空気から気道を塞ぐ。マスクをマウスピースとして用いる場合、使用者は口及び/又は鼻を覆うようにマスクをのせる。鼻カニューレをマウスピースとして用いるならば、使用者は鼻の中に鼻カニューレを入れる。マウスピースがマスクの形態であるならば、使用者は、マスクを鼻及び/又は口を覆うようにのせ、それにより気道を周囲の空気から塞ぐ。その後、使用者は吸入する。吸い込まれた空気は、フィルター(14)からシステムに入り、フィルターは所定の測定範囲の粒子を除去する。吐き出された空気は、低抵抗性の一方向弁(16)を通過して粒子計数器(20)に入る。一方向弁(16)は、吐出された病原体が使用者から使用者へ伝達されるのを防ぐのに役立つ。
IV. Method Using Diagnostic Device When using the device illustrated in FIGS. 1 and 2, the user places his lips around the mouthpiece (12). The user closes the airways from the surrounding air, preferably by closing the lips with a nasal clip and mouthpiece. When using the mask as a mouthpiece, the user puts the mask over the mouth and / or nose. If the nasal cannula is used as a mouthpiece, the user places the nasal cannula into the nose. If the mouthpiece is in the form of a mask, the user places the mask over the nose and / or mouth, thereby closing the airway from the surrounding air. The user then inhales. Inhaled air enters the system from the filter (14), which removes particles in a predetermined measurement range. The exhaled air passes through the low resistance one-way valve (16) and enters the particle counter (20). The one-way valve (16) helps to prevent the discharged pathogen from being transmitted from user to user.
吐出された空気は、粒子の数及び粒子の大きさを測定する粒子計数器(20)へと移動する。粒子計数器(20)は、固定された流速、好ましくは最大呼気速度よりも大きな流速で試料採取して、全ての時点でフィルター(14)を経由する平均の流れ方向がシステムに入るようにし、フィルター(14)に入る吐出粒子の損失を防ぐ。粒子計数器は28L/分よりも大きい流速で試料採取することが好ましい。次に、粒子計数器(20)は、粒子計数器(20)からのデータをコンピュータ(30)へ提供する。一態様では、使用者に、自分の呼吸パターンの視覚によるフィードバック、及び所定の呼吸パターン、例えば安静呼吸(tidal breathing)を維持する手がかりを与える。粒子計数器(20)は、PCから遠隔で、又はタッチスクリーンインターフェースからなどでその場で制御することができ、データ測定及び解析は光学的粒子計数器でその場で行うか、又は遠隔でパーソナルコンピュータで行われる。サンプル流速の生成及び制御用の制御装置(図示されていない)は、光学的粒子計数器の内部にあっても外部にあってもよい。吸入、吐出、及び測定段階は複数回繰り返してよい。次に、コンピュータにより平均粒径、平均粒子分布、及び平均粒子生成速度が計算される。使用者が吐出する粒子の数及び大きさを減らす必要があるならば、本明細書に記載される粒子吐出を減少させる製剤を使用者に投与する。 The discharged air moves to a particle counter (20) that measures the number of particles and the size of the particles. The particle counter (20) samples at a fixed flow rate, preferably greater than the maximum expiratory rate, so that the average flow direction through the filter (14) enters the system at all times, Loss of ejected particles entering the filter (14) is prevented. The particle counter is preferably sampled at a flow rate greater than 28 L / min. The particle counter (20) then provides the data from the particle counter (20) to the computer (30). In one aspect, the user is provided with visual feedback of their breathing pattern and clues to maintain a predetermined breathing pattern, such as tidal breathing. The particle counter (20) can be controlled in situ, such as remotely from a PC or from a touch screen interface, and data measurement and analysis can be performed in situ with an optical particle counter or remotely personalized. Done on a computer. A controller (not shown) for generating and controlling the sample flow rate may be internal or external to the optical particle counter. The inhalation, discharge and measurement steps may be repeated multiple times. Next, the average particle size, average particle distribution, and average particle production rate are calculated by a computer. If it is necessary to reduce the number and size of the particles that the user dispenses, a formulation that reduces particle ejection as described herein is administered to the user.
診断用機器(10)は、個人が産生し、吐出した粒子を関連する呼吸数とともに測定するよう設計してもよい。図2に図解される本態様では、吸気は、使用者の呼吸パターンと粒子計数器の流速を一緒に特徴付ける、流れ抵抗の低い流量計(22)からシステムに入る。次に、呼気は、測定範囲の粒子を除去するフィルター(14)に入る。呼気は、前述のように、チューブ(18)を経て低抵抗性の一方向弁(16)を通過して粒子計数器(20)に入る。流量計、差圧変換器、及び/又はシグナルコンディショナからのデータは、演算及び分析のためにコンピュータに送られる。 The diagnostic device (10) may be designed to measure particles produced and ejected by an individual along with the associated respiratory rate. In this embodiment, illustrated in FIG. 2, inspiration enters the system from a low flow resistance flow meter (22) that characterizes the user's breathing pattern and the particle counter flow rate together. The exhaled air then enters a filter (14) that removes particles in the measurement range. The exhaled breath enters the particle counter (20) through the tube (18), through the low resistance one-way valve (16), as described above. Data from the flow meter, differential pressure transducer, and / or signal conditioner is sent to a computer for computation and analysis.
診断装置を用いて得られるデータから決定される、粒子生成の速度及び産生される粒子の大きさに応じて、粒子生成を減少させるために効果的な量で製剤を使用者に投与することができる。製剤は、クリーンルームへの入室の前又は入室後に投与してよい。
本発明は、以下の実施例を参照することによりさらに理解されるが、それらに限定されない。
(実施例)
Depending on the rate of particle production and the size of the particles produced, determined from data obtained using a diagnostic device, the formulation can be administered to the user in an amount effective to reduce particle production. it can. The preparation may be administered before entering the clean room or after entering the clean room.
The invention will be further understood by reference to the following examples, without being limited thereto.
(Example)
(インビトロのシミュレーション)
「King Am. J. Respir. Crit. Care Med. 156(1): 173-7 (1997)」に記載されているものに類似した模擬咳発生機システムを設計した。デジタル圧力計及び圧力逃しバルブを備えた、気密の6.25リットルプレキシガラス製タンクを構築して、肺の容量機能の代わりとした。タンクを加圧するため、レギュレーター及びエアフィルターを備えた圧縮空気シリンダーを吸気口に接続した。タンクの出口に、十分なCv流量係数の、Asco2方向通常閉のソレノイドバルブ(8210G94)をガス放出のために接続した。ソレノイドバルブを、典型的な120V、60Hzの電灯スイッチを用いて配線した。ソレノイドバルブの流出口にFleisch型4番の呼吸気流計を接続し、呼吸気流計が「咳」のプロフィールを検査するために必要なポアズイユ流を作り出した。Fleisch型チューブの出口に、気管モデルへの1/4”のNPT接続口を接続した。Validyne DP45−14差圧変換器で、Fleisch型チューブの圧力損失を測定した。Validyne CD15sine wave carrier demodulatorを用いてデータ収集ソフトウェアへのシグナルを増幅した。「King et al Nurs Res. 31(6): 324-9 (1982)」に記載されるような気管支粘液に類似したレオロジー特性をもつ弱い高分子ゲルを調製した。ローカストビーンガム(Locust bean gum:LBG)(Fluka BioChemika)溶液を、四ホウ酸ナトリウム(Na2B4O7)(J.T.Baker)で架橋した。2%(重量/体積)のLBGを、沸騰しているミリQ蒸留水に溶かした。高濃度の四ホウ酸ナトリウム溶液を、ミリQ蒸留水で調製した。
(In vitro simulation)
A simulated cough generator system similar to that described in "King Am. J. Respir. Crit. Care Med. 156 (1): 173-7 (1997)" was designed. An airtight 6.25 liter plexiglass tank with a digital pressure gauge and pressure relief valve was constructed to replace the lung capacity function. In order to pressurize the tank, a compressed air cylinder equipped with a regulator and an air filter was connected to the inlet. An Asco2 direction normally closed solenoid valve (8210G94) with sufficient Cv flow coefficient and connected to the outlet of the tank was connected for gas release. The solenoid valve was wired using a typical 120V, 60Hz light switch. A Fleisch type No. 4 respiratory anemometer was connected to the outlet of the solenoid valve to create the Poiseuille flow necessary for the respiratory anemometer to examine the “cough” profile. A 1/4 "NPT connection to the trachea model was connected to the outlet of the Fleisch tube. The pressure loss of the Fleisch tube was measured with a Validyne DP45-14 differential pressure transducer. A Validyne CD15 sine wave carrier demodulator was used. A weak polymer gel with rheological properties similar to bronchial mucus as described in “King et al Nurs Res. 31 (6): 324-9 (1982)” was amplified. Prepared. Locust bean gum (LBG) (Fluka BioChemika) solution was cross-linked with sodium tetraborate (Na 2 B 4 O 7 ) (JTBaker). 2% (weight / volume) LBG was dissolved in boiling MilliQ distilled water. A high concentration sodium tetraborate solution was prepared with MilliQ distilled water.
LBG溶液を室温まで冷却した後、少量の四ホウ酸ナトリウム溶液を添加し、混合物をゆっくりと1分間回転させた。次に、まだ水っぽい粘液模倣物を、単純なボウルの形状に基づいて模倣した深さを創出している気管モデル上にピペッティングした。「咳」実験の開始前に、粘液模倣物層を30分放置して架橋させた。この時点を、t=0として測定し、その後、t=30分及びt=60分の時点を測定した。四ホウ酸ナトリウムの最終濃度は1〜3mMの範囲であった。アクリル製気管モデルを、長さ30cm、内部の幅及び高さ1.6cmに設計した。気管モデルは、粘液模倣物層への接近が容易になるように、サイズの合う分離した上部を持つ矩形管の形であった。ガスケット及びC型クランプを用いて気密シールを作り出した。粘液模倣物の高さを均一にでき、丸い管及び重力による排水に関連する問題を避けるため、矩形断面を選択した。気管モデルの断面積も生理学的に適切であった。気管モデルの末端は大気に対して開いたままであった。噴霧された溶液を、PARI LC ジェットネブライザー(Jet nebulizer)及びProneb Ultraコンプレッサーによって粘液模倣物へ送達した。製剤には、通常の等張0.9%食塩水(VWR)、及び等張食塩水に懸濁した100mg/mLの合成リン脂質1,2−ジパルミトイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン/1−パルミトイル−2−オレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホグリセロール(DPPC/POPG)(Genzyme)7/3重量%が含まれる。3mLの選択された製剤をネブライザーにピペッティングし、ネブライザーが、開口しているがクランプで固定されている気管モデルのトラフを通って、粘液模倣物の層に飛散させるまでエアロゾル化した。次に、t=0分の実験の前に気管モデルをFleisch型チューブの出口に接続した。同様に、t=30分及びt=60分(投与後)の実験を行った。
After the LBG solution was cooled to room temperature, a small amount of sodium tetraborate solution was added and the mixture was slowly rotated for 1 minute. The still watery mucus mimetic was then pipetted onto a trachea model creating a simulated depth based on a simple bowl shape. Prior to the start of the “cough” experiment, the mucus mimetic layer was allowed to crosslink for 30 minutes. This time point was measured as t = 0, and then time points were measured at t = 30 minutes and t = 60 minutes. The final concentration of sodium tetraborate ranged from 1 to 3 mM. An acrylic trachea model was designed with a length of 30 cm and an internal width and height of 1.6 cm. The trachea model was in the form of a rectangular tube with a separate sized top to facilitate access to the mucus mimetic layer. A hermetic seal was created using a gasket and C-type clamp. A rectangular cross section was chosen to allow uniform mucus mimetic height and avoid problems associated with round tube and gravity drainage. The cross-sectional area of the trachea model was also physiologically appropriate. The end of the trachea model remained open to the atmosphere. The nebulized solution was delivered to the mucus mimic by a PARI LC Jet nebulizer and a Proneb Ultra compressor. Formulations include normal isotonic 0.9% saline (VWR) and 100 mg / mL
Sympatec HELOS/KF レーザー回折式の粒子サイズ測定器を用いて作成した粘液模倣物のバイオエアロゾルのサイズを測定した。回折した粒子のサイズを決めるためにフラウンホーファー法を用いた。HELOSは0.25〜87.5μmの測定範囲を可能にするR2サブミクロンのウィンドウモジュール(R2 submicron window module)を備えていた。「咳」実験の前に、気管モデルの末端をレーザービームから3cm以下の位置に調節した。さらに、気管モデルの底部をサポートジャッキ及び水準器を用いて2.2mmレーザービームに一列に揃えた。慣性サイクロン(inertial cyclone)に続いてHEPAフィルターに接続されている電気掃除機を用いて回折ビームを通過させた後、分散したバイオエアロゾルを回収した。各々の実行前に、レーザーを5秒間、周囲条件に照らし合わせた。特定のトリガ条件の光学濃度(Copt)≧0.2%の後に測定を開始し、Copt≦0.2%になった2秒後に停止した。Sympatec WINDOX ソフトウェアを用いて、粒径(体積)に対する累積及び密度分布グラフを作成した。
The size of the bioaerosol of the mucus mimic prepared using a Sympatec HELOS / KF laser diffraction particle size measuring device was measured. The Fraunhofer method was used to determine the size of the diffracted particles. HELOS was equipped with an R2 submicron window module that allowed a measurement range of 0.25-87.5 μm. Prior to the “cough” experiment, the end of the trachea model was adjusted to a
空気の二相の爆発からなる、典型的な咳のプロフィールを、粘液模倣物の1.5mmの層上に通した。最初の空気流は30〜50msの間、流速約12L/sを有した。2番目の相は、200〜500ms間続いた後、急速に減衰した。 A typical cough profile consisting of a two-phase explosion of air was passed over a 1.5 mm layer of mucus mimic. The initial air flow had a flow rate of about 12 L / s for 30-50 ms. The second phase decayed rapidly after lasting 200-500 ms.
乱されていない粘液模倣物の場合の、3回の咳の後のバイオエアロゾル粒子濃度を、経時的に測定した(図3A、3B及び3C)、更に生理食塩水を送達した場合(図3A、3B及び3C)及び界面活性剤を送達した場合(示さず)も測定した。乱されていない場合、バイオエアロゾルの粒径は、メジアン径約400ナノメートルで時間と共に一定のままであった。生理食塩水の添加後、バイオエアロゾル粒径は1ミクロン(t=0)(図3A)から約60ミクロン(t=30分)(図3B)まで大きくなった後、30ミクロンに減少する(t=60分)(図3C)。 In the case of an undisturbed mucus mimetic, the bioaerosol particle concentration after 3 coughs was measured over time (FIGS. 3A, 3B and 3C) and when saline was delivered (FIG. 3A, 3B and 3C) and when the surfactant was delivered (not shown) were also measured. When undisturbed, the bioaerosol particle size remained constant over time with a median diameter of about 400 nanometers. After the addition of saline, the bioaerosol particle size increases from 1 micron (t = 0) (FIG. 3A) to about 60 microns (t = 30 minutes) (FIG. 3B) and then decreases to 30 microns (t = 60 minutes) (FIG. 3C).
インビトロでのこれらの結果は、粘液層へ送達された生理食塩水が、おそらく表面張力の増加により、崩壊時に粒径の大幅な増大をもたらすことを示す。インビボでの結果が示すように、液滴の大きさが大きいほど口から出にくい。従って、溶液の送達は吐出される粒子の数を有意に減らすのに役立つ。 These results in vitro indicate that saline delivered to the mucus layer results in a significant increase in particle size upon disintegration, presumably due to increased surface tension. As the in vivo results show, the larger the droplet size, the less likely it will come out of the mouth. Thus, delivery of the solution helps to significantly reduce the number of ejected particles.
(ヒトでの検討における吐出されるエアロゾル粒子の減少)
吐出されるエアロゾル粒子生成の概念実証の検討を、12名の健康な対象を用いて行った。検討の目的は、(1)吐出されたバイオエアロゾル粒子の性質(粒径分布及び数)を決定すること;(2)吐出された粒子を正確に計数するのに十分な感度のある装置の有用性を確認すること;(3)健康な肺から吐出された粒子のベースライン粒子数を評価すること;及び(4)吐出粒子数の抑制における体外から投与された2種類の治療用エアロゾルの効果を測定すること、であった。異なる粒子検知器で実験を行って健康なヒト対象の1リットルあたりの平均粒子及び平均粒径を測定した。粒子を含まない空気の吸気の後に、健康な対象は1リットルあたり1〜5個程度の粒子(平均サイズは直径200〜400nm)を吐出した。対象ごとに粒子の数に有意な変動が起こり、一部の対象は1リットルあたり30,000個もの粒子(この場合も、主にサブミクロンの粒径の粒子)を吐出する。サブミクロンの大きさの粒子を正確に計数するために十分な感度をもつ装置を設計し、組み立てた。装置のLASER部分を製造業者の手順に従って較正した(Climet Instruments Company, Redlands, CA)。この装置は150〜500nmの範囲の粒子を1粒子/リットルの感度で正確に測定した。一連のフィルターが全てのバックグラウンドの粒子ノイズを除去した。
(Reduction of aerosol particles discharged in human studies)
A proof of concept for generating aerosol particles to be ejected was examined using 12 healthy subjects. The objectives of the study are (1) determining the nature (particle size distribution and number) of the ejected bioaerosol particles; (2) the availability of a device that is sensitive enough to accurately count the ejected particles. Confirming sex; (3) evaluating the baseline particle count of particles ejected from healthy lungs; and (4) the effect of two types of therapeutic aerosols administered from outside the body in controlling the number of ejected particles. Was to measure. Experiments with different particle detectors were performed to determine the average particles and average particle size per liter of a healthy human subject. After inhalation of air without particles, healthy subjects ejected around 1-5 particles per liter (average size 200-400 nm in diameter). There is a significant variation in the number of particles from object to object, and some objects eject as many as 30,000 particles per liter (again, particles of submicron size in this case). A device with sufficient sensitivity to accurately count submicron sized particles was designed and assembled. The LASER portion of the instrument was calibrated according to the manufacturer's procedure (Climet Instruments Company, Redlands, CA). This instrument accurately measured particles in the range of 150-500 nm with a sensitivity of 1 particle / liter. A series of filters removed all background particle noise.
IRB承認のプロトコールに従って、12名の健康な対象を本検討に登録した。対象患者の基準は、良好な健康状態、年齢18〜65歳、正常な肺機能(FEV1予測値>80%)、インフォームドコンセント及び測定を受ける能力であった。除外基準は、重大な肺疾患(例えば喘息、COPD、嚢胞性線維症)、心疾患、気道の急性若しくは慢性感染症の存在又は病歴、及び妊娠又は授乳中の女性であった。1名の個体は、投薬計画を完全に終えることができなかったので、データ分析から除外した。 Twelve healthy subjects were enrolled in this study according to the IRB approved protocol. The criteria for the subject patients were good health, age 18-65 years, normal lung function (FEV 1 predictive value> 80%), informed consent and ability to receive measurements. Exclusion criteria were serious lung disease (eg, asthma, COPD, cystic fibrosis), heart disease, presence or history of acute or chronic infection of the respiratory tract, and pregnant or lactating women. One individual was excluded from the data analysis because the dosing schedule could not be completed completely.
完全な健康診察の後、対象を無作為に2群:最初にプロトタイプ製剤1を投与される群及びプロトタイプ製剤2を投与される群に分けた。装置の2分間の「洗い流し」時間の後に、吐出粒子生成のベースラインを測定した。2分間の平均から導かれた1分あたりの数で2分間の評価を行った。ベースライン測定の後、市販の水性ネブライザー(Pari Respiratory Equipment, Starnberg, Germany)を用いて、6分間にわたりプロトタイプ製剤を投与した。製剤1は、等張食塩水溶液で構成された。製剤2は、等張食塩水溶媒中に懸濁したリン脂質の組合せで構成された。投与後、吐出された粒子数を単回投与の5分、30分、1時間、2時間、及び3時間後に評価した。
After a complete medical examination, subjects were randomly divided into two groups: the group that received
図4Aに示されるように、対象間でかなりの変動性がベースライン粒子数に見出された。示されたデータはテストエアロゾルのうちの1種類の投与の前にとられた測定値である。このベースライン吐出粒子の結果は、吐出されたエアロゾルの「強力な産生者」の存在を指摘する。本検討において、「強力な産生者」とは、ベースライン測定で1,000個の粒子/リットルより多くの粒子を吐出する対象として定義された。図4Bは、製剤1を投与される対象に関する個々の粒子数を示す。データは体外から適用される単一製剤のエアロゾルが吐出される粒子数を抑制できることを示す。
As shown in FIG. 4A, significant variability between subjects was found in the baseline particle number. The data shown are measurements taken prior to administration of one of the test aerosols. The baseline ejected particle results point to the existence of a “strong producer” of the ejected aerosol. In this study, “strong producers” were defined as subjects that ejected more than 1,000 particles / liter at baseline measurement. FIG. 4B shows the number of individual particles for the
図5Aは、この群中のベースラインに見出された2名の「強力な産生者」へのプロトタイプ製剤1の効果を示す。これらのデータは、プロトタイプ製剤が強力な産生者に顕著な効果を及ぼし得ることを示す。
FIG. 5A shows the effect of
類似の結果が製剤2の送達で見出された。図5Bは、2つの治療群で確認された「強力な産生者」の累積吐出粒子数の(ベースラインに対する)変化パーセントをまとめている。
Similar results were found with the delivery of
この検討の結果は、レーザー検出システムを用いて吐出された粒子を正確に測定することができること、これらの粒子が主に直径1ミクロン未満であること、及びこれらの粒子の数が対象ごとによって大幅に変化することを実証する。「強力に産生する」対象は、肺の内側を覆う流動体の表面の物理的性質を変更するエアロゾルの送達に最も顕著に応答した。このような強力な産生者は、感染した患者の集団における病原体の流出及び伝達に大きな責任を負うことになりかねない。これらのデータも、比較的簡便で安全な、体外から投与されるエアロゾル製剤を用いてエアロゾル吐出を抑制することが実際的であることを実証する。 The result of this study is that it is possible to accurately measure ejected particles using a laser detection system, that these particles are primarily less than 1 micron in diameter, and that the number of these particles varies greatly from subject to subject. Demonstrate that “Strongly producing” subjects responded most significantly to the delivery of aerosols that alter the physical properties of the surface of the fluid lining the lungs. Such powerful producers can be largely responsible for the efflux and transmission of pathogens in the population of infected patients. These data also demonstrate that it is practical to suppress aerosol ejection using a relatively simple and safe aerosol formulation administered from outside the body.
(大型動物における検討)
7頭のホルスタイン雄子牛を麻酔し、挿管し、さらに光学的レーザー係数によりベースライン粒子吐出について選別した。その後、動物は未処置(偽処置)とするか、又は3つの用量(1.8分、6.0分又は12.0分)のうちの1つで生理食塩水の噴霧されたエアロゾルで処理した。偽の投薬の間、動物は等張食塩水溶液の投薬量が投与される場合と同じように処理した。1日につき1頭の動物に投薬し、曝露時間を通じてネブライザーの用量を無作為化した(投薬スケジュールについては表3を参照されたい)。各動物に検討の期間中に全ての用量を投与するよう計画した。各用量の投与後、吐出された粒子数を180分の間の別々の時点(0、15、30、45、60、90、120)でモニターした。
(Examination in large animals)
Seven Holstein calves were anesthetized, intubated, and further screened for baseline particle ejection by optical laser coefficient. Thereafter, the animals are left untreated (sham treatment) or treated with a nebulized aerosol of saline at one of three doses (1.8 min, 6.0 min or 12.0 min). did. During sham dosing, animals were treated as if a dose of isotonic saline solution was administered. One animal was dosed per day and the nebulizer dose was randomized throughout the exposure time (see Table 3 for dosing schedule). Each animal was planned to receive all doses during the study period. After administration of each dose, the number of ejected particles was monitored at separate time points (0, 15, 30, 45, 60, 90, 120) for 180 minutes.
本検討に含めた動物の曝露マトリックスを表3に示す。投薬は57日間にわたって、投薬は少なくとも7日の間を空けて行われた。投薬期間中少なくとも1回、各動物(n=7)に各用量を投与したが、1頭の6.0分用量(動物番号1736を参照されたい)及び1頭の12.0分用量(動物番号1735を参照されたい)の脱落は例外であった。これらの2例はベンチレータ及び/又は麻酔装置の予期せぬ問題のために排除された。 The animal exposure matrix included in this study is shown in Table 3. Dosing was over 57 days with dosing for at least 7 days. Each animal (n = 7) was administered each dose at least once during the dosing period, with one 6.0 minute dose (see animal number 1736) and one 12.0 minute dose (animals). The omission of (see number 1735) was an exception. These two cases were eliminated due to unexpected problems with the ventilator and / or anesthesia device.
(結果)
図6Aは、偽の投薬を受けた後の各動物に関する経時的な粒子数を示す。各時点は一般に少なくとも3回の粒子数測定の平均を表す。図6Aのデータは、特定の個体の動物が本質的に他者よりも多くの粒子を産生する(「スーパースプレッダー」)ことを示す。さらに、このデータは評価期間を通して、静止状態で呼吸する麻酔動物が比較的安定した吐出粒子産出を維持していることを示す(例えば、動物番号1731、1735、1738、1739及び1741を参照されたい)。
(result)
FIG. 6A shows the number of particles over time for each animal after receiving a sham dose. Each time point generally represents an average of at least 3 particle count measurements. The data in FIG. 6A shows that an animal of a particular individual produces essentially more particles than the others (“super spreader”). Furthermore, this data shows that anesthetized animals breathing in a stationary state maintain a relatively stable exhaled particle production throughout the evaluation period (see, eg,
図6Bは、各処置の後に吐出された粒子数の経時的な平均変化パーセントを表す。各データポイントは処置群からの6〜7測定値の平均を表す。全ての動物は処置後180分でベースラインに戻った。このデータから、6.0分の処置期間が処置後少なくとも150分間の粒子の吐出を防ぐために適正な用量をもたらすことが示唆される。その他の処置はエアロゾル吐出の効果的で持続的な抑制をもたらすためには短すぎるか長すぎるように思われる。
FIG. 6B represents the average percent change over time in the number of particles dispensed after each treatment. Each data point represents the average of 6-7 measurements from the treatment group. All animals returned to
(ヒト検討における吐出されるエアロゾル粒子の減少)
4名の健康な成人の検討において、吐出される粒子の数を減少させるための製剤での処置の前及び後に、図2に図解されるものに類似の装置を用いて粒子数を測定した。処置には、0.9%のNaCl溶液中に1.29重量%のCaCl2を含有する製剤の、Pari LC+ジェットネブライザーからの6分間の吸入が含まれた。処置前並びに処置終了後10分、1時間、2時間、4時間及び6時間の時点で吐出される粒子を測定した。肺から周辺にある粒子を2分間洗い出した直後の3分のテスト時間の間、直径0.3μmよりも大きな粒子の全計数率を、図2に図解されるものに類似の装置を用いて測定した。装置には、Climet CI−500B光学的粒子計数器が含まれた。この装置は、300〜2500nmの範囲の粒子を正確に測定した。一連のフィルターにより、全てのバックグラウンド粒子ノイズを除去した。
(Reduction of aerosol particles discharged in human studies)
In a study of 4 healthy adults, the number of particles was measured using a device similar to that illustrated in FIG. 2 before and after treatment with a formulation to reduce the number of particles ejected. Treatment included a 6 minute inhalation from a Pari LC + jet nebulizer with a formulation containing 1.29 wt% CaCl 2 in 0.9% NaCl solution. Particles ejected before treatment and at 10 minutes, 1 hour, 2 hours, 4 hours and 6 hours after the end of treatment were measured. During a 3 minute test period immediately after washing out the surrounding particles from the lung for 2 minutes, the total count rate of particles larger than 0.3 μm in diameter is measured using a device similar to that illustrated in FIG. did. The instrument included a Climate CI-500B optical particle counter. This instrument accurately measured particles in the 300-2500 nm range. A series of filters removed all background particle noise.
図7は、吸入処置が、生じた0.3μmよりも大きな粒子の粒子計数率に及ぼす効果を示す。平均計数率は、処置後6時間までの全ての時点で、処置前のベースライン計数率から減少していることが見られた。 FIG. 7 shows the effect of inhalation treatment on the particle count rate of the resulting particles larger than 0.3 μm. The average count rate was seen to decrease from the baseline count rate before treatment at all time points up to 6 hours after treatment.
(ヒト検討における吐出されたエアロゾル粒子の特徴付け)
2つの個別の検討において、安静呼吸の間に生じた粒子の粒度分布及び粒子の数を、図2に図解されるものに類似の測定システムを用いて、580名の成人及び97名の子供において測定した。
(Characteristics of ejected aerosol particles in human studies)
In two separate studies, the particle size distribution and number of particles generated during rest breathing were measured in 580 adults and 97 children using a measurement system similar to that illustrated in FIG. It was measured.
両方の検討のため、測定システムには、テスト中の患者の流速を測定するためのFleisch型呼気流速計(モデル番号1、Phipps and Bird, Richmond VA)及び0.3〜25μmの範囲の粒子数及び粒度分布を測定するための光学的粒子計数器(Climet Model CI-500B, Climet Instruments Company, Redlands, CA)を含めた。粒子を含まない空気の呼吸での2分間の洗い出し後、3分のテスト間隔の間、粒子計数率を測定した。
For both studies, the measurement system includes a Fleisch-type expiratory flow meter (
実施例2の小規模の検討に類似する、大きな対象間の変動性が、双方の検討の吐出された粒子の数に見られた。成人の検討では、母集団の26%が1分当たり10,000個より多くの粒子を産生する「強力な産生者」に分類され、検討で測定された粒子の94%の割合を占めた。1分あたりのカウント数は大体5桁に及んだ。 Large inter-object variability, similar to the small study in Example 2, was found in the number of ejected particles in both studies. In adult studies, 26% of the population was classified as “strong producers” producing more than 10,000 particles per minute, accounting for 94% of the particles measured in the study. The number of counts per minute was roughly 5 digits.
子供における吐出される粒子生成の検討では、母集団の12%が同じ判定基準で「強力な産生者」に分類され、生じた全粒子の86%の割合を占めた。この場合も、1分あたりの粒子数は大体5桁に及んだ。 In the study of ejected particle production in children, 12% of the population was classified as “strong producers” by the same criteria, accounting for 86% of the total particles produced. Again, the number of particles per minute reached roughly 5 orders of magnitude.
Claims (26)
双方向フィルター(14)、
分岐したコネクタ(18)、
低抵抗性の一方向弁(16)、
粒子計数器(20)、
ガス流量計(22)、及び
コンピュータ(30)を含有し、
ここに於いて、マウスピース(12)の出口(13)は分岐したコネクタ(18)に接続されており、当該分岐したコネクタ(18)はフィルター(14)及び一方向弁(16)に接続されており、当該フィルターの他端はガス流量計(22)に接続されており、当該ガス流量計(22)に一端が周囲環境に曝されており、粒子計数器(20)は一方向弁(16)に接続されており、そして、
当該粒子計数器(20)は、安定したサンプル流速で作動するものであり、粒子計数器(20)は、粒子計数器(20)からのデータがコンピュータ(30)へ送られることが可能となる形でコンピュータ(30)に接続されている、
ことを含んでなる、個体において粒子吐出を測定するための装置(10)。Mouthpiece (12),
Bidirectional filter (14),
Branched connector (18),
Low resistance one-way valve (16),
Particle counter (20),
A gas flow meter (22) and a computer (30),
Here, the outlet (13) of the mouthpiece (12) is connected to a branched connector (18), and the branched connector (18) is connected to a filter (14) and a one-way valve (16). The other end of the filter is connected to a gas flow meter (22), one end of the filter is exposed to the surrounding environment, and the particle counter (20) is a one-way valve ( 16), and
The particle counter (20) operates at a stable sample flow rate, and the particle counter (20) allows data from the particle counter (20) to be sent to the computer (30). Connected to the computer (30) in the form of,
It comprises a, equipment for measuring the particle ejection in an individual (10).
差圧変換器(24)に接続されていて、シグナルを増幅し、シグナルをコンピュータ(30)へ送ることができるシグナルコンディショナ(26)
を更に含んでなる、請求項1から11のいずれかに記載の装置(10)。A differential pressure transducer (24) capable of measuring the pressure drop across the flow meter, and connected to the differential pressure transducer (24) to amplify the signal and send the signal to the computer (30) Signal conditioner (26)
The device (10) according to any of the preceding claims, further comprising:
マウスピース(12)、
双方向フィルター(14)、
分岐したコネクタ(18)、
低抵抗性の一方向弁(16)、
粒子計数器(20)、
ガス流量計(22)、及び
コンピュータ(30)を含有し、
ここにおいて、マウスピース(12)の出口(13)は分岐したコネクタ(18)に接続されており、当該分岐したコネクタ(18)はフィルター(14)及び一方向弁(16)に接続されており、当該フィルターの他端はガス流量計(22)に接続されており、当該ガス流量計(22)に一端が周囲環境に曝されており、粒子計数器(20)は一方向弁(16)に接続されており、そして、
当該粒子計数器(20)は、安定したサンプル流速で作動するものであり、粒子計数器(20)はコンピュータ(30)に接続されている、
ことを含む装置を用いて、
(i)個体の口若しくは鼻の中に、又は個体の口若しくは鼻を覆うようにマウスピース(12)を置くこと、
(ii)マウスピース(12)を経由して空気を吸入すること、ここに於ける空気は、吸入前にフィルターを経由して引き込まれる、
(iii)マウスピース(12)を経由して、一方向弁(16)へ息を吐き出すこと、
(iv)粒子計数器(20)を用いて、粒子の数及び粒子の大きさを測定すること、
(v)粒子計数器(20)からのデータを、コンピュータ(30)へ提供すること
の段階を含んでなる、
個体において粒子吐出の速度及び大きさを測定するための装置(10)を用いるための方法。The device (10) is
Mouthpiece (12),
Bidirectional filter (14),
Branched connector (18),
Low resistance one-way valve (16),
Particle counter (20),
A gas flow meter (22) and a computer (30),
Wherein the outlet (13) of the mouthpiece (12) is connected to the branch and connector (18), the branched connector (18) is connected to the filter (14) and the one-way valve (16) The other end of the filter is connected to a gas flow meter (22), one end of the filter is exposed to the surrounding environment, and the particle counter (20) is a one-way valve (16 ), And
The particle counter (20) operates at a stable sample flow rate, and the particle counter (20) is connected to a computer (30).
Using a device that includes
(I) placing the mouthpiece (12) in or over the mouth or nose of the individual;
(Ii) inhaling air via the mouthpiece (12), where the air is drawn through the filter before inhalation;
(Iii) exhale through the mouthpiece (12) to the one-way valve (16);
(Iv) using a particle counter (20) to measure the number of particles and the size of the particles;
(V) providing data from the particle counter (20) to the computer (30),
Methods for using equipment (10) for measuring the speed and size of the particles discharged in an individual.
流量計全域の圧力低下を測定することができる差圧変換器(24)、及び
差圧変換器(24)に接続されていて、シグナルを増幅し、シグナルをコンピュータ(30)へ送ることができるシグナルコンディショナ(26)、
を更に含んでなる、請求項13に記載の方法。The device (10) is
A differential pressure transducer (24) capable of measuring the pressure drop across the flow meter, and connected to the differential pressure transducer (24) to amplify the signal and send the signal to the computer (30) Signal conditioner (26),
14. The method of claim 13, further comprising:
を更に含んでなる、請求項17に記載の方法。(Vi) calculating an average particle size, an average particle distribution, and an average particle generation rate;
The method of claim 17, further comprising:
を更に含んでなる、請求項18に記載の方法。(Vii) a preparation that, when administered to the mucosal lining of humans or other animals, changes the surface viscoelastic properties of the mucosal lining, the surface tension of the mucosal lining, or the volume viscosity of the mucosal lining (provided that the preparation contains a therapeutic agent) Inhaling ) , then repeating steps (i) to (vi),
The method of claim 18, further comprising:
Applications Claiming Priority (7)
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