吹入设备和方法技术

公开了一种吹入设备和使用该吹入设备的方法。该设备配备有用于以一致的自动化的方式给予可再现管内气雾剂的交互式系统。该吹入系统是有用的，特别用于与包括小鼠和大鼠在内的实验动物一起使用，并且在兽医实践中还用于经由肺部途径对小动物进行治疗。

Blowing apparatus and method

A blowing device and a method of using the same. The device is equipped with an interactive system for providing reproducible aerosol in a consistent and automated manner. The blowing system is useful, especially for the use of laboratory animals, including mice and rats, and is used in veterinary practice for the treatment of small animals through the lungs.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2013年8月5日提交的美国临时专利申请No.61/862,484的优先权，该临时专利申请的全部内容通过引用方式结合于此。
本专利技术涉及包括吹入(insufflation)设备的药物递送系统以及用于在吸入周期期间将一致的粉末递送到动物的肺部的方法。具体地，该设备配置有自动计算机化系统，该系统能够通过吹入将药物递送到例如实验动物以用于局部和/或全身给药研究。该设备实现了一致的和可再现的药物递送。本说明书中引用的所有参考文献以及它们的参考文献的全部内容通过引用方式结合于此，这些参考文献适于教导附加的或替代的细节、特征和/或技术背景。
技术介绍
肺部途径给药用于将药品递送至肺部内以治疗局部疾病或者实现全身性吸收。对于局部治疗而言，药物可以直接递送到化合物能够发挥作用的需要的部位。递送至肺部的最新药物被设计为对肺组织有效果。用于肺部递送的药物的示例包括血管扩张剂、表面活性剂、化疗剂或者用于流感或其它呼吸道疾病的流感疫苗，以用于治疗包括哮喘、COPD、囊性纤维化和肺部感染的疾病。肺部给药使得能够快速治疗这些慢性疾病和急性疾病。用于治疗诸如哮喘的肺部疾病的药物制剂可以通过若干方法提供，这些方法包括使用喷雾器(诸如使用治疗)，使用计量吸入器(诸如)和干粉吸入器(诸如ADVAIRPULMICORT)。包括诸如基因治疗中的核苷酸药物的生物制品在内的其它类型的治疗也已经提供给肺部，以例如用于囊性纤维化的基因治疗，其中，表达有效腺苷脱氨酶的逆转录病毒载体给予至肺部。目前，用于利用生物制品治疗全身性疾病的制剂主要通过可注射组合物得到。已经使用了用于胰岛素的肺吸入和全身递送的干粉组合物(包括和)。在期望全身性吸收的情况下，肺部的大的表面积、其薄的壁结构并且其局部靠近全身循环是有利的。由于活性剂在肠道中易于酶失活或者酶降解，所以将药物递送至肺部比口服活性剂(诸如蛋白质和肽)更具优势。此外，通过肺部吸收而进入全身循环更有效地绕过肝脏、到达靶组织，其中，肝脏是通过注射和其它给药途径递送的大多数药物的代谢作用部位。用于通过肺部递送许多其它组合物(从肽和蛋白质到小分子)以用于全身性给药的能力往往需要根据所使用的递送系统进行大量的研究和方法。对于肺部递送而言，药品通常配制成液体或干粉形式，使得它们可以被雾化并被患者吸入。通过递送装置(诸如吸入器、喷雾器和雾化器等，其将有效载荷量的液体或干粉制剂转换成可吸入分散体)来实现雾化。该分散体由用于穿过呼吸道并沉积在肺部中的适当的小颗粒组成。太大的颗粒带来过大的惯性、冲击喉咙的后部并且被吞咽。太小的颗粒能够被呼出并且不会在肺中沉积。对药物制剂的早期开发工作往往需要非临床试验。这可能涉及到小动物(包括小鼠、大鼠和其它啮齿动物)，其中，在发展成对大动物和人类给药研究之前，可以对药物递送、暴露和所取得的效果进行研究。可以使用动物模型来评估药动学和伴随有不良反应的药效学效果，以帮助发展或制止候选药物制剂的开发。因此，当评估潜在药物时，所试验的制剂的递送的一致性是极为重要的，以更精确地确保在人类中所预想的递送。例如，如果意图使用吸入器连同干粉制剂在单次吸入中递送药物，那么小动物试验将近似于在人类中预想的方法。用于评估用于肺部递送的药物的递送和疗效的当前模型方法包括液体滴注或干粉吹入。这些方法已被研究人员开发，以使得候选药物制剂能够直接放置到肺部内。所述方法涉及诸如PennCenturyDP-4等的注射器状系统，其中使用细长钝头插管、干粉腔室和注射器将腔室中的内容物散布至动物的肺部中。为了进行吹入，将动物轻度麻醉并且对动物进行插管，以使得装置插管经过声带插入恰好在隆突之前的气管中，其中，气管分支通向支气管。通常情况下，喉镜用于在插入步骤期间帮助研究人员引导插管。然后压下注射筒以迫使内容物(液体、悬浮液或粉末)排出腔室、排到插管下方并且进入到动物的肺部内。根据动物的种类将粉末从吹入器排出的空气量通常在1.0ml至5.0ml之间。使用这种装备，粉末腔室内的阀特征防止空气流动和相继雾化直至达到最小阈值压力。因此，研究人员在启动期间施加显著的手动力压迫注射器筒，从而使用最小的空气体积来雾化腔室中的内容物。上述技术遇到两个主要的挑战。第一个挑战是在呼吸循环期间定时递送药物。在呼出期间将粉末排放到动物中导致次优递送，这是由于内容物能被吹回并且不递送给试验受试者。随着粉末递送，粉末吹回情况导致呼出药物，这使得不能评估药物递送的数量并且混淆由药物产生的任何可测量的效果。在呼吸速率高和/或肺活量小的动物中(例如，在每分钟通常呼吸90次的小鼠中)，难以通过人工排出粉末或液体来避免吹回。第二个挑战是重复性和/或一致性。当前技术需要最小压力来分散药物制剂。装置允许影响分散的质量和一致性的最小压力以上的压力范围。使用最小所需压力产生的气流可能会产生具有大粒径的、不能被深度吸入到肺部中的气雾排放。由于惯性力变得太大，大尺寸防止深度前进至肺部中，从而迫使载药颗粒进入到肺部的上气道分支中。相反，使用较大施加压力产生的气流可以产生具有更高质量的气雾排放。这些喷出的气雾剂内的粒径可能会减小，并且因此将更加可能更深地沉积在肺部中。也难以克服一致性对所施加的注射器柱塞压力的依赖性。滴注和/或吹入研究通常涉及多个动物，如果手动执行这些步骤，这可能导致不同动物之间的药物递送发生变化。药物递送中变化的来源使得更难以解释药物效果的评估。在实验期间，配药的可再现性要求递送给对象的药物制剂具有一致性和可再现性的结果。因此，本专利技术人认为有必要设计和制造设备、系统和方法来克服目前使用的标准设备和步骤中所遇到的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种包括设备的药物输送系统，并且公开了用于将包括雾化颗粒的药物组合物递送至肺部的方法。该设备包括以下构造的装置：该装置构造成用于测量和记录动物的呼吸循环，确定呼吸循环的区间，并且在与动物呼吸相关的预定区间(具体地，在吸入期间)递送气雾剂(aerosol)。该设备可以包括选自多种传感器的一个或多个传感器，包括但不限于加速度计、麦克风、应变仪和换能器。在一个实施例中，特定于传感器的计算机算法继而可以对动物呼吸模式进行表征和定量，并且判定何时触发吹入以便与自然吸入动作同步地进行递送。在一个实施例中，剂量组合物的递送还可以与呼吸循环的吸入之前或者吸入期间的不同部分相同步。还可以检查吸入的持续时间，并可以评估吸入的持续时间以确定相对于吸入开始和结束的递送范围。在一个实施例中，主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种药物递送系统，其包括：气泵，其与螺线管相适应；药物递送装置，其适应于所述气泵并且包括插管和用于容纳药物组合物的腔室；至少一个传感器，其用于检测被麻醉动物的呼吸循环；数据采集板，其包括用于分析和传输来自一个或多个传感器的信号并判定和显示动物呼吸模式的可执行算法，其中，所述可执行算法包括用于在所述被麻醉动物的呼吸循环的预定区间致动所述螺线管的指令。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.05 US 61/862,4841.一种药物递送系统，其包括：
气泵，其与螺线管相适应；
药物递送装置，其适应于所述气泵并且包括插管和用于容纳药物组合物的腔室；
至少一个传感器，其用于检测被麻醉动物的呼吸循环；
数据采集板，其包括用于分析和传输来自一个或多个传感器的信号并判定和显示动物
呼吸模式的可执行算法，其中，所述可执行算法包括用于在所述被麻醉动物的呼吸循环的
预定区间致动所述螺线管的指令。
2.如权利要求1所述的系统，包括配置成检测动物呼吸的第二传感器。
3.如上述任一项权利要求所述的系统，其中，所述至少一个传感器为加速度计、麦克
风、热敏电阻和/或换能器。
4.如上述任一项权利要求所述的系统，其中，所述至少一个传感器为麦克风。
5.一种设备，其包括：
第一装置，其包括平台，所述平台包括动物定位区，所述动物定位区包括可调拉带，所
述可调拉带具有至少一个传感器，所述至少一个传感器检测因呼吸而产生的动物腹部和/
或胸部的扩张，生成输入信号并将所述输入信号传送到微处理器以进行分析；
第二装置，其包括螺线管、注射泵和粉末贮存器；其中，所述螺线管由板载中继输出系
统致动以对所述注射泵进行加压；并且其中，所述第二装置还包括计算机接口，所述计算机
接口还包括可编程算法，所述可编程算法检测、分析和发送动物呼吸模式的指令，并致动所
述螺线管从而在吸入期间的预定区间对所述注射泵进行加压。
6.如权利要求5所述的设备，还包括用于固定所述平台的安装机构。
7.如权利要求6所述的设备，其中，所述第一装置还包括第二传感器，所述第二传感器
配置成检测动物呼吸。
8.如上述任一项权利要求所...

【专利技术属性】
技术研发人员：班诺特·阿达莫，布伦丹·F·劳伦茨，查得·C·斯穆尼，
申请(专利权)人：曼金德公司，
类型：发明
国别省市：美国;US