JP5646341B2 - 空気流５３７中に粉末を混入させる投薬器ならびに方法 - Google Patents

Description

本発明は、キャビティ内に収容された薬剤粉末を空気流中に混入（取込）させる方法に関する。本発明は、粉末収容キャビティを備える医用投薬器にも関する。

肺に粉末化薬剤を投与する多くのデバイスが存在し、それらは圧縮ガス、例えば空気、または液化ガス推進体等の推進体を用いて薬剤を投与し分散させている。肺へ粉末化薬剤を投与する幾つかの周知の呼気作動吸入デバイスもまた存在し、それらは薬剤を吸入する吸い口を有している。英国特許第１５２１０００号、同第１５２００６２号、同第１４７２６５０号、同第１５０２１５０号明細書はより複雑なデバイスを開示しており、それらは完包カプセルをデバイス内に挿入し、かくして吸入前の薬剤の流出が皆無となるよう保証しており、薬剤へのアクセスは投与デバイス内部でカプセルに穴を穿つかそれを半分に切断することで得られる。吸入時に、空気はカプセル内へ流入しまたは流動し、その内部の粉末が空気流内へ放出され、口へ向かって流れる。

米国特許第４２１０１４０号明細書は、カプセル半体を引きちぎり、吸入により生ずる空気流内への混入に適した位置へ薬剤を一掃して排出することにより粉末化薬剤へのアクセスが得られるデバイスを開示している。

米国特許第６，６５５，３８１号明細書は、呼気作動乾燥粉末吸入器用に精確な薬剤服用量を一貫して供給する事前計量済み服用量組立体に関するものである。この組立体は、呼気作動乾燥粉末吸入器の渦巻きチャンバの乾燥粉末供給ポートへ空気を供給する乾燥粉末給送流路を形成するキャップと、事前計量済み服用量の乾燥粉末を保持する複数の貯槽を含むマガジンとを含んでいる。マガジンとキャップの一方は、キャップの給送流路内に貯槽を逐次位置決めすべく、マガジンとキャップの他方に対し可動とされている。吸入器の流出ポートにおいて呼気により誘発された低圧が組立体の乾燥粉末給送流路を介して乾燥粉末供給口内への空気流を生じ、これが吸入器を使用する患者による吸入に合わせ流路内に位置する貯槽から乾燥粉末を混入させる。流路には貯槽によって流路内にベンチュリ管が配設されていて、貯槽を介する流れを生成してそこから粉末を運び出す。

多数の先行技術デバイスがあったとしても、簡単でしかも効率的な肺の胞状領域内への粉末化薬剤の投与を提供することは望ましい筈である。事実、肺の胞状領域内へ投与する前に、薬剤粉末を効率的に脱凝集解体できるようにすることが望ましい筈である。先行技術における脱凝集解体を可能にする前述の方法に加え、振動や震動または流路内への代替障害物の配設等により脱凝集解体を可能にする様々な方法が存在する。相当量の粉末粒子を所望の寸法および重量に従って作成する脱凝集解体を追求することは、当たり前のことである。これは、しばしば粉末粒子の分粒と呼ばれる。これらの従来技術の脱凝集解体デバイスは、下流側の流路の汚染に帰着することがあり、何故なら薬剤粉末が例えば幾つかの代替的障害物によりデバイスの下流域に堆積することがあるからである。無論、不正確な量の薬剤粉末の投与リスクを低減しまたは排除することが望ましい。よって、デバイス内での粉末残留を包括的に低減することが望ましい。

上記目的は、添付特許請求の範囲に規定する方法ならびに投薬器を提供することにより達成される。

本発明は、粉末収容キャビティ内への渦流の形成が迂回空気流中への粉末の混入に寄与するとの洞察に基づくものである。本発明は、形成された渦流がキャビティ内の粉末の脱凝集解体に寄与するとの洞察にも基づくものである。この種の渦流が実際の迂回空気流によって生成できることが、分かっている。本発明はさらに、実質２次元の回転方向ではなく３次元の回転方向を示す１以上の渦流を供給することから混入が恩恵を受けるとの洞察に基づくものである。キャビティ内で前後に躍動するこの種の渦流が、キャビティの上流でキャビティを迂回する空気流の流動パターンを制御することで得られることが分かっている。特に、キャビティ開口を迂回し、（比較的小型の渦を示すかまたは渦が皆無の流動パターンに比べ）比較的大型の渦を示す流動パターンを有する空気流が、キャビティからの粉末を比較的良好に取り込む渦流をキャビティ内に生成することが分かっている。

用語「渦」と「渦流」または「複数の渦」と「複数の渦流」との間には語義上の差異は皆無であるが、本出願では、混乱を避けるため、用語「渦」と「複数の渦」はキャビティ外部の空気の動きを記述するときに用い、用語「渦流」と「複数の渦流」はキャビティ内部の空気の動きを記述するときに用いる。

本発明の第１の態様によれば、キャビティ開口を有するキャビティに収容された薬剤粉末を空気流中に混入させる方法が提供される。本方法は、
−キャビティ開口に沿ってキャビティ外部を空気流が通過するよう供給するステップで、供給された空気流が最初は第１の流動パターンを有するステップと、
−前記供給された第１の流動パターンをキャビティ開口の上流で第１の流動パターンよりも大型の渦を有する第２の流動パターンへ変化させるステップと、
−キャビティ開口に沿って、前記第２の流動パターンを有する空気流を通過させ、それによって該空気流中への粉末の混入に寄与する渦流をキャビティ内に生成するステップとを含む。

渦流は、渦が皆無かまたは比較的小型の渦を有する空気流をキャビティ内に生成することができ、この種の空気流は平均してかなり対称的な速度分布と流動パターンとを有するものと見なすことができる。この種の空気流により生成される渦流は、主に２次元の回転方向を有し、すなわち渦流がその周りを回転する幾何軸が主に一方向に制限されることになる。前記幾何軸は一般に迂回空気流の方向に垂直に延在することになるが、迂回空気流の方向と平行な平面に閉じ込められることになる。

しかしながら、比較的大型の渦を有する迂回空気流（この空気流は非対称的な速度分布と流動パターンを有するものと見なされる）を供給することで、乱流空気流が生成渦流をキャビティ内で前後に動かすことになる。よって、渦流はこの渦流の幾何軸の延長線が幾つかの方向に変化するようになるときに様々な角度に傾斜することになる。この流は、キャビティのより多くの部分に達する可能性があり、それによって主に一方向に延びる幾何軸を有する前記の渦流に比べ迂回空気流中に混入する粉末の量を増大させることになる。

本発明の少なくとも１つの例示実施形態によれば、（前記第１の流動パターンよりも大型の渦を有する）前記第２の流動パターンへの変化は、キャビティ上流の流路内に配置した障害物によって達成される。空気流は、障害物を巻いて通過する。障害物は、三角形や矩形および／または他の多角形の面により形成される多面体の形を有するような固形物体の形をとらせることができる。代替的には、障害物に筒状体の形のような湾曲面や丸い面を持たせることができる。Ｕ形状やＶ形状等の他の形もまた、考えうる。障害物は主流動方向に対し中心を置くことができるが、代替的には中心を外して配置することもできる。キャビティの上流位置は、キャビティ通過時に大型の渦を有する第２の流動パターンを形成し維持できる限り、キャビティから遠ざかったりまたは近づいたり、その両方となろう。主流動方向に垂直に、障害物に例えば流路の断面積の約５〜２５％、相応しくは約５〜１５％の如く約５〜２０％の断面積を持たせることができる。

障害物は通過空気流によって殆ど影響されず、よって静止したままにできるが、これを可撓体として構成し成形するか、または可撓性材料で作成し、空気流が障害物を震動させ、これが片や空気流内に振動を生み出すようにできる。

第１の初期流動パターンはある程度小型の渦で構成することができ、そうした場合それは真の層流を示さない。それにも拘わらず、障害物は識別可能な流動パターンの変化を引き起こすことになる。障害物下流にはより大型の渦が存在することになり、速度分布は障害物上流よりも非対称的となることになる。したがって、障害物は乱流促進体および／または流路内の非対称性作成（または対称性破壊）物体と見なすことができる。さらに、キャビティ上流に配設された障害物は（障害物が皆無である場合に比べ）キャビティ内の渦流の挙動を変化させるため、障害物は渦流制御の象徴的存在としても見なされる。

上記のことから、第２の流動パターンを有し、キャビティ開口を迂回する空気流がキャビティから迂回空気流中への粉末の混入に対し積極的な効力を有することになることは、ここに明らかにしておかねばならない。これは、キャビティの大部分へ達する震動渦流に起因するものである。しかしながら、キャビティ開口を形成する縁に平行に導かれるのではなく、キャビティ内へ噴流として導かれる空気流にとって、前記噴流が前記第１の流動パターンを持とうが、または前記第２の流動パターンを持とうが、たいした差異とはならない筈である。これは、通過空気流がキャビティ内の生成渦流に対し有する効力に反し、キャビティ内へ導入される噴流の場合、噴流自体が主要な一掃排出効力を有する筈であり、どのような乱流もその僅かな役割しか果たさない筈だからである。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、空気流の速度と障害物の寸法ならびに形状は障害物の下流にフォンカルマン渦を生成するよう構成される。フォンカルマン渦は、キャビティ内の大きな領域に影響を及ぼし、それによってキャビティ内に実質２次元の渦流運動が存在するときよりもキャビティからより多量の粉末が混入できるようにする変動渦を発生させることが分かっている。障害物の摩擦力が空気流を減速させ、それによって圧力を増大させる。フォンカルマン渦は、４７を上回るレイノルズ（Ｒｅ）数で障害物の下流に生成される後流内に形成され、Ｒｅ＝Ｖｄ／υであり、ここでＶ＝障害物上流の流れの定常速度、ｄ＝障害物の直径（または非円形体の幅の何らかの他の適当な測度）、υ＝空気流の動粘性係数である。フォンカルマン渦のさらなる説明は、Ｍａｒｃｅｌ Ｌｅｓｉｅｕｒ著、「Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ ｉｎ Ｆｌｕｉｄｓ − Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ ａｎｄ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ（流体内の乱流−統計的数値的モデル化）」、（１９９０年）、クルベール学術出版社、ドルドレヒト、オランダ国、に見出すことができる。

本発明の少なくとも１つの例示実施形態によれば、方法は前記第２の流動パターンを有する空気流を、その主流動方向がキャビティ開口を形成する縁に合致する平面に実質平行となるよう導くステップを含むものである。したがって、空気流は代替実施形態ではキャビティ縁平面に対し、例えば縁の構造に応じて所定角度でキャビティを迂回するが、平行流はキャビティ内の粉末の適切な混入をもたらすことが分かっている。これが、剪断駆動キャビティ流と呼ぶところのものである。より詳しくは、空気流には流路形成壁部の適当な設計により所望の平行な方向を与え、流路が前記平行態様にて空気流を案内するようにできる。相応しくは、キャビティの側面は平坦面領域内へ垂直に合流する。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、方法は前記第１の流動パターンを有する空気流を、キャビティ開口を形成する縁に合致する平面に対し傾斜させて導くステップと、空気流が前記平面に実質平行に導かれる前に、前記第２の流流動パターンへの変化を果たすステップとを含む。換言するならば、縁の平面の上流に角度を付けて配設した斜面または斜角面を設けることができる。前記変化が前記障害物によって行われる場合、障害物は相応しくはその斜面または斜角面に配設することができ、何故ならそのことが本方法を実施する投薬器の組立工程を容易にできるからである。特に、製造時、粉末を投薬器のキャビティ内へ導入するときに、例えばキャビティ内へ粉末を供給するのに掃き込みを用いる場合、障害物が道をより邪魔しないようにできる。無論、障害物を縁の平面に合致させることのできる平坦面領域に障害物を配設することも考えうる。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、前記傾斜角度はキャビティ開口を形成する縁に合致する平面に対し約３０°〜６０°とする。

本発明の第１の態様になる方法は、相応しくは医用投薬器、例えば吸入器や噴霧器や人工呼吸器、または粉末を空気流中に混入させる他の医用デバイスに実装することができる。

よって、本発明の第２の態様によれば、医用投薬器が提供される。医用投薬器は、粉末収容キャビティと、キャビティの上流と下流の両方に位置する平坦面領域を備える流路とを備え、前記平坦面領域が前記キャビティ内への開口を備え、開口は縁によって形成されており、ここで平坦面領域が縁に合致する平面内または縁に合致する平面に平行な平面内に横たわっており、キャビティ上流の流路内に障害物を設け、この障害物を巻いて空気流が流れるようにする。

少なくとも１つの実施形態によれば、前記障害物は流路形成壁部から突出する。

前記した如く、障害物は相応しくは斜面または斜角部分に配設することができる。これは少なくとも１つの例示実施形態に反映され、それによれば前記流路形成壁部を前記平坦面領域の上流にこれに合流させて設け、該平坦面領域に対し傾斜させる。

医用投薬器は、一回服用投薬器もしくは複数回服用投薬器とすることができる。したがって、少なくとも１つの実施形態によれば、前記粉末収容キャビティを個別流路を有する複数の粉末収容キャビティのうちの１つとし、前記障害物を複数の障害物のうちの１つとし、各障害物に個々の流路を関連付ける。代替例は、流路と次回の服用量を投与するキャビティとに整列するよう可動の単一の障害物を使用することになる筈である。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、前記流路形成壁部は前記平坦面領域に対し約３０°〜６０°の角度で傾斜させる。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、医用投薬器は前記キャビティ内に収容された薬剤粉末を吸入することのできる吸い口または経鼻アダプタを備える吸入器の形とする。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、医用投薬器は個別服用量の粉末を収容する複数のキャビティを有するキャビティ構造用のキャビティ構造ホルダを備える。キャビティ構造ホルダは、流路の壁部のうちの少なくとも１つの一部を形成する。流路の形状には、製造工程の簡単化に通ずるより少数の要素の使用を片や可能にする簡単な設計の余地がある。相応しくは、複数のキャビティを前記キャビティ構造内に一体形成する。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、医用投薬器は事前吸入状態において前記キャビティ開口を解放可能に覆う封止構成要素を備える。相応しくは、キャビティ開口の封止構成要素は呼気作動時に解放可能である。

本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様に関連して説明したあらゆる実施形態やあらゆる特徴を、これら実施形態や特徴が第２の態様の医用投薬器に準拠する限り、包含することを理解されたい。

医用投薬器は、吸入器の形で配設するときは、吸入対象である様々な薬剤および／または生物活性剤を収容することができる。

生物活性剤は、任意の治療薬剤や診断薬剤から選択することができる。例えば、それは抗アレルギー性物質、気管支拡張薬、気管支収縮剤、肺疾患肺界面活性剤、鎮痛薬、抗生物質、ロイコトリエン抑制剤または拮抗剤、抗コリン作用薬、マスト細胞抑制剤、抗ヒスタミン剤、抗炎症薬、抗悪性腫瘍薬、麻酔薬、抗結核剤、造影剤、心血管薬品、酵素、ステロイド、遺伝物質、ウィルス媒介剤、アンチセンス薬品、タンパク質、ペプチドとそれらの組み合わせの群からのものとすることができる。

本発明に従って医用投薬器内に組み込むことのできる具体的な薬物の例には、モメタゾン、イプラトロピウム臭化物、チオトロピウムとその塩類、サルメテロール、フルチカゾン・プロピオン酸塩、ベクロメタゾン二プロピオン酸塩、レプロテロール、クレンブテロール、ロフレポニドと塩類、ネドクロミル、ナトリウム・クロモグリク酸、フルニソリド、ブデソニド、フォルモテロール・フマル酸エステル・ジハイドレート、Ｓｙｍｂｉｃｏｒｔ（商標）（ブデソニドとフォルモテロール）、テルブタリン、硫酸テルブタリン、サルブタモール塩基、硫酸塩、フェノテロール、３−［２−（４−ヒドロキシ−２−オクソ−３Ｈ−１，３−ベンゾチアゾル−７−ｙｌ）エチルアミノ］−Ｎ−［２−［２（４−メチルフェニル）エトキシ］エチル］プロパン−スルホンアミド、ハイドロクロライドが含まれる。上記化合物は全て、当業界では周知の遊離塩基の形態もしくは薬学的に受容可能な塩類とすることができる。

薬物の組み合わせ、例えばフォルモテロール／ブデソニド、フォルモテロール／フルチカゾン、フォルモテロール／モメタゾン、サルメテロール／フルチカゾン、フォルモテロール／チオトロピウム塩、ザフィルルカスト／フォルモテロール、ザフィルルカスト／ブデソニド、モンテルカスト／フォルモテロール、モンテルカスト／ブデソニド、ロラタジン／モンテルカストやロラタジン／ザフィルルカストを用いることもできる。

さらなる組み合わせは、チオトロピウムとフルチカゾン、チオトロピウムとブデソニド、チオトロピウムとモメタゾン、モメタゾンとサルメテロール、フォルモテロールとロフレポニド、サルメテロールとブデソニド、サルメテロールとロフレポニド、チオトロピウムとロフレポニドを含む。

本発明の１つの例示実施形態による吸入器を示す。 吸入器内のある程度概略の一般的細部の一部分解図を示す。 吸入器内のキャビティにおける流路領域の概略断面図である。 代替構造を有するキャビティにおける流路領域の概略断面図である。 断面における概略斜視図により吸入手順を概略的に示す。 断面における概略斜視図により吸入手順を概略的に示す。 断面における概略斜視図により吸入手順を概略的に示す。 断面における概略斜視図により吸入手順を概略的に示す。 吸入器内のキャビティに生成する渦流の概略図である。 キャビティ上流に障害物を配設した場合の吸入器内のキャビティに生成する渦流の概略図である。 本発明の少なくとも１つの例示実施形態に使用可能なキャビティの一部斜視図を示す。 吸入器内のキャビティにおける流路領域の速度分布を示す。 障害物をキャビティ上流に配設した場合の吸入器内のキャビティにおける流路領域の速度分布を示す。 斜面がキャビティ開口を形成する縁に合致する平面内の平坦面領域に変化する流路領域の概略断面図である。 図９ａのｂ−ｂ線に沿う断面を示す。 図９ａのｃ−ｃ線に沿う断面を示す。 斜面がキャビティ開口を形成する縁に合致する平面内の平坦面領域に変化する流路領域の概略断面図である。 図１０ａのｂ−ｂ線に沿う断面を示す。 図１０ａのｃ−ｃ線に沿う断面を示す。 斜面がキャビティ開口を形成する縁に合致する平面内の平坦面領域に変化する流路領域の概略断面図である。 図１１ａのｂ−ｂ線に沿う断面を示す。 図１１ａのｃ−ｃ線に沿う断面を示す。 斜面がキャビティ開口を形成する縁に合致する平面内の平坦面領域に変化する流路領域の概略断面図である。 図１２ａのｂ−ｂ線に沿う断面を示す。 図１２ａのｃ−ｃ線に沿う断面を示す。 斜面がキャビティ開口を形成する縁に合致する平面内の平坦面領域に変化する流路領域の概略断面図である。 図１３ａのｂ−ｂ線に沿う断面を示す。 図１３ａのｃ−ｃ線に沿う断面を示す。 斜面がキャビティ開口を形成する縁に合致する平面内の平坦面領域に変化する流路領域の概略断面図である。 図１４ａのｂ−ｂ線に沿う断面を示す。 図１４ａのｃ−ｃ線に沿う断面を示す。 斜面がキャビティ開口を形成する縁に合致する平面内の平坦面領域に変化する流路領域の概略断面図である。 図１５ａのｂ−ｂ線に沿う断面を示す。 図１５ａのｃ−ｃ線に沿う断面を示す。 斜面がキャビティ開口を形成する縁に合致する平面内の平坦面領域に変化する流路領域の概略断面図である。 図１６ａのｂ−ｂ線に沿う断面を示す。 図１６ａのｃ−ｃ線に沿う断面を示す。 斜面がキャビティ開口を形成する縁に合致する平面内の平坦面領域に変化する流路領域の概略断面図である。 図１７ａのｂ−ｂ線に沿う断面を示す。 図１７ａのｃ−ｃ線に沿う断面を示す。

図面の詳細な説明

図１は、本発明の１つの例示実施形態になる吸入器１を示している。ユーザは、乾燥粉末の形で一連の服用量の薬剤を吸入することができる。図示のデバイスは複数回服用吸入器であるが、包括的発明概念は１回服用吸入器にも適用可能であり、これを包含する。吸入器１は、ハウジングと吸い口３を含んでいる。吸い口３は、吸い口カバーの直線的移動により開放することができる。吸い口カバーは、別の例示実施形態では、吸入器１のハウジングにより回動可能に支持される。

キャビティ開口の上流で第１の流動パターンを、この第１の流動パターンよりも大型の渦を有する第２の流動パターンへ変化させる発明概念を、図６ａ、図６ｂ以下に関連して説明する。その説明の導入部として、図２〜図５を参照し、吸入器内で剪断駆動キャビティ原理を使用する発明概念を先ず提示するが、ここではキャビティを迂回する空気流がキャビティ内で渦流を生成し、キャビティ内に収容された粉末を脱凝集解体し混入させる。

図２は、吸入器内のある程度概略の一般的細部の一部分解図を示す。吸入器のハウジング内部には、複数のキャビティ５を含むキャビティ構造１８が配設してある。例示実施形態によれば、キャビティ構造１８はキャビティ構造ホルダ１９内に配置されている。キャビティ構造１８には、相応しくは環状パターンにて複数のキャビティ５を配設することができる。さらに、例示実施形態によるキャビティ構造１８はその中心に比較的大きな孔を有する環状をなしている。封止構成要素２１は、ここでは環状箔として図示してあるが、キャビティ構造１８に取り付けられ、粉末を収容するキャビティ５を封止している。キャビティ５上方の封止構成要素２１の一部を取り除くことで、吸入空気流がキャビティ内に収容された粉末を混入させられるようになる。

図３は、吸入器内のキャビティ５における流路領域の概略断面図である。キャビティ５は煉瓦形状であり、キャビティ開口はキャビティ５の側面が流路平坦面７の領域に合流する箇所に縁６を有する。キャビティ５内では、渦流はそれが円形の運動パターンを描くときに効率的に成長する。問題とする１つのキャビティ／複数のキャビティ５は、キャビティ５内に筒状の風流動パターンを可能にする形状とすることが好都合である。キャビティ内の筒状の流動パターンは、デバイスを通常の操作状態に保持したときに流動方向を横断して位置する軸周りにキャビティの中央部で成長する筈である。相応しくは、キャビティの側面はキャビティ構造１８の平坦面領域７内に垂直に合流させることができ、構造は片やキャビティホルダ１９の平坦面に整列し、流路（図２に図示せず）内に適切な流動方向を規定する。

流路４の一部が、平坦面領域７に沿って広がっている。平坦面領域７は、吸入器がその意図した使用状態にあるときに流路４の底部を形成しており、前記粉末収容キャビティ５内へのキャビティ開口２０を備えている。前記平坦面領域７と前記キャビティ５外部に沿う主流動方向（Ｆ）における空気流の通過がキャビティ５内に渦流を生成し、生成した渦流が該キャビティ５内での粉末２の脱凝集解体に寄与する。粉末粒子は、剪断駆動キャビティ渦流の生成時にキャビティ５内の側面に対し運ばれる。粉末粒子がキャビティ５の側面に衝突すると、それらは脱凝集解体させられ、よって服用に適したものとなる。さらに、生成した渦流は前記キャビティ５からの粉末２の一掃排出に寄与する。

より具体的には、キャビティ５とキャビティ開口２０はそれぞれ流路４の主流動方向（Ｆ）に長さ１０を有しており、それはキャビティ深さ２２の６５％〜１３５％の範囲にある。より相応しくは、キャビティ５とキャビティ開口２０はそれぞれ流路の主流動方向（Ｆ）に長さ１０を有しており、それはキャビティ深さ２２の８５％〜１１５％の範囲、より好ましくはキャビティ５のキャビティ深さ２２の９５％〜１０５％の範囲にある。より詳しくは、デバイスが通常の使用状態にあってキャビティの開口が上方を向いているときに上方から見てキャビティの断面を切り取ったときに、１つのキャビティの側面は流路４の広がる方向に幅８を有しており、それはキャビティ５の長さ１０の３５％〜１３５％の範囲、好ましくはキャビティ５の長さ１０の４５％〜１１５％の範囲、より好ましくはキャビティ５の長さ１０の５０％〜１００％の範囲にある。

相応しくは、キャビティ５の頂部から初期状態に寝かせた粉末粒子の頂部までの距離は、例えば１ｍｍもしくは１ｍｍ超である。この距離は、キャビティの頭隙１１と呼ばれる。キャビティ５には、粉末頂部とキャビティの縁６との間に頭隙１１が備わっており、頭隙１１は少なくとも１ｍｍである。１〜３ｍｍの間の範囲の頭隙は適切な筈であるが、キャビティの延べ深さにも依存する。恐らく、頭隙はキャビティの形状を前記した脱凝集解体用に適合させることを条件に、キャビティ深さの１０〜８０％の間で変えることができる。このデバイス１の質量流量がキャビティの深さ２２に殆ど影響を受けず、少なくともほぼ５〜１０ｍｓの初期誘発期間に従うことも分かっている。頭隙１１の範囲は、キャビティ深さ２２の１０〜３５％の間とすることができ、煉瓦形状キャビティ５の縁６から底部までのキャビティ深さ２２は４〜１０ｍｍの間にある。

その結果、側面から見たキャビティ５の適切な断面形状は四角形状となる。キャビティの内側角部は、本質的に鋭利である。空気流方向を横断して広がり、キャビティ５の底部に存在するキャビティ５のエッジ１６、１７には、生成渦流の回転運動に何らかの案内を提供すべく若干湾曲した形状（図３に図示せず）を持たせることができる。

図４は、代替構造を有するキャビティにおける流路領域の概略断面図である。キャビティ５の側面は、主流動方向（Ｆ）に垂直な方向に対し角度（α）をもって配置してある。キャビティ開口２０の縁６は、キャビティ５により流路域４内の空気流の主流動方向（Ｆ）に平行な平面に依然整列することになる。流路４に対する側壁の傾斜は、生成渦流がキャビティ５からの粉末の投与を規定するのをより困難にすることになる。これ故、この代替例に従う設計は薬剤粉末２が壁接触衝撃にさらされる間の時間を増大させることになり、よって脱凝集解体時間期間を引き延ばすことができる。他方、一掃排出時間は前記説明との類推から類似種ながら図３に従う設計を伴うものと比べ、この代替例についてもより長いものとなる。デバイス内の流れが大半の流速について品質的に類似することもまた、分かっている。

ここで、引き続き図４を参照してキャビティ５の形状を続けるに、相応しくは、流動方向（Ｆ）に対し横断方向に位置する実質煉瓦形状のキャビティの最低部エッジ１６，１７に湾曲形状を持たせることができる。第２のエッジ１６に対しより下流位置にある第１のエッジ１７は、該第２のエッジ１６よりも短い半径を有する。第１の矢印９は、キャビティ粉末の深さを計測する仕方を示している。頭隙１１は、乾燥粉末の頂部とキャビティ５の縁６との間の距離である。キャビティの長さ１０は、参照符号１０を担う矢印をもって図４内にも図示してある。

図５ａ〜図５ｄは、吸入手順を概略断面斜視図により概略示すものである。デバイスの図示の設計が、キャビティ５内での粉末２の脱凝集解体とそこからの粉末２の一掃排出作用期間中の剪断駆動キャビティ原理として示される現象の使用を規定する。相応しくは、流路４はキャビティの上流から下流へ概ね水平な直線に従って配置される。流路４は、キャビティ５の開口２０を通過する空気流をそのキャビティ開口２０の外部に案内するよう配置してある。

図５ａには、適当な頭隙１１をもって粉末２を充填したキャビティ５が開示されている。流路４に沿う空気流が流動方向（Ｆ）にて始まり、キャビティ５の一掃排出が始まる。図５ｂに移るに、粉末２の一部はキャビティ５を去ってしまっているが、キャビティ５内での渦流空気流の堆積が始まっており、図５ｃへ移る際にキャビティ５が下流域およびさらなる上流において一掃排出させられることが見てとれる。キャビティ５の一掃排出が完了する際の図５ａの状況から図５ｄの状況までに経過する時間期間は、無論、流れの大きさと量、深さ、粉末組成、粉末深さ、頭隙等に依存する。少なくとも１つの例示実施形態では、脱凝集解体を含む一掃排出時間は３０ｍｓからである。例えば、脱凝集解体を含む一掃排出時間は５００ｍｓとすることができる。

剪断駆動キャビティは、上側境界が所望の流動方向（Ｆ）に移動し、その結果キャビティ５内にガス／空気の回転を生ずる場合のキャビティ５内の流れモデルとなる。流れは恐らく４０００を越すレイノルズ数で発生し、よって上部境界流は一般的事例では乱流であると見なすことができる。このプロセス期間中のパターンは、実に複雑である。流路４の両側面は、流動方向に互いに拡幅する広がりをもって配置されている。一例に触れるに、６０個のキャビティを有する図２の実施形態によるディスクを有するデバイスは、流路の中心線に対し４度の角度で拡幅する流路の側壁を有することになる。ディスクに３０個のキャビティが備わる代替実施形態では、流路の側壁は流路の中心線に対し１２度の角度で拡幅する。流路４は、キャビティ５に対し上流域内の上側と下側の平坦面領域の間に一定距離をもって形成することができる。さらに、キャビティ５に対する下流域内で流路４は上流域と同じ距離をもって形成することができる。キャビティ領域内の流路４の断面形状もまた、同じように形成される。流路４の断面形状は、相応しくは１〜５ｍｍの範囲の寸法を有する実質矩形とすることができる。剪断駆動キャビティ流原理は、薬剤粉末を有する１個のキャビティを含む１回吸入デバイス内に実装することもできる。

矩形キャビティ５は、それらが適切な深さを有する限り魅力的である。これらのキャビティにとって、一掃排出時間と壁配置ファクタは深さの増大に合わせ増大すると予測される。脱凝集解体の潜在能力は深さが５ｍｍを越えて増大するのに合わせ減少すると予測されるが、局所的な最大値は深さ４ｍｍ近傍に見いだされる。

流れの挙動の検分は、キャビティから逃避せんとする粉末２の粒子がキャビティに再進入しやすくなるようキャビティ５が空気流に影響するが故に、α＞０のデバイスにより脱凝集解体が促されることを示唆している。キャビティ５から逃避できない粒子は、代わりにキャビティ５の下流壁に衝突し、そのことで脱凝集解体を引き起こす。α＞０を有するデバイスでは粒子はキャビティから逃避しそうもないため、一掃排出時間はより長くなる。

図示と例示目的に合わせ、図５ａ〜図５ｄはキャビティからの粉末の完全な一掃排出を示したが、実際にはユーザが吸入した後にキャビティ内には若干量の粉末が概ね残留する。下記の図面に関連し、キャビティ内の粉末残留を低減するいくつかの例示実施形態を説明する。

図６ａ、図６ｂ以下に関連し、ここでキャビティ開口の上流で第１の流動パターンをこの第１の流動パターンよりも大型の渦を有する第２の流動パターンへ変化させる発明概念を説明する。

図６ａは、吸入器内のキャビティに生成する渦流の概略図である。粉末は、図５ａ〜図５ｄに示したのと同じ態様で混入する。かくして、空気流（真っすぐな矢印）は流路４をほぼ真っすぐに通過する。空気流の主方向は、キャビティ５の縁６が形成する平面に実質平行である。空気流がキャビティ５を迂回する際、それはキャビティ５内に存在する空気層に影響を及ぼし、その結果渦流（湾曲矢印）がキャビティ５内に生成される。生成渦流は幾何軸回りに回転するが、この軸はキャビティ５を横断する一方向を実質指しており、すなわち主流動方向に垂直であり、キャビティ５の縁６が形成する平面に平行な平面内にある。換言するならば、前記幾何軸はキャビティ５の幅に沿って延在する。

図６ｂは、キャビティ５の上流に障害物４０を配設した場合の吸入器内のキャビティ５に生成する渦流の概略図である。この図は、障害物４０が流路４内の空気流に影響を及ぼすことになることを示している。障害物４０に達する前、すなわち障害物４０の上流で、空気流は図６ａに示した事例の流動パターンに実質対応する第１の流動パターンを有する。第１の流動パターンは、渦が皆無かまたは比較的小型の渦を有する。このことは、真っすぐな太い矢印にて示してある。しかしながら、空気流が障害物４０に達すると、これが障害物４０を巻いて流れるよう空気流を強制し、それによって空気流を比較的大型の渦を有する第２の流動パターンへ変化させる。このことは、様々な方向と曲率の複数の小さな矢印により図示してある。障害物４０の下流では、これまでに第２の流動パターンを有する空気流はこの空気流がキャビティ５を迂回する際に流路４に沿って主流動方向を依然有することになる。このようにして、それは、図６ａに示した事例と同様、キャビティ５内に渦流を生成する。しかしながら、図６ｂに示した事例の第２の流動パターンは大型の渦を有し、より非対称的となるため、渦流は震動することになる。このことは、双頭の矢印をもって示してある。よって、その周りを渦流が回転する幾何軸が方向を変えることになる。このことは、比較的静止した渦流（図６ａ）が到達する箇所とは対照的に、キャビティの角部等のより大きな部分に震動渦流（図６ｂ）が到達することになることを意味する。 キャビティ５のより大きな部分に達する震動渦流の結果、図６ｂに概略的に示すように、粉末の残留はより少なくなることになる。図６ａ、図６ｂが単に発明原理を概略的に図示し説明するのに提供されている点に、留意されたい。

図７は、本発明の少なくとも１つの例示実施形態に使用可能なキャビティ構造１１８の一部斜視図を示す。図２に示したキャビティ構造１８とは対照的に、図７のキャビティ構造１１８は内周縁に異なる設計を有する。各キャビティ１０５の上流には、個別斜面１３０が配設されている。斜面１３０は内周縁から立ち上がり、キャビティ１０５の上流を除く斜面１３０の下流に位置する平坦面領域１０７でその頂部に達する。平坦面領域１０７は、キャビティ開口１２０を形成する縁１０６の平面内に横たわっている。複数の斜面１３０は、流路形成壁部の一部を形成する中間の垂直側壁１３２により仕切られている。各斜面１３０から、個々の障害物１４０はキャビティ開口１２０を形成する縁１０６の平面に向かう方向に上方に突出している。この例示実施形態では、障害物１４０は実質三角形断面を有する多面体の形状を有する。障害物１４０の頂面は、平坦面領域１０７と平行かまたはこれに合致する平面内に横たわっている。

図７が単なる例示実施形態であって、他の多くの代替実施形態が存在することを、理解されたい。例えば、キャビティ構造を斜面を用いずに（図２の如く）形成し、各障害物が（図６ｂの如く）キャビティ上流の平坦面領域から突出するようにもできる。同様に、障害物の形状を別種の多面体としたり、または丸い形状にさえでき、障害物の高さと幅もまた変えることができる。

下記において、キャビティ１０５の上流に障害物１４０が有る場合とそうでない場合について、キャビティ１０５における流路領域内の速度分布間の比較を行うことにする。図８ａは、吸入器内のキャビティ１０５における流路領域の速度分布を示す。図面は、キャビティ１０５上方から見た図を示すものである。より高密度の領域は、より低密度の領域よりも高速の空気流速度を示している。見てとれるように、速度分布はキャビティ開口の縁が形成する平面に平行な平面では主流動方向に沿って実質対称的である。

図８ｂは、障害物１４０をキャビティ１０５の上流に配設した場合の吸入器内のキャビティ１０５における流路領域の速度分布を示している。この場合の速度分布は、図８ａに示した速度分布に比べ、より非対称的である。この非対称的な速度分布は、キャビティ１０５の上流に障害物が皆無である場合よりもキャビティ１０５を迂回する空気流中により大型の渦が存在することを示すものである。よって、障害物を設けることが速度分布と流動パターンに強い影響力を有する。障害物１４０の上流ではあらゆる渦が比較的小型であるのに対し、障害物の下流では渦は比較的大型となる。

本発明の要約下に触れているように、比較的大型の渦を有する迂回空気流を供給することで、乱流空気流はキャビティ内に生成する渦流にこれをキャビティ内で前後に動かすことで影響を及ぼすことになる。よって、渦流はこの渦流の幾何軸の延長線が幾つかの方向に変化することになるときに様々な角度に傾斜することになる。この渦流はキャビティのより多くの部分に達する可能性があり、それによって主に一方向に延びる幾何軸を有する図５ａ〜図５ｄに関連して説明した渦流に比べ、迂回空気流中に混入する粉末の量を増大させることになる。

下記において、キャビティ１０５内の粉末残留を、異なる障害物（図１０ａ〜図１０ｃないし図１７ａ〜図１７ｃ）を配設した流路１０４について説明し、障害物を持たない流路１０４（図９ａ〜図９ｃ）と比較する。各事例とも、キャビティ１０５には乳糖とブデソニド（５％）を含む１４〜１６ｍｇの粉末組成を用意した。服用量は、１．５ｋＰａ（ほぼ４０ｌｐｍ）で吸引した。吸引体積は、４リットルであった。

図９ａを用いて始めるに、斜面１３０がキャビティ開口１２０を形成する縁１０６に合致する平面内の平坦面領域１０７に変化する流路領域の概略断面図が図示してある。図９ｂは図９ａのｂ−ｂ線に沿う断面を示しており、図９ｃは図９ａのｃ−ｃ線に沿う断面を示している。キャビティ１０５の上流には、小型の渦を有する空気流の流動パターンを大型の渦を有する空気流の流動パターンへ変化させる障害物は皆無である。キャビティ残留、すなわち前記に詳述した如く服用量を吸引した後でキャビティ内に残留する粉末の量は全服用量の１０％であった。

図１０ａ〜図１０ｃないし図１７ａ〜図１７ｃは、本発明の例示実施形態に使用することのできる流路領域内の様々な障害物を示すものである。これらの図は、図９ａ〜図９ｃに示したものに対応している。

図１０ａ〜図１０ｃでは、障害物１４０が存在し、図７に示した例示実施形態に対応している。斜面１３０に対する障害物１４０の最高位部分は、斜面１３０の表面から約０．６ｍｍの高さ（ｈ）へ突出している。障害物の頂面は、平坦面領域１０７の平面ならびにキャビティ開口１２０を形成する縁１０６と同じ高さにある。障害物１４０の長辺は、約０．８５ｍｍの長さ（ｌ）を有する。障害物１４０の短辺は、約０．５ｍｍの幅（ｗ）を有する。障害物１４０は、流路１０４の中心幾何軸に対しその長辺を１３５°の角度（φ）で向きを傾けてある。図面から見てとれるように、流路１０４は下流方向に拡幅している。よって、流路１０４の断面積と比較した障害物１４０の相対的断面積は、流動方向に変化することになる。しかしながら、平均すると、主流動方向に垂直に障害物１４０の断面積は流路１０４の断面積の約５．２％である。障害物１４０とキャビティ１０５との間の最小距離は、本例では約１．６９ｍｍである。キャビティ１０５の残留は、５％であった。換言するならば、障害物１４０の存在が吸入後にキャビティ１０５に残留する粉末の量を（図９ａ〜図９ｃの如く）障害物が存在しない場合に比べ半分の量まで低減している。

図１１ａ〜図１１ｃは、図１０ａ〜図１０ｃに示したものに類似の、例えば同じ長さ（ｌ）と幅（ｗ）と角度（φ）を有する障害物２４０を示している。しかしながら、斜面１３０に対する障害物の最高位部分は、斜面１３０の表面から約１ｍｍの高さ（ｈ）へ突出している。それ故、障害物２４０の頂面は、平坦面領域１０７の平面とキャビティ開口１２０を形成する縁１０６の上方約０．４ｍｍに横たわっている。さらに、主流動方向に垂直に、障害物２４０の平均断面積は流路の断面積の約１０．７％である。障害物２４０とキャビティ１０５との間の最小距離は、本例では約１．１９ｍｍである。キャビティ残留は、たった３％であった。

図１２ａ〜図１２ｃは、図１０ａ〜図１０ｃに示したものと同様の寸法を有し、例えば同じ長さ（ｌ）と幅（ｗ）と角度（φ）を有する障害物３４０を示しているが、これは斜面１３０上方の吸入器の天井部分１５０から約０．６ｍｍ下方へ突出している。このように、障害物３４０は斜面１３０から離隔させてある。天井部分１５０は、流路１０４の形成に寄与している。主流動方向に垂直に、障害物３４０の平均断面積は流路１０４の断面積の約８．１％である。キャビティ残留は、５％であった。

図１３ａ〜図１３ｃは、図１２ａ〜図１２ｃに示したものと同様の寸法を有し、例えば同じ長さ（ｌ）と幅（ｗ）と角度（φ）を有する障害物４４０を示しているが、これは天井部分１５０から約１ｍｍ下方へ突出している。障害物の底面は、平坦面領域１０７の平面ならびにキャビティ開口１２０を形成する縁１０６と実質同じ高さにある。主流動方向に垂直に、障害物４４０の平均断面積は流路１０４の断面積の約１３．５％である。キャビティ残留は、４％であった。

図１４ａ〜図１４ｃは、流路の中心幾何軸に関し対称的で、天井部分１５０から突出する障害物５４０を示している。この障害物５４０は、互いに９０°で突出し障害物の上流端で互いに合致する脚部を有する直角に屈曲するブラケットとして成形してある。各脚部の幅（ｗ）は約０．５ｍｍであり、流路を横断する障害物５４０の最長範囲（ｌ）は約１．３ｍｍである。障害物の高さ（ｈ）は、０．６ｍｍである。障害物５４０の最長範囲（ｌ）において、流路は約３．３９ｍｍの幅と、天井部分１５０から斜面１３０まで約１．５７ｍｍの高さを有する。したがって、主流動方向に垂直に、障害物５４０の断面積は流路１０４の断面積の約１４．７％（（１．３×０．６）／３．３９×１．５７））である。キャビティ１０５と障害物５４０との間の距離は、約２ｍｍである。キャビティ残留は、７％であった。

図１５ａ〜図１５ｃは、天井部分１５０から突出する筒状体の形をした障害物６４０を示している。筒状体の高さ（ｈ）は０．６ｍｍであり、直径（ｄ）は１．３ｍｍである。したがって、図１４ａ〜図１４ｃの屈曲する障害物５４０については、主流動方向に垂直に、筒状障害物６４０が流路１０４の断面積の１４．７％を覆っている。キャビティ１０５と障害物６４０との間の距離は、約１．７ｍｍである。キャビティ残留は、４％であった。

図１６ａ〜図１６ｃは、図１０ａ〜図１０ｃに示した障害物１４０と図１３ａ〜図１３ｃに示した障害物４４０の実質的な組み合わせである２部品障害物７４０を示すものである。このように、２部品障害物７４０は斜面１３０から天井部分１５０までほぼ全長に亙って延びている。主流動方向に垂直に、２部品障害物７４０の平均断面積は流路１０４の断面積の約２０．９％である。キャビティ残留は、６％であった。

図１７ａ〜図１７ｃは、図１０ａ〜図１０ｃに示した障害物１４０と図１２ａ〜図１２ｃに示した障害物３４０の実質的な組み合わせである２部品障害物８４０を示すものである。このように、障害物の一方の部品１４０が斜面１３０を突出させ、障害物の他方の部品３４０が天井部分１５０から突出しており、ここで２部品間に間隙が存在する。主流動方向に垂直に、２部品障害物８４０の平均断面積は流路１０４の断面積の約１４．６％である。キャビティ残留は、６％であった。

上記に提示された実施形態の特徴は本発明の全態様の完全な説明ではなく、異なる実施形態からの特徴のさらなる組み合わせが特許請求の範囲記載の保護範囲内で想到可能であることを理解されたい。これ故、特許請求の範囲内の異なる実施形態に様々な特徴を複合し、本発明のさらなる態様を可能にすることができる。さらに、図面中の様々な特徴は元来が例示目的に図示したものであり、よって必ずしも実寸で描かれてはいない。

Claims (9)

1. キャビティ開口（１２０）を有するキャビティ（１０５）に収容された薬剤粉末（２）を空気流中に混入させる方法であって、
   キャビティ開口（１２０）に沿ってキャビティ（１０５）の外部を空気流が通過するよう供給するステップで、供給された空気流が最初は第１の流動パターンを有するステップと、
   前記第１の流動パターンを有する空気流を、キャビティ開口（１２０）を形成する縁（１０６）に合致する平面に対し傾斜させて導くステップと、
   前記供給された第１の流動パターンをキャビティ開口の上流で第１の流動パターン（１４０）よりも大型の渦を有する第２の流動パターンへ変化させるステップであって、前記第２の流動パターンへの変化は、キャビティ上流の流路内に配置されて空気流がそれを巻いて流れるようにする障害物（１４０）により達成され、
   キャビティ開口（１２０）を形成する縁（１０６）に合致する平面に平行に空気流が導かれる前に、前記第２の流流動パターンへの変化を果たすステップと、
   キャビティ開口（１２０）に沿って、前記第２の流動パターンを有する空気流を通過させ、それによって該空気流中への粉末（２）の混入に寄与する渦流をキャビティ（１０５）内に生成するステップとを含む、方法。
2. 空気流の速度と障害物（１４０）の寸法ならびに形状は障害物（１４０）の下流にフォンカルマン渦を生成するよう構成する、請求項１記載の方法。
3. 前記第２の流動パターンを有する空気流を、その主流動方向がキャビティ開口（１２０）を形成する縁（１０６）に合致する平面に平行となるよう導くステップを含む、請求項１又は２記載の方法。
4. 医用投薬器（１）であって、
   粉末収容キャビティ（１０５）と、
   キャビティ（１０５）の上流と下流の両方に位置する平坦面領域（１０７）を備える流路（１０４）とを備え、
   前記平坦面領域（１０７）が前記キャビティ（１０５）内への開口（１２０）を備え、
   開口（１２０）は縁（１０６）によって形成されており、
   平坦面領域（１０７）が縁（１０６）に合致する平面内または縁（１０６）に合致する平面に平行な平面内に横たわっており、
   キャビティ（１０５）上流の流路（１０４）内に障害物（１４０）を設け、
   前記障害物（１４０）を巻いて空気流が流れるようにしてあり、
   前記障害物（１４０）は、流路形成壁部（１３０）から突出し、
   前記流路形成壁部（１３０）は、前記平坦面領域（１０７）の上流にこれに合流させて配設するとともに前記平坦面領域（１０７）に対し傾斜させた、医用投薬器。
5. 主流動方向に垂直に、障害物（１４０）は流路（１０４）の断面積の５〜２５％の断面積を有する、請求項４記載の医用投薬器。
6. 主流動方向に垂直に、障害物（１４０）は流路（１０４）の断面積の５〜２０％の断面積を有する、請求項４記載の医用投薬器。
7. 主流動方向に垂直に、障害物（１４０）は流路（１０４）の断面積の５〜１５％の断面積を有する、請求項４記載の医用投薬器。
8. 前記粉末収容キャビティ（１０５）は複数の個別流路（１０４）を有する複数の粉末収容キャビティのうちの１つであり、前記障害物（１４０）は複数の障害物のうちの１つであり、各障害物（１４０）は個々の流路（１０４）に関連付けてある、請求項４の医用投薬器。
9. 投薬器（１）は、前記キャビティ（１０５）内に収容された薬剤粉末（２）を吸入することのできる吸い口（３）または経鼻アダプタを備える吸入器の形とした、請求項４〜８のいずれかの医用投薬器。

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