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为吸入器注入新生命
作者:Matthew Allen    来源:Today’s Medical Developments
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医疗设备/医疗器械展厅
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一款创新而直观的干粉吸入器(DPI)的推出代表着跨越了数年合作的成果。英国剑桥咨询和意大利凯西制药公司的专家们有一个初步目标,通过改进现有的设计,开发出下一代干粉吸入器。然而,随着早期概念的生成,一个崭新、新颖的设计演变出来,比最初的设计多出一些不同的优点。特殊药物输送功能总是令人值得向往的,而且对于所有的干粉吸入器来说, 这是一个设备设计与药物配方的结合。虽然剑桥咨询公司主要负责设备的设计,但是在开发NEXT 吸入器的过程中,药物配方也是达成这个目标的关键因素。

设计

设计纲要是这个设备应该是直观、易于使用的, 并且具有独立于应用流量的性能。设备并入一个准确且方便用户的剂量计数器——作为用户的关键利益和FDA 的要求,是非常重要的。同样重要的是,该设备是基于药物贮存器而不是其它一些市场上销售的产品中的离散剂量药剂。药物贮存器能够储存更多的剂量, 但也要面对其自身的挑战,尤其是在环境保护方面。吸入粉末和它们的雾化对湿气倾向敏感。这个问题可以通过使用为管理贮存器中的湿气水平而专门设计置于设备中的创新干燥剂块来解决。

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可用性

总体而言,可用性一直是关键要求,因此设计是基于为用户实现最简单的步骤:打开,吸气,关闭。该方案已经运行了数年,其多种项目促进了整体时间表——包括包括复杂的器件设计和工程分析,创新药物制剂开发,制造和产业化规模化转移。

剑桥咨询公司的工程师带领设备开发从最初的概念产生到原型开发、详细设计、转移到生产、规模化和设计验证。在严格的医疗器械法规监控下,大量生产、注塑成型设备的坚固性和可靠性的基本要求意味着在生产设计和验证测试中投入相当大的精力。制造公差的敏感性都需要被理解以及控制,测试也必须是全面的。测试的其中一些方面,尤其是生活坚固性测试,已经变成自动化以加速进程, 但也依然费时。这一路走来经历了好几个生产里程碑,但是多模腔的资格获得是其中最重大的,它代表了商业产品的到来。

功能

该设备是简单地通过患者打开盖子的动作而运作的,打开盖子便可以使内部元件移动到递送雾化剂量药物的位置。然后患者吸入以激活设备中的呼吸激活结构(BAM)和从粉末配方中生成气雾剂。当BAM 杯激活时,设备会有“咔”的一声响起,然后全剂量的气雾剂就会杯释放出来。

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打开盖子把剂量杯从粉末贮存器底下移动到药物可以被吸入的位置。剂量杯的体积控制了剂量的多少,这是固定的,而且必须是准确的。药剂由塑料药剂保护罩保护,以防止其掉落在杯子外面。当患者吸气时,产生的压力降导致BAM 在设备中激活,因而使得药剂保护罩移开。然后药剂就会流入患者生成的气流中。气流的特征生成一个旋流器,使空气和药物旋转,从而使载有药物的空气以漩涡的方式混合,有效地解聚粉末。其目的是创建空气动力学直径(MMAD)为1.4μ至1.5μ的粒子,这能够达到和治疗大气道和小气道,从而降低了困在口腔或咽喉的大颗粒子的数目。

气雾剂是由患者产生的气流生成的——当患者在服用药剂后关上盖子时,剂量计数器的数字变会减少一个。剂量计数器包含了两个轮子——个位数和十/ 百——只有当一份药剂被使用后, 盖子盖上,轮子才会产生动力。感测患者呼吸和释放药剂的相同机制能够释放剂量计数器。换句话说,患者可以多次打开和关闭盖子而不会丢失粉末,而剂量计数器也不会改变数字。只有当患者通过呼吸装置的时候,粉末才会释放出来,剂量计数器才能够移动。

剂量计数器是与盖子相连接,数字是从120 开始倒数。当盖子关上的时候,并且只要患者已经通过设备吸入, 个位的车轮就会以一个测量单位旋转。只需要一个制动装置杆就能确保它被锁定到正确的位置。从0 到9,在个位轮的零件使用了一个齿轮,能够驱动十/ 百的轮子。个位的轮子可以转动多次;十/ 百的轮子只可以转动一个回转。当个位轮为0 的时候,十/ 百的轮子会被锁定在位置上和确保个位轮永远保持读数为0。

关闭设备会把剂量杯从一个位置移动到贮存器底下,使它能够重新填充。一个机械连杆将重置BAM 到其起始位置, 并且在空气路径中替换了剂量保护罩。

落实

最初的概念产生后,在整个开发过程中,设计意图是一直保持不变的—— 打开,吸气,关闭功能。多个原型阶段和组件的改进使该设备便于制造和规模化。在这一个过程中,设备的每个基本功能都进行了测试和演变。例如,除非压降是由病人吸入而施加的,否则确保BAM 不激活;还有要确保所需的压力降是一致和可管理的,这就需要显著的统计分析和测试。要在各种情况下实现所需的药物输送性能也需要重要的测试以及流体模拟。

在NEXThaler 设备中使用到了几种工程塑料材料,其中括聚丙烯,ABS, 聚碳酸酯,COC,乙酰基,和PBT。聚丙烯提供了一个触觉良好的较软材料; 而且还具有良好的静电荷和水分的阻隔性能。ABS 提供了一些所需组件的硬度,并具有良好的空间稳定性。聚碳酸酯也提供了良好的空间稳定性, 而且还有硬度和光学透明性,这是非常有利的。由于低摩擦力也是一项基本要求,因此也会用到乙酰基和PBT。除了模塑组件,设备中也有不锈钢弹簧和铝罩箔。整体而言,设计这类产品的目的是为了在选择最能满足各个组件所需材料的时候,最大程度地去限制使用材料的数量。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (8/27/2014)
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