CN116171179A - 管腔可插入胶囊 - Google Patents

Abstract

一种胶囊(100)，其适合于插入胃肠管腔中。胶囊(100)包括：胶囊壳体(110、120)，容纳药物物质的储存器(A)，药物出口(190)，致动室(118)，在致动室(118)和储存器(A)之间的可移动分离器(160)，以及包括气体膨胀单元(150)和触发器(145、140、170)的驱动系统。气体膨胀单元(150)包括气体门(151)并且触发器(145、140、170)包括触发器构件(170)和包含海绵材料的可溶胀部分(140)，其中海绵材料的润湿使得海绵材料溶胀，由此引起气体膨胀单元(150)和触发器构件(170)之间的相对移动以打开气体门(151)。加压气体从气体膨胀单元流动到致动室(118)，由此在分离器(160)上施加负荷以排出药物物质。

Description

管腔可插入胶囊

本发明涉及管腔可插入装置，例如用于将药物物质递送给受试者用户的可摄入胶囊。

背景技术

在本发明的公开内容中，主要参考通过递送胰岛素的糖尿病治疗，然而，这仅是本发明的示例性用途。

可能人们患有诸如糖尿病的疾病，这需要他们定期且经常每天接受药物的注射。为了治疗他们的疾病，这些人需要执行不同的任务，所述任务可能被认为是复杂的，并且可能会感到不舒服。此外，需要他们在离开家时随身携带注射装置、针头和药物。因此，如果治疗可以基于口服片剂或胶囊，则将被认为是对此类疾病治疗的重大改进。

然而，这样的解决方案很难实现，因为基于蛋白质的药物在摄入时会被降解和消化而不是被吸收。

为了提供一种用于通过口服将胰岛素递送到血流中的有效解决方案，药物必须首先被递送到胃肠道的管腔中，然后进一步被递送到胃肠道的壁(管腔壁)中。这提出了几个挑战，其中包括：(1)必须防止药物被胃中的酸降解或消化。(2)药物必须在胃中或下胃肠道中，即在胃之后释放，这限制了药物释放的机会窗口。(3)药物必须在管腔壁处被递送以限制暴露于胃中和下胃肠道中的流体的降解环境的时间。如果未在壁处释放，则药物在从释放点行进到壁期间可能会降解，或者可能通过下胃肠道而未被吸收，除非受到保护以免受分解流体的影响。

已提出用于将药物物质递送到管腔或管腔壁中的胶囊装置。在例如通过将胶囊吞入受试者的胃肠系统而插入胶囊之后，应当执行药物递送，但药物递送仅在满足预定条件时才开始。用于触发排出机构的触发系统通常依赖于机械能来提供用于致动驱动系统的触发运动。

WO 2018/049133包括各种不同的可摄入装置的公开，其中这些可摄入装置中的一些包括用于控制来自加压致动器的驱动压力的渗透释放机构。渗透原容纳在小容器内，其中在容器中的渗透原中建立的压力操作释放机构。

考虑到上述情况，本发明的目的是提供一种管腔可插入胶囊，其使得能够以不太复杂和便宜的方式并入简单的触发机构，并且其使得能够简化制造。

发明内容

在本发明的公开内容中，将描述多个实施例和方面，它们将解决上述目的中的一个或多个，或者将解决从下面的公开内容以及从示例性实施例的描述将显而易见的目的。

因此，在本发明的一个方面，提供了一种适合于插入人或动物受试者的管腔(例如胃肠腔)中的胶囊。所述胶囊包括：

-胶囊壳体，

-构造成容纳药物物质的储存器，所述储存器通向药物出口，

-致动室，

-可移动分离器，所述可移动分离器布置在所述致动室和所述储存器之间，其中所述可移动分离器的移动通过所述药物出口从所述储存器排出药物物质，以及

-驱动系统，所述驱动系统包括气体膨胀单元和触发器，所述触发器包括触发器构件，所述触发器构件构造成用于接合地操作所述气体膨胀单元以使得触发所述气体膨胀单元，

其中所述气体膨胀单元包括气体门，所述气体门通过所述气体膨胀单元和所述触发器构件之间的相对移动而从关闭状态可操作到打开状态以允许加压气体从所述气体膨胀单元流动到所述致动室，由此在所述可移动分离器上施加负荷以排出所述药物物质，并且

其中所述触发器包括可溶胀部分，所述可溶胀部分包括海绵材料，其中所述海绵材料的润湿使得所述可溶胀部分溶胀，由此引起所述气体膨胀单元和所述触发器构件之间的相对移动以打开所述气体门。

利用海绵材料的结构性质使得能够简化制造过程，例如处理和组装操作。另外，由于海绵的结构性质，海绵部分使得能够以结构构件的形式并入胶囊中，从而允许附加部件直接由海绵安装和保持，例如通过固定地附接到海绵。另外，海绵的结构性质提供了在触发之前对气体膨胀单元和触发器构件的相对定位的改善控制。使用海绵材料的进一步的益处包括使得溶胀主要或仅沿着预定方向，例如沿着气体膨胀单元和触发器构件之间的相对移动方向发生。

在一些形式中，可溶胀部分作为单片海绵材料被提供。在其他形式中，可溶胀部分作为多片海绵材料被提供和/或包括其他可溶胀部件。

在胶囊的一些形式中，触发器构造成使得触发器构件在可溶胀部分溶胀时在气体门上施加机械压力，由此将气体门从关闭状态操作到打开状态。

在一些实施例中，胶囊壳体包括流体入口部分，其中半透膜布置在流体入口部分中，并且其中可溶胀部分的第一表面布置成与半透膜接触和/或相邻，从而允许由通过流体入口部分进入的生物流体润湿可溶胀部分。在某些实施例中，生物流体是胃液。

在一些实施例中，半透膜和可溶胀部分构造为渗透驱动。在一些实施例中，渗透原或溶质(例如干盐体积)设置成与半透膜和可溶胀部分接触，例如在半透膜和可溶胀部分之间。

胶囊可以包括一个或多个开口，即一个或多个流体入口，以允许诸如胃液的生物流体进入胶囊以通过渗透驱动触发器。

在一些形式中，胶囊限定初始包括肠溶衣的流体入口部分，所述肠溶衣适于在管腔内经受生物流体时溶解，其中在肠溶衣溶解时允许管腔内的生物流体流动通过流体入口部分。在其他形式中，胶囊流体入口部分不包括包衣，但使得一旦胶囊被插入或摄入，就能够实现跨过流体入口部分的流体连通。

在胶囊的一些形式中，气体膨胀单元和触发器构件之间的相对移动被构造成沿着轴线发生，并且其中可溶胀部分被定向放置，使得在溶胀之前，可溶胀部分具有其比如通常情况下横向于所述轴线的最大尺寸。在一些实施例中，海绵部分可以构造成当主要或仅沿着轴线(例如沿着胶囊壳体的纵向轴线和或活塞滑动轴线)溶胀时膨胀，从而在触发器构件上施加力以打开气体门。为了提供有力的触发力，在各种实施例中，海绵部分可以设置成使得海绵的最大尺寸在2mm至8mm之间，例如在3mm至7mm之间，例如在4mm至7mm之间。

在胶囊的另外实施例中，海绵材料可以被定向，使得在溶胀之前，海绵具有其横向于轴线(例如纵向轴线和/或活塞轴线)的最大尺寸。在这样的实施例中，制造特别简单，因为胶囊的主要部件可以在组装期间沿着单个方向堆叠。

在一些形式中，可移动分离器布置在由储存器形成的腔内，并且其中可移动分离器设置为可滑动活塞，所述可滑动活塞布置成用于在腔内沿着轴线并朝向出口移动。活塞可以包括周边密封构件，所述周边密封构件用于跨过在致动室和储存器之间的活塞进行密封。在其他形式中，可移动分离器可以包括挠性膜，所述挠性膜将致动室中的高压气体和容纳在储存器中的药物物质分离。挠性膜可以将腔分成两个独立部分，其中通过增加致动室中的气体压力使两个独立部分中的第一个膨胀减小容纳药物物质的另一独立部分的体积。在一些形式中，挠性膜可以设置为袋或类似的封壳，其在药物出口处具有单个开口以用于通过药物出口流体连通。

在一些形式中，其中可移动分离器设置为活塞，所述活塞构造成用于在储存器内沿着活塞轴线滑动。活塞可以形成为限定内部中空部，所述内部中空部部分地或完全地容纳气体膨胀单元。

在胶囊的一些形式中，胶囊壳体形成为具有其沿着所述轴线布置的最大尺寸的细长物体。在其他形式中，可以提供胶囊壳体的其他形状，例如球形、冈布茨(gomboc)形或其他形状。

在触发器的一些构造中，可溶胀部分包括第一表面和与第一表面相对布置的第二表面，其中在可溶胀部分的溶胀期间，第一表面相对于与胶囊壳体固定地相关联的结构被支撑。

触发器构件可以构造成用于相对于胶囊壳体移动。在这样的构造中，第二表面布置成用于与触发器构件配合以在可溶胀部分溶胀时使得触发器构件相对于气体膨胀单元移动。

在一些形式中，触发器构件例如直接地或经由中间部件间接地相对于可溶胀部分被支撑地安装，例如附接。

在其他构造中，至少在可溶胀部分溶胀期间，触发器构件相对于胶囊壳体被固定地布置，其中气体膨胀单元被构造成用于相对于胶囊壳体移动，并且其中第二表面被布置成用于与气体膨胀单元配合以在可溶胀部分溶胀时使得气体膨胀单元相对于触发器构件移动。

在一些形式中，气体门包括可破裂密封件，其中当气体门呈关闭状态时，可破裂密封件相对于致动室密封气体膨胀单元，并且其中触发器构造成用于使可破裂密封件破裂，由此使气体门呈打开状态。

在一些形式中，气体门包括可刺穿膜，可刺穿膜可由触发器刺穿。

在另外的其他形式中，气体门包括气体阀，所述气体阀包括阀控制构件，阀控制构件可由触发器操作。

在一些实施例中，气体膨胀单元包括加压气体罐或包含至少一种气体产生材料的气体发生器。

适合于海绵材料的材料可以包括以下中的一种或多种：由天然或合成纤维制备的纤维多孔材料，包括羊毛、蚕丝、纤维素、尼龙、涤纶、棉或羊毛毡、天然或合成纤维纸、或编织或针织的天然或合成纤维织物。此外，合适的材料是多孔的或微孔的、开孔的、有机的或无机的固体，例如再生纤维素海绵或聚氨酯泡沫。

在胶囊的一些形式中，海绵材料包括可生物降解的材料，例如纤维素，其适于在经受液体时降解，但仅在可溶胀部分已膨胀以允许触发器从能量源释放能量之后提供实质性降解。

在受试者的管腔包括管腔壁的应用中，药物出口可以包括构造成用于无针喷射递送的喷嘴装置，其中胶囊构造成通过喷嘴装置以允许药物物质穿透管腔壁的组织的穿透速度排出药物物质。

在其他构造中，药物出口包括注射针头。在另外的其他实施例中，药物出口和驱动系统可以构造成用于在管腔内喷射药物物质。

在示例性实施例中，胶囊构造成用于可由患者吞咽并进入患者胃肠道的管腔，例如胃、小肠或大肠。装置的胶囊可以成形为和尺寸确定成允许其由受试者(例如人)吞咽。

通过以上布置，口服药物物质可以被安全且可靠地递送到活的哺乳动物受试者的胃壁或肠壁中。

通过以下条款进一步举例说明本发明：

条款1.一种胶囊(100；200；300)，所述胶囊适合于插入受试者的管腔，例如胃肠管腔中，其中所述胶囊包括：

-胶囊壳体(110、120；210、220；310、320)，

-构造成容纳药物物质的储存器(A)，所述储存器通向药物出口(190；290；390)，

-致动室(118；218、226；318)，

-可移动分离器(160；260；360)，所述可移动分离器布置在所述致动室(118；218、226；318)和所述储存器(A)之间，其中所述可移动分离器(160；260；360)的移动通过所述药物出口(190；290；390)从所述储存器(A)排出药物物质，以及

-驱动系统，所述驱动系统包括能量源(150；250；350)和触发器(145、140、170；245、240、270；345、340、370)，所述触发器可操作用于从所述能量源(150；250；260)释放能量以在所述可移动分离器(160；260；360)上施加负荷以排出所述药物物质，

其中所述触发器(145、140、170；245、240、270；345、340、370)包括可溶胀部分(140；240；340)，所述可溶胀部分包括海绵材料，其中所述海绵材料的润湿使得所述可溶胀部分溶胀，由此操作所述触发器(145、140、170；245、240、270；345、340、370)以从所述能量源(150)释放能量。

条款2.根据条款1所述的胶囊，其中所述胶囊壳体(110、120；210、220；310、320)包括流体入口部分(115；215；315)，半透膜(145；245；345)布置在所述流体入口部分中，并且其中所述可溶胀部分(140；240；340)的第一表面布置成与所述半透膜(145；245；345)接触和/或相邻，从而允许由通过所述流体入口部分(115；215；315)进入的流体润湿所述可溶胀部分(140；240；340)。

条款3.根据条款2所述的胶囊，其中所述流体入口部分(115；215；315)初始包括肠溶衣，所述肠溶衣适于在所述管腔内经受生物流体时溶解，其中在所述肠溶衣溶解时允许所述管腔内的生物流体流动通过所述流体入口部分(115；215；315)。

条款4.根据条款1-3中任一项所述的胶囊，其中所述能量源包括气体膨胀单元(150；250；350)，所述气体膨胀单元可操作地联接到所述致动室(118；218、226；318)和所述触发器(145、140、170；245、240、270；345、340、370)，其中所述触发器的操作允许来自所述气体膨胀单元(150；250；350)的加压气体增加所述致动室中的气体压力，并且其中所述气体膨胀单元(150；250；350)和所述触发器(145、140、170；245、240、270；345、340、370)布置成可相对于彼此移动以触发所述气体膨胀单元(150；250；350)，由此在所述可移动分离器上施加负荷以排出所述药物物质。

条款5.根据条款4所述的胶囊，其中所述触发器(145、140、170；245、240、270；345、340、370)包括触发器构件(170、270；370)，所述触发器构件构造成用于接合地操作所述气体膨胀单元(150；250；350)以使得触发所述气体膨胀单元。

条款6.根据条款5所述的胶囊，其中所述可溶胀部分(140；240；340)包括第一表面和与所述第一表面相对布置的第二表面，其中在所述可溶胀部分(140；240；340)的溶胀期间，所述第一表面相对于与所述胶囊壳体固定地相关联的结构被支撑。

条款7.根据条款6所述的胶囊，其中所述触发器构件(170；270；370)构造成用于相对于所述胶囊壳体(110、120；210、220；310、320)移动，并且其中所述第二表面布置成用于与所述触发器构件(170；270；370)配合以在所述可溶胀部分溶胀时使得所述触发器构件(170；270；370)相对于所述气体膨胀单元(150；250；350)移动。

条款8.根据条款7所述的胶囊，其中所述触发器构件(170；270；370)相对于所述可溶胀部分被支撑地安装。

条款9.根据条款6所述的胶囊，其中在所述可溶胀部分的溶胀期间，所述触发器构件(170；270；370)相对于所述胶囊壳体(110、120；210、220；310、320)被固定地布置，其中所述气体膨胀单元(150；250；350)被构造成用于相对于所述胶囊壳体(110、120；210、220；310、320)移动，并且其中所述第二表面被布置成用于与所述气体膨胀单元(150；250；350)配合以在所述可溶胀部分溶胀时使得所述气体膨胀单元相对于所述触发器构件(170；270；370)移动。

条款10.根据条款2-9中任一项所述的胶囊，其中所述气体膨胀单元(150；250；350)包括气体门，所述气体门通过与所述触发器配合而从关闭状态可操作到打开状态以允许加压气体从所述气体膨胀单元(150；250；350)流动到所述致动室。

条款11.根据条款10所述的胶囊，其中所述气体门包括可破裂密封件(151；251；351)，其中当所述气体门呈所述关闭状态时，所述可破裂密封件相对于所述致动室(118；218、226；318)密封所述气体膨胀单元(150；250；350)，并且其中所述触发器构造成用于使所述可破裂密封件破裂，由此使所述气体门呈所述打开状态。

条款12.根据条款10所述的胶囊，其中所述气体门包括气体阀，所述气体阀包括阀控制构件，所述阀控制构件可由所述触发器操作。

条款13.根据条款2-13中任一项所述的胶囊，其中所述气体膨胀单元(150；250；350)包括加压气体罐或包括至少一种气体产生材料的气体发生器。

条款14.根据条款1-13中任一项所述的胶囊，其中所述海绵材料(140；240；340)包括可生物降解的材料。

条款15.根据条款1-14中任一项所述的胶囊，其中所述管腔包括管腔壁，其中所述药物出口包括构造成用于无针喷射递送的喷嘴装置(192；292；392)，并且其中所述胶囊构造成通过所述喷嘴装置以允许所述药物物质穿透所述管腔壁的组织的穿透速度排出药物物质。

条款16.根据条款1-15中任一项所述的胶囊，其中所述能量源是或包括构造为驱动弹簧的至少一个弹簧，其中所述弹簧选择为压缩弹簧、扭转弹簧、板簧和恒力弹簧中的一者。

如本文所用，术语“药物”、“药物物质”、“药物产品”或“有效载荷”意在涵盖能够被递送到指定靶位点中或指定靶位点上的任何药物制剂。药物可以是单一药物化合物、预混合或共同配制的多种药物化合物，或甚至是由两种或更多种单独的药物成分混合的药物产品，其中混合在排出之前或期间进行。代表性药物包括固体、粉末或液体形式的药品，例如肽(例如胰岛素、含胰岛素的药物、含GLP-1的药物及其衍生物)、蛋白质和激素、生物衍生或活性剂、基于激素和基因的试剂、营养配方和其他物质。具体地，药物可以是胰岛素或含GLP-1的药物，这包括其类似物以及与一种或多种其他药物的组合。

附图说明

将参考附图描述本发明的以下实施例，其中

图1是根据本发明的第一实施例的可摄入胶囊100的外部透视图，

图2是根据本发明的第一实施例的可摄入胶囊100的横截面侧视图，

图3是根据本发明的第二实施例的可摄入胶囊200的横截面侧视图，

图4是根据本发明的第三实施例的可摄入胶囊300的横截面侧视图，以及

图5是根据本发明的第四实施例的可摄入胶囊300'的横截面侧视图。

在附图中，相似的结构主要由相似的附图标记标识。

具体实施方式

当使用诸如“上”和“下”、“右”和“左”、“水平”和“竖直”或类似的相对表达的以下术语时，这些术语仅仅参考附图，而未必是实际的使用情境。所示附图是示意性表示，由于该原因，不同结构的构型以及它们的相对尺寸仅用于说明目的。当术语构件或元件用于给定部件时，它通常指示在所述实施例中部件是单一部件，然而，相同构件或元件可以另选地包括多个子部件，就像所述部件中的两个或更多个可以作为单一部件被提供，例如作为单个注塑件被制造。术语“组件”和“子组件”并不意味着所述部件必须可以被组装以在给定组装过程期间提供单一或功能组件或子组件，而仅用于将组合在一起的部件描述为在功能上更紧密相关。

参考图1，将描述根据本发明的药物递送装置的第一实施例，该实施例设计成提供可摄入胶囊装置100，所述可摄入胶囊装置尺寸确定成和成形为由患者摄入，并且构造成用于随后在患者的靶向管腔中部署，以使一定剂量的液体药物通过设置在胶囊装置100的外部部分处的药物出口排出。应当注意，公开的可摄入胶囊装置100(在下文中简称为“胶囊”)仅是示例性的，并且根据本发明，可以以具有不同胶囊外部形状的其他形式提供。此外，尽管所示的出口提供了用于直接通过出口排出物质的出口喷嘴开口，但是出口可以以替代形式提供，例如具有与注射针头相关联的出口开口。公开的实施例涉及胶囊100，其适合于由患者摄入以允许胶囊进入胃肠道(例如小肠)的管腔，并且最终在管腔内部的靶向位置处或在围绕管腔的管腔壁的组织中喷射一定液体剂量的有效载荷(例如药物物质)。在其他实施例中，胶囊可以构造成用于在胃肠系统的其他位置(例如胃)或甚至在受试者的其他管腔部分中排出物质。

在所示的实施例胶囊100中，物质旨在由单一药物产品制备或作为单一药物产品提供。替代地，物质可以由至少两种药物产品制备。当物质由两种药物产品制备时，第一产品可以储存在第一储存器内，而第二产品可以储存在第二储存器中并在通过出口排出之前混合或甚至在通过出口排出期间混合。在一些实施例中，第一药物组分初始作为冻干药物物质提供，例如粉末，而第二药物组分是重组液体，例如稀释剂。在其他实施例中，两种或更多种药物产品均初始作为液体提供，其在药物排出之前或期间彼此混合。

参考图1和2，胶囊100包括具有沿着轴线延伸的细长形状的多部分壳体，所述轴线在下文中也称为“纵向轴线”。细长壳体包括圆柱形部段并且还包括圆形端部分，即近端部分和远端部分。在所示实施例中，出口190布置在圆柱形部段的侧壁部分处，在胶囊100的远端处。因此出口从布置成与管腔壁的组织紧密接近的表面径向向外指向。在所示实施例中，胶囊在形状和尺寸上成形为大致对应于00细长胶囊。

所示的多部分壳体包括布置在近端处的第一壳体部分，即近侧壳体部分110，在远端终止于大体圆形端表面的大致圆柱形的套筒状远侧壳体部分120。在所示实施例中，近侧和远侧壳体部分借助于螺纹接合相对于彼此固定地安装。近侧壳体部分110的近端壁119包括多个开口或通道115，用作流体入口，其允许存在于胃肠道中的胃液朝向胶囊100的内部进入。

图2示出了处于初始状态的胶囊100，其中胶囊准备好由患者摄入。在胶囊100内部，在其远端处，布置有沿着纵向轴线延伸并具有第一直径的中空的第一圆柱形部段124。第一圆柱形部段124在远端处终止于远侧布置的端面123。第一圆柱形部段124朝向中空的第二圆柱形部段126向近侧延伸，所述第二圆柱形部段与第一圆柱形部段124同轴地布置并且具有比第一圆柱形部段124的直径更大的直径。中空的第三圆柱形部段118与第一和第二圆柱形部段124和126同轴地从第二圆柱形部段延伸到胶囊100的最近端，其中第三圆柱形部段118终止于近端壁119。在所示实施例中，近端壁119具有中心平面部分。

活塞160布置成用于在由第一圆柱形部段124和第二圆柱形部段126提供的中空空间内部可轴向滑动移动。活塞160包括具有周向密封件164的小直径部段，所述周向密封件抵靠第一圆柱形部段124的径向向内表面密封。活塞160还包括具有周向密封件166的大直径部段，所述周向密封件抵靠第二圆柱形部段124的径向向内表面密封。活塞包括面向远侧的圆形端表面，所述面向远侧的圆形端表面的直径制成略小于第一圆柱形部段124的直径。在活塞160的近端处，活塞包括面向近侧的圆形端表面，所述面向近侧的圆形端表面的直径略小于第二圆柱形部段126的直径。

当胶囊呈初始状态时，即在给药之前，活塞160设置在远离远侧布置的端面123的起始位置。在该初始状态下，活塞的圆形远端面、第一圆柱形部段124的径向向内表面和远侧布置的端面123组合限定药物储存器A。液体药物物质容纳在储存器A中。布置在储存器A的远端处的出口190限定从储存器到胶囊100的外部的流体出口通道。在所示实施例中，出口190包括喷射喷嘴192，所述喷射喷嘴尺寸确定成和成形为当药物被迫通过出口时产生药物的液体喷射流。在所示实施例中，储存器在出口处用密封件密封，所述密封件设计成在液体药物的高压下破坏。

用于喷射药物递送的现有喷射注射器系统在本领域中是已知的。例如从WO 2020/106,750(PROGENITY INC)，本领域技术人员会理解如何选择提供正确喷射功率的适当喷射注射器以将治疗物质递送到管腔壁24中。

特别地，本领域技术人员将理解，在使用喷射注射将药物递送到患者的胃肠道中期间，由喷射注射器产生的喷射流与胃肠道的管腔和面向该管腔的胃肠道表面相接。最终，药物物质通过物质冲击胃肠道粘膜层(例如上皮层和可能存在于上皮层上的任何粘液)而沉积到粘膜下层组织和/或粘膜组织中，作为稳定的流体喷射流，最小程度地分解成喷雾。

药物物质的流体体积经历峰值流体压力，所述峰值流体压力产生以峰值喷射速度离开喷射注射器的喷射流。喷射流以峰值喷射功率、峰值喷射压力和峰值喷射力冲击胃肠道管腔的界面和面向管腔的胃肠道表面。本领域技术人员将认识到这三个参数是相互关联的。

本领域技术人员将理解如何评估和测量适合用于所述类型的喷射注射的各种喷射注射器特性。例如，评估喷射功率的一种方式是将射流释放到测量射流的力的力传感器上。基于力读数，并且知道喷嘴的面积和喷射液体的密度，可以使用等式1确定喷射速度。基于计算的速度，可以使用等式2计算功率(瓦特)。为了评估喷射压力(即喷射流被排出的压力)，可以使用等式3。

F＝ρAV² (等式1)

F＝力(N)

ρ＝密度(kg/m3)

A＝喷嘴的面积(m2)

V＝速度(m/s)

P＝功率(W)

P_bar＝压力(巴)

C＝喷嘴损失系数(通常为0.95)

在胶囊100内部，在其近端处，布置有驱动系统，所述驱动系统构造成用于在驱动系统触发时，即在由预定条件触发时，朝向出口190驱动活塞160。驱动系统包括能够向前驱动活塞160的能量源。驱动系统布置在中空的第三圆柱形部段118内部。

在所示的实施例中，胶囊100的驱动系统包括气体膨胀单元形式的能量源，所述气体膨胀单元设置为预加压气体罐150。气体罐150形成具有圆柱形空间的封壳，所述圆柱形空间容纳以高压储存的气体。圆柱形空间由可破裂密封件151封闭，在该实施例中所述可破裂密封件设置为由薄箔材料(例如铝箔)制成的膜，可破裂密封件151面向胶囊100的远端。

在该第一实施例中，气体罐150可轴向滑动地布置在第三圆柱形部段118内。分隔壁130将第三圆柱形部段118与第二圆柱形部段126分离，分隔壁包括允许加压气体从第三圆柱形部段118流动到第二圆柱形部段126的多个通孔135。触发器构件170在分隔壁130的中心位置处固定地设置在分隔壁上，即与纵向轴线同轴地布置。触发器构件170形成为具有指向近侧方向并因此指向气体罐150的可破裂密封件151的尖端的尖钉。

如上所述，近侧壳体部分110，更具体地，近端壁119的中心平面部分，包括布置在近端面处的多个开口或通道115，其允许胃液进入第三圆柱形部段118。半透膜145布置成其面向近侧的表面与近端壁119的中心平面部分的面向远侧的表面紧密接触。因此，进入胶囊100的胃液需要穿过开口115和半透膜145。近端壁119的中心平面部分提供足够的刚性以用作半透膜145的背衬。

一片海绵材料140布置在半透膜145附近。海绵材料140可以由吸收材料形成，所述吸收材料由选择为在与液体接触时表现出显著的快速溶胀能力的纤维状的、多孔的或微孔的、开孔的材料制成。在所示的实施例中，海绵部分140是以压缩形式提供的干纤维素海绵，其中纤维素作为可生物降解的海绵被提供。

海绵部分140布置在第三圆柱形部段118中，所述第三圆柱形部段轴向地设置在半透膜145和气体罐150之间。为了使半透膜能够通过开口115快速地浸泡在胃液中，即与半透膜组合用作渗透驱动，将盐142或类似材料定位成与半透膜145和海绵部分140两者接触。在所示实施例中，半透膜145、海绵部分140和气体罐150以夹层构造彼此粘附，其中盐142布置在形成于海绵部分140中的腔中。对于一些实施例，海绵部分140可以围绕其圆周被约束，使得当流体使海绵溶胀时，海绵主要或仅在轴向尺寸上膨胀。

在所示实施例中，半透膜145、盐142、海绵部分140和触发器构件170组合形成触发器组件。此外，在所示实施例中，尽管在图1和2中不可见，但是开口115初始由pH敏感的肠溶衣覆盖，所述pH敏感的肠溶衣初始阻止流体通过开口115进入。如本领域中已知的，肠溶衣可以构造成利用胶囊100在从胃行进到小肠时经历的pH水平的显著变化。

接下来将描述胶囊100的操作。在患者或用户吞咽胶囊100之后，在进入小肠时，胶囊100的肠溶衣将开始溶解，并且胃液将很快通过开口115可用于渗透驱动以提供跨过半透膜145的流体输送。

当流体与海绵部分140进行接触时，海绵迅速开始膨胀。在所示实施例中，海绵部分140可以围绕其圆周被约束，使得当流体使海绵溶胀时，海绵主要或仅在轴向尺寸上膨胀。海绵部分140的轴向溶胀使得气体罐150在流体通过半透膜145进入的过程中被迫向远侧移位。

当气体罐150向远侧移动时，触发器构件170将开始接触可破裂密封件151。在气体罐150进一步向远侧移动时，触发器构件170将在某个点处穿透可破裂密封件151，其后气体罐内的加压气体将逸出到第三圆柱形部段118，并且由于分隔壁130的通孔135，加压气体将从第三圆柱形部段118流动到第二圆柱形部段126，两个圆柱形部段118和126组合用作致动室。可破裂密封件151的刺穿将迅速增加致动室的气体压力，这将负荷施加到活塞160的面向近侧的端表面上。由于活塞160的面向近侧的圆形端表面的横截面面积相对于面向远侧的圆形端表面的横截面面积的差异，致动室中的压力被放大到储存器A中的液压压力，并且储存器A中的药物物质通过喷射喷嘴192被推出。

最后，活塞160将相对于远侧布置的端面123降至最低点，并且通过喷射喷嘴192的药物喷射流将结束。在药物物质的递送之后，胶囊100被允许通过消化道并且随后被排泄。

应当注意，对于其他实施例，可以使用除了所示的预加压气体罐之外的其他类型的能量源，例如依赖于通过化学反应或相变生成气体的气体膨胀单元。在其他变型中，还有其他类型的潜在能量源可以用于能量源，例如赋能弹簧，例如在触发之前保持在压缩模式的压缩弹簧，并且其中闩锁可由所述触发器组件操作以在所述触发器的操作使得释放压缩弹簧时释放闩锁，所述压缩弹簧向前驱动活塞以用于排出药物物质。

现在参考图3，现在将描述胶囊200的第二实施例。胶囊200在许多方面与胶囊100相对应，但是储存器和排出机构是不同的。尽管胶囊100依赖于致动室和储存器之间的可移动分离器，所述可移动分离器提供为可滑动活塞160，但是胶囊200利用分离致动室和储存器的挠性膜260作为可移动分离器。

胶囊200再次包括近侧壳体部分210和远侧壳体部分220。在胶囊200中，由半透膜245、海绵部分240、盐242和触发器构件270形成的触发器组件与胶囊100类似地形成。而且，能量源，例如具有可破裂密封件251的气体罐250类似地形成，即可滑动地布置在圆柱形部段218内，所述圆柱形部段也称为“输入圆柱形部段”。

包括喷射喷嘴292的出口290位于胶囊200的圆柱形套筒的侧部分处，布置在胶囊200的远端和近端之间的大致中间。

远侧壳体部分220的主要部分包括可以被称为“输出圆柱形部段”的中空圆柱形部段226，其用作致动室和用于容纳储存器A的空间。挠性气密和液密膜260布置在圆柱形部段226内。该膜形成储存器A，即构造为袋并形成用于药物物质的封壳，其具有布置在出口290处的单个开口。

在图3中，示出了处于初始状态的胶囊200，其中胶囊准备好由患者摄入，膜260呈膨胀构型，其中由膜限定的袋占据圆柱形部段的主要部分。

在患者或用户吞咽胶囊200之后，在进入小肠时，胶囊200的肠溶衣将开始溶解，并且胃液将很快通过开口215可用于渗透驱动以提供跨过半透膜245的流体输送。

当流体与海绵部分240进行接触时，海绵迅速开始膨胀。海绵部分240的轴向溶胀使得气体罐250在流体通过半透膜245进入的过程中被迫向远侧移位。

当气体罐250向远侧移动时，触发器构件270将开始接触可破裂密封件251。在气体罐250进一步向远侧移动时，触发器构件270将在某个点处穿透可破裂密封件251，其后气体罐内的加压气体将逸出到输入圆柱形部段218，并且由于分隔壁230的通孔235，加压气体将从输入圆柱形部段218流动到输出圆柱形部段226，即致动室。可破裂密封件251的刺穿将迅速增加致动室226的气体压力，这将负荷施加到膜260上，使得膜260的体积(即储存器A)变小。由于膜260内的体积减小，储存器A中的液压压力和容纳在储存器A中的药物物质通过喷射喷嘴292被推出。

最后，当加压气体已基本上排空容纳在储存器A中的所有药物物质并且通过喷射喷嘴292的药物喷射流将结束时，膜260将呈塌缩构型。在药物物质的递送之后，胶囊200被允许通过消化道并且随后被排泄。

根据本发明的胶囊300的第三实施例在图4中示出。胶囊300在许多方面对应于胶囊100，但是能量源不同，并且触发器组件已稍微修改。

胶囊300再次包括近侧壳体部分310和远侧壳体部分320。在胶囊300中，由半透膜345、海绵部分340、盐342形成的触发器组件与胶囊100类似地形成。然而，代替将触发器构件布置在胶囊100中的固定位置处，第三实施例的触发器构件370安装在海绵240上，即在海绵的面向远侧的端表面上，其中尖钉布置成向远侧突出。

而且，能量源，例如具有可破裂密封件351的气体罐350，与第一实施例的胶囊100相比不同地形成。在胶囊300中，活塞360形成为中空的，并且结合包含预加压气体的气体罐350，其中气体罐作为活塞360的集成部分。活塞360的近端部分包括面向触发器构件370的尖钉的可破裂密封件351。

远侧壳体部分320的主要部分包括可以称为“输出圆柱形部段”的中空圆柱形部段324，其用作容纳药物物质的空间。近侧壳体部分310包括可以称为“输入圆柱形部段”的中空圆柱形部段318，其容纳触发器组件并用作致动室。当胶囊呈初始状态时，即在给药之前，活塞360设置在远离远侧布置的端面323的起始位置。在该初始状态下，活塞的圆形远端面、输出圆柱形部段324的径向向内表面和远侧布置的端面323组合限定药物储存器A。液体药物物质容纳在储存器A中。布置在储存器A的远端处的出口390限定从储存器到胶囊300的外部的流体出口通道。同样在该所示实施例中，出口390包括喷射喷嘴392，所述喷射喷嘴尺寸确定成和成形为在药物被迫通过出口时产生药物的液体喷射流。储存器在出口处用密封件密封，所述密封件设计成在液体药物的高压下破坏。

在图4中，示出了处于初始状态的胶囊300，其中胶囊准备好由患者摄入。在患者或用户吞咽胶囊300之后，在进入小肠时，胶囊200的肠溶衣将开始溶解，并且胃液将很快通过开口315可用于渗透驱动以提供跨过半透膜345的流体输送。

当流体与海绵部分340进行接触时，海绵迅速开始膨胀。海绵部分340的轴向溶胀使得在流体通过半透膜345进入输入圆柱形部段318的过程中触发器构件370被迫向远侧移动。

当向远侧移动时，触发器构件370将开始接触可破裂密封件351。由于药物物质的不可压缩性，活塞360将初始保持其在输出圆柱形部段324内的轴向位置。在触发器构件370进一步向远侧移动时，它将在某个点处穿透气体罐350的可破裂密封件351，其后气体罐内的加压气体将逸出到输入圆柱形部段318，即致动室。可破裂密封件251的刺穿将迅速增加致动室的气体压力，这将负荷施加到活塞360上，使得活塞向远侧移动并使得储存器A的体积减小。由于储存器A的体积减小，容纳在储存器中的药物物质将通过喷射喷嘴292推出。

最后，活塞360将相对于远侧布置的端面323降至最低点，并且通过喷射喷嘴392的药物喷射流将结束。在药物物质的递送之后，胶囊300被允许通过消化道并且随后被排泄。

参考如图2至4所示的胶囊，在胶囊的组装期间，由于海绵材料易于处理，而且由于海绵部分的结构性质，可以提供特别简单的组装程序，所述海绵部分的结构性质允许海绵作为结构构件提供，从而允许执行将附加部件(例如半透膜和/或触发器构件)直接安装到海绵。

尽管胶囊100、200和300利用可破裂膜形式的气体门，其中触发器构件起到刺穿气体罐的可破裂密封件的作用，但也可以利用依赖于不同原理打开气体门的其他触发器构件。例如，海绵部分本身可以用作触发器构件，并布置成直接向可破裂膜施加力，这简单地破坏海绵材料，使其强行进入可破裂膜。此外，可以借助于包括阀控制构件的气体阀来提供气体门，所述阀控制构件由触发器构件操作以打开阀控制构件，这允许加压气体增加致动室中的气体压力。

参考示例性的气体门实施例，图5示意性地示出了根据本发明的第四实施例的胶囊300'，其在大多数方面与上述第三实施例的胶囊300类似地形成。然而，代替胶囊300的尖钉370和可破裂密封件351构造，第四实施例的胶囊300'包括由阀系统352'/353'形成的气体门，所述阀系统构造成与触发器构件370'配合。所示的示例性阀系统包括基本上形成薄壁表面的第一阀构件352'，所述薄壁表面封闭气体罐的面向近侧的开口，即在活塞360的近端部分处。阀控制构件353'示出为与第一阀构件352'的阀座部分配合，以便在储存期间密封气体罐。在所示实施例中，第一阀构件352'和阀控制构件

阀控制构件353'在被施加来自触发器构件370'的指向远侧的力时构造成相对于第一阀构件352'的座部分向远侧移动，从而允许加压气体从气体罐350逸出到输入圆柱形部段318(即致动室)中。

第四实施例的触发器构件370'再次安装在海绵的面向远侧的端表面上，其中尖刺构件形成为包括推杆，所述推杆构造成在阀控制构件353'上施加指向远侧的力。当海绵部分340通过肠液润湿而膨胀时，触发器构件370'将开始相对于第一阀构件352'向远侧推动阀控制构件353'，使得阀控制构件被推开并完全与第一阀构件352'分离，或者通过保持机构(未参考)相对于第一阀构件352'永久地保持在打开位置。在打开位置，允许加压气体不受阻碍地从气体罐流动到致动室。

而且，根据本发明，应当注意所示的阀系统352'/353'仅是示例性的，并且根据本发明的替代实施例可以结合其他阀构造。

如以上实施例中所述，在吞咽之后，胶囊装置首先移动通过胃且随后进入小肠。由于肠溶衣在进入小肠时溶解，渗透驱动将仅在肠溶衣充分溶解以使流体能够通过流体入口进入时启动。

肠溶衣可以是允许涂覆对象在肠中释放的任何合适的包衣。在一些情况下，与胃相比，肠溶衣可以优先在小肠中溶解。在其他实施例中，与胃相比，肠溶衣可以优先在小肠中水解。用作肠溶衣的材料的非限制性示例包括丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸共聚物、醋酸琥珀酸纤维素、邻苯二甲酸羟丙基甲基纤维素、醋酸琥珀酸羟丙基甲基纤维素(即，醋酸琥珀酸羟丙甲纤维素)、聚醋酸邻苯二甲酸乙烯酯(PVAP)、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸共聚物、海藻酸钠和硬脂酸。在例如通过引用并入本文的US 2018/0193621中公开了另外的示例。给定的物体(这里：胶囊)或仅流体入口，可以用肠溶衣涂覆。肠溶衣可以组成为在给定的pH下或在给定的pH范围内(例如在大于5.5的pH下、在大于6.5的pH下、在约5.6至6的范围内或在约5.6到6.5或7的范围内)是可溶解的。在肠pH下的溶解时间可以通过肠溶衣的组成来控制或调节。例如，在肠pH下的溶解时间可以通过肠溶衣的厚度来控制或调节。

在其他实施例中，当触发即将发生时用于控制的条件可以借助于其他原理提供。例如，可溶解层可以设置为初始阻挡胶囊的流体入口，可溶解层的溶解在第一次暴露于胃液时开始，可溶解层的定时对于胶囊部署的位置是决定性的。此外，例如对于胃可部署的胶囊，可以不存在包衣，使得一旦有足够的液体通过半透膜转移就发生胶囊的触发。另外的其他触发原理可依赖于温度变化引起的胃液通过流体入口并进入胶囊触发组件。

尽管示例性实施例的以上描述主要涉及用于在小肠中递送的可摄入胶囊，但本发明一般可在通常用于管腔插入的胶囊装置中得到使用，其中胶囊装置定位到身体管腔中以递送药物产品。胶囊装置的非限制性示例包括用于在胃中递送或递送到胃壁组织中的胶囊装置。例如，根据本发明的胶囊装置可以采用WO 2018/213600中所述的各种自回正或自定向结构和/或方法。WO 2018/213600通过引用整体并入本文。

药物递送可以使用递送构件(例如针头)，经由液体喷射流以提供液体射流穿透到粘膜表层中或经由管腔内部的喷雾来进行。在另外的其他实施例中，在本公开中阐述的本发明的触发原理可以用于触发待插入管腔壁中的固体药丸的递送。

在示例性实施例的上述描述中，在本领域读者将清楚本发明的概念的程度上描述了为不同部件提供所述功能的不同结构和装置。不同部件的详细构造和说明被认为是由本领域技术人员按照本说明书中所陈述的路线执行的正常设计过程的目的。

Claims (15)

1.一种胶囊(100；200；300、300')，所述胶囊适合于插入受试者的管腔，例如胃肠管腔中，其中所述胶囊包括：

-胶囊壳体(110、120；210、220；310、320)，

-构造成容纳药物物质的储存器(A)，所述储存器通向药物出口(190；290；390)，

-致动室(118；218、226；318)，

-可移动分离器(160；260；360)，所述可移动分离器布置在所述致动室(118；218、226；318)和所述储存器(A)之间，其中所述可移动分离器(160；260；360)的移动通过所述药物出口(190；290；390)从所述储存器(A)排出药物物质，以及

-驱动系统，所述驱动系统包括气体膨胀单元(150；250；350)和触发器(145、140、170；245、240、270；345、340、370、370')，所述触发器包括触发器构件(170；270；370、370')，所述触发器构件构造成用于接合地操作所述气体膨胀单元(150；250；350)以使得触发所述气体膨胀单元，

其中所述气体膨胀单元(150；250；350)包括气体门(151；251；351；352'、353')，所述气体门通过所述气体膨胀单元(150；250；350)和所述触发器构件(170；270；370、370')之间的相对移动而从关闭状态可操作到打开状态以允许加压气体从所述气体膨胀单元(150；250；350)流动到所述致动室(118；218、226；318)，由此在所述可移动分离器(160；260；360)上施加负荷以排出所述药物物质，并且

其中所述触发器(145、140、170；245、240、270；345、340、370、370')包括可溶胀部分(140；240；340)，所述可溶胀部分包括海绵材料，其中所述海绵材料的润湿使得所述可溶胀部分溶胀，由此引起所述气体膨胀单元(150；250；350)和所述触发器构件(170；270；370、370')之间的相对移动以打开所述气体门(151；251；351；352'、353')。

2.根据权利要求1所述的胶囊，其中所述胶囊壳体(110、120；210、220；310、320)包括流体入口部分(115；215；315)，其中半透膜(145；245；345)布置在所述流体入口部分中，并且其中所述可溶胀部分(140；240；340)的第一表面布置成与所述半透膜(145；245；345)接触和/或相邻，从而允许由通过所述流体入口部分(115；215；315)进入的生物流体润湿所述可溶胀部分(140；240；340)。

3.根据权利要求2所述的胶囊，其中所述流体入口部分(115；215；315)初始包括肠溶衣，所述肠溶衣适于在所述管腔内经受生物流体时溶解，其中在所述肠溶衣溶解时允许所述管腔内的生物流体流动通过所述流体入口部分(115；215；315)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的胶囊，其中所述气体膨胀单元(150；250；350)和所述触发器构件(170；270；370、370')之间的所述相对移动沿着轴线发生，并且其中所述可溶胀部分(140；240；340)被定向，使得在溶胀之前，所述可溶胀部分具有其横向于所述轴线的最大尺寸。

5.根据权利要求4所述的胶囊，其中所述可移动分离器设置为活塞(160、360)，所述活塞构造成用于在所述储存器(A)内沿着所述轴线滑动。

6.根据权利要求4-5中任一项所述的胶囊，其中所述胶囊壳体(110、120；210、220；310、320)形成为细长物体，所述细长物体具有其沿着所述轴线布置的最大尺寸。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的胶囊，其中所述可溶胀部分(140；240；340)包括第一表面和与所述第一表面相对布置的第二表面，其中在所述可溶胀部分(140；240；340)的溶胀期间，所述第一表面相对于与所述胶囊壳体(110、120；210、220；310、320)固定地相关联的结构被支撑。

8.根据权利要求7所述的胶囊，其中所述触发器构件(170；270；370；370')构造成用于相对于所述胶囊壳体(110、120；210、220；310、320)移动，并且其中所述第二表面布置成用于与所述触发器构件(170；270；370)配合以在所述可溶胀部分(140；240；340)溶胀时使得所述触发器构件(170；270；370)相对于所述气体膨胀单元(150；250；350)移动。

9.根据权利要求8所述的胶囊，其中所述触发器构件(170；270；370；370')相对于所述可溶胀部分(140；240；340)被支撑地安装。

10.根据权利要求7所述的胶囊，其中，在所述可溶胀部分(140；240；340)的溶胀期间，所述触发器构件(170；270；370；370')相对于所述胶囊壳体(110、120；210、220；310、320)被固定地布置，其中所述气体膨胀单元(150；250；350)被构造成用于相对于所述胶囊壳体(110、120；210、220；310、320)移动，并且其中所述第二表面被布置成用于与所述气体膨胀单元(150；250；350)配合以在所述可溶胀部分(140；240；340)溶胀时使得所述气体膨胀单元相对于所述触发器构件(170；270；370、370')移动。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的胶囊，其中所述气体门包括可破裂密封件(151；251；351)，其中当所述气体门呈所述关闭状态时，所述可破裂密封件相对于所述致动室(118；218、226；318)密封所述气体膨胀单元(150；250；350)，并且其中所述触发器构造成用于使所述可破裂密封件破裂，由此使所述气体门呈所述打开状态。

12.根据权利要求11所述的胶囊，其中所述气体门包括气体阀(352'、353')，所述气体阀包括阀控制构件(353')，所述阀控制构件可由所述触发器构件(370')操作。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的胶囊，其中所述气体膨胀单元(150；250；350)包括加压气体罐(150、250、350)或包含至少一种气体产生材料的气体发生器。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的胶囊，其中所述海绵材料(140；240；340)包括可生物降解的材料。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的胶囊，其中所述胶囊(100；200；300、300')适合于插入具有管腔壁的管腔中，其中所述药物出口包括构造成用于无针喷射递送的喷嘴装置(192；292；392)，并且其中所述胶囊构造成通过所述喷嘴装置以允许所述药物物质穿透所述管腔壁的组织的穿透速度排出药物物质。

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