استنشاق الدواء هو طريقة تسليم المخدرات مباشرة إلى الأجهزة المستهدفة ( مثل الرئتين والقصبات الهوائية ) عن طريق الجهاز التنفسي .بداية سريعة ( على سبيل المثال ، 1-5 دقائق في الهجوم الحاد من الربو ) ، التوافر البيولوجي عالية ( تجنب أول تمرير تأثير ) ، وارتفاع تركيز الدواء المحلي ( الحد من الآثار الجانبية الجهازية )هو أداة أساسية في علاج أمراض الجهاز التنفسي ( مثل الربو ، مرض الانسداد الرئوي المزمن ، ومرض الانسداد الرئوي المزمن ) و المجالات الناشئة ( مثل أمراض الرئة المعدية ، وأمراض الجهاز العصبي المركزي ) . في حينجهاز استنشاق الدواءمثل " جسر " بين الدواء و الجهاز التنفسي للمريض ، تصميم له تأثير مباشر على كفاءة الانحلال ، معدل الترسيب في الرئة و امتثال المريض . هذه الورقة سوف تركز علىمبدأ العمل ، والتصنيف ، والابتكار التكنولوجيثلاثة أبعاد ، تكشف عن كيفية تعزيز العلاج الاستنشاق من " تجربة مدفوعة " إلى " الدقة والحكمة " عبر .

واحدجهاز شفطثلاثة مستويات تسليم المخدرات

جوهر جهاز شفط" الافراج عن المخدرات - توليد الهباء الجوي - ترسب الرئة "ثلاث خطوات رئيسية هي تحويل الأدوية السائلة أو الصلبة إلى استنشاق الهباء الجوي ( حجم الجسيمات من 0.5 إلى 5 ميكرون ) ، وأخيرا إيداع في الجهاز التنفسي ( مثل السنخية والقصبة الهوائية ) . المبدأ الأساسي ينطوي على تطبيق ميكانيكا الموائع ، الهباء الجوي ، علم وظائف الأعضاء التنفسية .

　　1. الافراج عن المخدرات : الانتقال من " تخزين " إلى " التشتت "​

المخدرات المخزنة في الجهاز في أشكال مختلفة ( على سبيل المثال ، الحل ، تعليق ، ومسحوق جاف ) التي يمكن تفريقها من خلال المادية أو الكيميائية :

　　الحل / تعليقمن خلال قوة خارجية ( مثل تدفق الهواء القص ، بالموجات فوق الصوتية ) كسر السائل التوتر السطحي ، وتشكيل قطرات صغيرة ( مثل الضغط المقننة المقننة pmdi المقذوفات التبخر التوسع ) ؛

　　مسحوق جافمن خلال القوة الميكانيكية ( على سبيل المثال ، التوربينات التحريك ، تدفق الهواء تحطيم ) المخدرات بلورات تتحلل إلى جزيئات الفردية ( على سبيل المثال ، إدارة شؤون الإعلام من مسحوق جاف الاستنشاق الناقل اللاكتوز التشتت ) ؛

　　شبه صلبة / هلاميجب أن تكون ساخنة من خلال درجة حرارة الجسم أو الجهاز ( مثل أجهزة الاستنشاق بالجرعات المقننة الضباب الساخن ) بعد تسييل الانحلال ( مثل تسليم بعض العوامل البيولوجية بلطف ) .

　　2. توليد الهباء الجوي : من " التشتت " إلى " استنشاق الجسيمات "​

بعد الإفراج عن المخدرات ، يجب تحويلها إلىجزيئات الهباء الجوي( حجم الجسيمات هو المفتاح ) :

　　حجم الجسيمات و موقع الرسوبيةس

< 5 μ م : أثر على الجهاز التنفسي العلوي ( الأنف والحلق ) ، إزالة الغشاء المخاطي أهداب .

2-5 μ م : المودعة في الشعب الهوائية ( الربو ، مرض الانسداد الرئوي المزمن علاج الموقع المستهدف ) ؛

0.5-2 ميكرومتر : عمق الحويصلات الهوائية ( امتصاص الرئة أو الآثار الجهازية ، مثل استنشاق الأنسولين ) ؛

< 0.5 μ م : لا يوجد علاج .

　　آلية توليدس

　　الضغط بالسيارة( أجهزة الاستنشاق بالجرعات المقننة ) : المقذوفات ( مثل hfa-134a ) تتبخر وتوسع ، طرد السائل من فوهة في سرعة عالية ، وقطع إلى قطرات .

　　تدفق الهواء بالسيارة( إدارة شؤون الإعلام ) : الاضطراب الناجم عن استنشاق المريض ( معدل التدفق من 15 إلى 60 لتر / دقيقة ) يؤدي إلى تفكك جزيئات الدواء و تفريق من خلال شاشة أو بخاخ .

　　بالموجات فوق الصوتية محرك( رذاذ ) : كهرضغطية السيراميك الاهتزاز ( 1 ~ 3 ميغاهيرتز ) سوف تتحطم إلى قطرات ( حجم الجسيمات من 1 ~ 5 ميكرون ) ؛

　　محرك حراري( حار رذاذ الاستنشاق ) : الحرارة ( 40-60 ℃ ) لتبخير الدواء السائل ، التبريد ، التكثيف في قطرات ( المخدرات الحساسة للحرارة ) .

　　3. ترسب الرئة : دقة التسليم من " الهباء الجوي " إلى " الأنسجة المستهدفة "​

بعد دخول مجرى الهواء الهباء الجوي ، فإنه يحتاج إلى التغلب على آثار mucociliary إزالة ( MCC ) ، الجمود الاصطدام ، خطورة الترسيب .

　　الجمود الاصطدامعالية السرعة تدفق الهواء ( على سبيل المثال ، pmdi جت ) يسبب الجزيئات الكبيرة ( > 5 μ م ) ضرب مجرى الهواء الجدار ؛

　　خطورة هبوطمتوسط حجم الجسيمات ( 2 ~ 5 μ م ) غرقت ببطء بسبب الجاذبية ، أودعت في الشعب الهوائية .

　　الحركة البراونيةجزيئات صغيرة ( 0.5 ~ 2 μ م ) كانت منتشرة في الحويصلات الهوائية بسبب الحركة الحرارية .

　　mucociliary إزالةمهدبة تمايل الغشاء المخاطي في الجهاز التنفسي يدفع جزيئات غير المودعة في البلعوم و يفرز من خلال الجهاز الهضمي بعد البلع ( معدل الترسيب يجب أن تسيطر على إطالة أمد العمل وقت الدواء ) .

أنواع رئيسية من أجهزة الاستنشاق و الخصائص التقنية

حسب شكل الدواء و طريقة القيادة ، جهاز استنشاق يمكن تقسيمها إلىأجهزة الاستنشاق بالجرعات المقننة ( PMDI ) ، مسحوق جاف الاستنشاق ( DPI ) ، رذاذ ( نيبوليزر )ثلاث فئات رئيسية ، كل منها له مزايا وعيوب ، ومناسبة لمختلف السيناريوهات السريرية .

　　1. أجهزة الاستنشاق بالجرعات المقننة الضغط الكمي ( PMDI ) : المحمولة وكفاءة " الكلاسيكية " الخيار​

　　مبدأ العملخذالهيدروفلوروكربون ( الهيدروفلوروكربون ) القاذف( على سبيل المثال ، hfa-134a و hfa-227ea ) كانت تستخدم القوة المحركة ، السائل ( الحل أو تعليق ) كان كميا ( 25-100 ميكرولتر / رذاذ ) طرد من خزان الضغط ، وقطع من خلال فوهة الهباء الجوي ( حجم الجسيمات من 1 إلى 5 ميكرومتر ) .

　　الخصائص التقنيةس

المزايا : المحمولة ( حجم النخيل ) ، جرعة دقيقة ( خطأ ≤ ± 10 ٪ ) ، بداية سريعة ( 1-3 دقائق ) ؛

العيوب : تنسيق " الضغط + التنفس " ( المرضى بحاجة إلى التنفس العميق متزامن الضغط ، الأطفال ، وكبار السن من السهل أن يخطئ ) ؛ قد يسبب تشنج قصبي القاذفات ( نادرة ) ؛

　　اتجاه الابتكارس

　　تعليق التكنولوجيا المشتركة( على سبيل المثال ، 3M aerosphere ) : حجم الجسيمات الهباء الجوي هو موحد ( 1-3 μ م ) عن طريق تحميل المسامية فسفوليبيد الجسيمات ، والحد من ترسب البلعوم ( من 80 ٪ إلى 30 ٪ من pmdi التقليدية ) ؛

　　تصميم بدون قاذفة( على سبيل المثال ، respimat soft-mist inhaler ) : استخدام الربيع لدفع بطء الإفراج عن المخدرات ( معدل تدفق 0.8m / s ، pmdi التقليدية 10 م / ث ) لإنتاج أرق وأكثر استقرارا الهباء الجوي ( حجم الجسيمات من 1.4 إلى 2.8 ميكرون ) ، والحد من صعوبة التنسيق بين اليدين والفم .

　　2. أجهزة الاستنشاق بالمسحوق الجاف ( DPI ) : الاستنشاق النشط دون الحاجة إلى القاذفات​

　　مبدأ العمل: أخذ الدواءشكل مسحوق جاف( مختلطة مع اللاكتوز الناقل ) يتم تخزينها في كبسولات أو الخزانات . الضغط السلبي الناجم عن استنشاق الهواء ( سرعة التدفق من 15 إلى 60 لتر / دقيقة ) يؤدي إلى تفكك جزيئات الدواء و تفريق الهباء الجوي ( حجم الجسيمات من 1 إلى 5 μ م ) من خلال الشاشة أو دوامة الغرفة .

　　الخصائص التقنيةس

المزايا : لا قاذفة ( حماية البيئة ) ، لا تحتاج إلى يد الفم التنسيق ( فقط عن طريق استنشاق محرك الأقراص ) ، جرعة كبيرة من الإدارة ( مثل هرمون + قصبة إعداد مجمع ) ؛

سلبيات : تعتمد على القدرة على التنفس ( المرضى الذين يعانون من هذا المرض غالبا ما يعانون من ضعف التنفس الناجم عن عدم كفاية الجرعة ) ؛ المخدرات من السهل استرطابي التكتل ( يجب أن تكون صارمة moistureproof ) ؛

　　اتجاه الابتكارس

　　الناقل الأمثلnanoporous اللاكتوز ، مثل novolizer ® " ستار " اللاكتوز ، وزيادة مساحة الاتصال المخدرات الناقل ، وتحسين كفاءة depolymerization ( معدل الترسيب الرئوي من 10 ٪ ~ 20 ٪ إلى 30 ٪ ~ 40 ٪ من إدارة شؤون الإعلام التقليدية ) ؛

　　ذكي المرتدة: المتكاملة استشعار الضغط ( مثل توربو هالر ® من خلال الصوت أو الضوء ، مما يدل على أن " استنشاق الهواء تصل إلى مستوى " ( معدل التدفق أكثر من 30 لتر / دقيقة ) ، تصحيح الخطأ في التنفس واسطة .

　　جرعة متعددة التكامل: مثل اليوتا ® اثنين من تصميم الحويصلات ( كل حويصلة تحتوي على أدوية مختلفة ) ، واثنين من تسليم المخدرات ( على سبيل المثال ، المركز + لاما ) الانتهاء من استنشاق في وقت واحد ، وبالتالي تبسيط عملية العلاج .

　　3. الرذاذ : مرنة التسليم في الحالات الحرجة والأطفال​

　　مبدأ العملبالهواء المضغوط ، بالموجات فوق الصوتية أو الاهتزاز صافيالدواء السائل ( الحل أو تعليق ) يتم تحويلها إلى الهباء الجوي ( حجم الجسيمات من 1 إلى 5 μ م ) ، يمكن للمريض أن يتنفس بشكل طبيعي ( لا تحتاج إلى التنفس المتعمد ) يمكن استنشاقه .

　　الخصائص التقنيةس

فائدة نموذج مناسبة لأنّ الرضع وكبار السن أو المرضى الذين يعانون من أمراض خطيرة ( لا يمكن أن تكون مطابقة مع التنفس ) ؛ يمكن متناهية الصغر عالية اللزوجة السائل ( مثل أسيتيل سيستين ) ؛

العيوب : حجم كبير ( تحتاج إلى إمدادات الطاقة ) ، الكثير من النفايات المخدرات ( البلعوم > 50 ٪ ) ، بداية بطيئة ( 10-20 دقيقة ) ؛

　　اتجاه الابتكارس

　　تهتز شبكة رذاذ( مثل باري eflow ®)： باستخدام شبكة معدنية ( حجم المسام 3 ~ 5 μ م ) عالية التردد الاهتزاز ( 100 ~ 200 هرتز ) ، حتى الضباب ( حجم الجسيمات 1.8 ~ 2.8 μ م ) تم إنشاؤها .

　　رذاذ بالموجات فوق الصوتية المحمولة( على سبيل المثال ، عمر ne-u22 ) : بطارية تعمل بالطاقة ( 2 ساعة ) ، الوزن < 500 جرام ، ودعم استخدام المنزل / الخروج ؛

　　ذكي التحكم في درجة الحرارةجهاز استشعار درجة الحرارة المتكاملة ( على سبيل المثال ، درجة حرارة ثابتة في 37 ℃ ) ، وتجنب تهيج الهواء البارد في الجهاز التنفسي ( وخاصة الربو الهجوم الحاد ) .

الابتكار التكنولوجي : من " التسليم الفعال " إلى " الدقة والحكمة "

مع تطور الطلب على العلاج من أمراض الجهاز التنفسي ( على سبيل المثال ، الجرعة الفردية ، تسليم العوامل البيولوجية ) وزيادة متطلبات الامتثال ، استنشاق الأجهزة تشهد" ذكي ، دقة ، أنسنة ، الأخضر "أربعة الابتكارات التكنولوجية .

　　1. ذكي : من " السلبي " إلى " التوجيه النشط "​

　　رصد التنفس والتغذية المرتدةفي الوقت الحقيقي رصد تدفق الشهيق ، حجم ، والوقت من خلال المدمج في أجهزة الاستشعار ( على سبيل المثال ، وأجهزة استشعار الضغط التفاضلي ، التسارع ) و " سريع جدا / بطيء جدا في التنفس " ( على سبيل المثال ، " يرجى إبطاء التنفس إلى 30 لتر / دقيقة ) من خلال التطبيق أو جهاز الشاشة لتصحيح أنماط التنفس الخاطئ ( أظهرت الدراسات أن ردود الفعل الذكية يمكن أن تزيد من معدل الترسيب الرئوي إدارة شؤون الإعلام بنسبة 40 في المائة ) ؛

　　جرعة التتبع والتذكيردمج وتتفاعل أو وحدة بلوتوث لتسجيل الوقت و الجرعة في كل مرة ، التطبيق يولد " تقويم الدواء " في وقت واحد ، دفع تذكير عند الاستخدام أو في الزائدة ( على سبيل المثال ، " استخدام 2 مرات اليوم ، من فضلك لا الزائد " ) ؛

　　التطبيب عن بعد الربطالبيانات يمكن أن تكون متزامنة إلى الطبيب من خلال سحابة ، مساعد تعديل نظام العلاج ( على سبيل المثال ، تدفق الشهيق أقل من 20 لتر / دقيقة في الأسبوع ، مما يشير إلى انخفاض وظائف الرئة ، تحتاج إلى إعادة النظر في ) .

　　2. الدقة : من " تسليم واسعة " إلى " استهداف ترسب "​

　　دقة التحكم في حجم الجسيماتمن خلال رقاقة ميكروفلويديك ( مثل " رذاذ على رقاقة " التي وضعتها معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ) أو كهرباء تقنية الرش ( تطبيق حقل كهربائي عالي الجهد شحن الدواء السائل ، والسيطرة على تجمع الجسيمات ) ، الهباء الجوي مع حجم الجسيمات موحدة ( الانحراف المعياري أقل من 0.3 ميكرون ) ، وضمان أن أكثر من 90 ٪ من الجسيمات المودعة في الموقع المستهدف ( مثل فقاعة الرئة ) ؛

　　المخدرات جهاز تصميم التعاونيةتهدف إلى ضعف العوامل البيولوجية ( مثل الأجسام المضادة وحيدة النسيلة ، لقاح الحمض النووي الريبي ) ، معتدل الانحلال ( مثل انخفاض درجة الحرارة رذاذ ، درجة الحرارة أقل من 25 ℃ ) وضعت لتجنب لمسخ البروتين ( رذاذ التقليدية درجة الحرارة أكثر من 40 ℃ قد يؤدي إلى تعطيل الأجسام المضادة ) .

　　multilocular تقنية الجرعاتعلى سبيل المثال ، " غرفة مزدوجة رذاذ " ( غرفة واحدة تحتوي على موسعات القصبات الهوائية ، وغيرها من هرمون ) ، من خلال صمام الكهرومغناطيسي السيطرة على الانحلال ، لتحقيق " أولا توسيع مجرى الهواء ، ثم تسليم هرمون " العلاج متسلسلة ، وتحسين الأثر العلاجي .

　　3. أنسنة : من " وظيفة الأولوية " إلى " تجربة التفوق "​

　　تصميم صديقة للأطفالاستخدام الرسوم المتحركة ( مثل الدب الصغير ، سيارة ) ، مثيرة للاهتمام تأثير الصوت ( مثل " التنفس " النجاح في تشغيل الموسيقى ) ، وانخفاض المقاومة صمام الشفط ( سرعة التدفق أقل من 15 لتر / دقيقة ) ، والحد من مقاومة الأطفال النفسية .

　　تصميم ودية للمسنينزيادة زر / علامة التبويب ( الخط ≥ 5 ملم ) ، وتبسيط إجراءات التشغيل ( على سبيل المثال ، " زر تشغيل " رذاذ ) ، والملاحة الصوتية ( " يرجى التنفس العميق ، والحفاظ على 5 ثوان " ) ، والحد من الأخطاء التشغيلية .

　　تحسين قابليةالتصغير ( مثل أجهزة الاستنشاق بالجرعات المقننة حجم 30 ٪ ) ، مواد خفيفة الوزن ( مثل ألياف الكربون ) ، بطارية طويلة الأمد ( رذاذ الحياة > 8 ساعات ) ، ودعم النقل .

　　4. الأخضر : من " الكيمياء " إلى " صديقة للبيئة "​

　　عدم استبدال القاذفالتخلص التدريجي من مركبات الكربون الكلورية فلورية ومركبات الهيدروفلوروكربون ( عالية الاحترار العالمي المحتملة ) من أجهزة الاستنشاق بالجرعات المقننة ، والتحول إلى " تعليق مشترك " أو " الضباب الناعم " ( مثل respimat هو فقط 1 / 100 من مركبات الهيدروفلوروكربون ) .

　　المواد القابلة لإعادة التدويرالجهاز الرئيسي هو استخدام البلاستيك القابلة للتحلل ( مثل جيش التحرير الشعبى الصينى ) أو البلاستيك المعاد تدويره ( PCR ) للحد من انبعاثات الكربون ( على سبيل المثال ، العلامة التجارية إدارة شؤون الإعلام قذيفة بعد إعادة تدوير الكربون بنسبة 60 في المائة ) ؛

　　تصميم توفير المخدراتمن خلال التحكم في الجرعة الدقيقة ( على سبيل المثال ، الحد الأدنى من جرعة من pmdi انخفض من 25 ميكرولتر إلى 10 ميكرولتر ) ، والحد من ترسب البلعوم ( على سبيل المثال ، cosuspension التكنولوجيا ) ، والحد من النفايات المخدرات ( واحد من المرضى جرعة سنوية بنسبة 20 ٪ ~ 30 ٪ ) .

رابعاً - الاتجاهات المستقبلية : العلاج بالاستنشاق " عبر الحدود " و " الاندماج "

الابتكار التكنولوجي من استنشاق الجهاز هو دفع من " الأجهزة الطبية الخاصة في الجهاز التنفسي " إلى" عبر نظام منصة علاج المرض "توسيع

　　أمراض الجهاز العصبيعلى سبيل المثال ، مرض باركنسون ومرض الزهايمر الدماغ التسليم المستهدفة ( من خلال شبكة غنية من الشعيرات الدموية في الرئتين ، بعد امتصاص المخدرات من خلال السنخية في الدورة الدموية الجهازية ، اختراق حاجز الدم في الدماغ ) ؛

　　علاج الأورام: مثل العلاج الكيميائي الموضعي لسرطان الرئة ( جزيئات الهباء الجوي تحمل أدوية العلاج الكيميائي تترسب مباشرة في موقع الورم ، والحد من السمية الجهازية ) ؛

　　تسليم لقاحعلى سبيل المثال ، مرنا استنشاق التطعيم ( محاكاة التهابات الجهاز التنفسي ، لتحفيز المناعة المخاطية ، وتحسين معدل الحماية ) .

　　خاتمةمبدأ عمل جهاز استنشاق الدواء هو بلورة الحكمة من التخصصات ، والابتكار التكنولوجي هو دائما حول " تحسين كفاءة تسليم المخدرات ، وتحسين امتثال المرضى ، وتوسيع نطاق العلاج الحدود " . من الكلاسيكية PMDI ذكي إدارة شؤون الإعلام ، من البخاخات عبر نظام تسليم منصة ، سرعة جهاز الاستنشاق يدفع استنشاق العلاج إلى عصر جديد من " الدقة والذكاء والشمول " ، ويوفر الحل الثوري في علاج أمراض الجهاز التنفسي وغيرها من الأمراض المستعصية .