Novel auto injector platforms

for viscous drug

イギリスケンブリッジのOval Medical Technologies社は

高粘性の製剤に対応した革新的なオートインジェクターを開発しています。

Oval Medical has developed novel auto injector platforms
that are perfectly safe and easy to use,
even if the drug is highly viscous.

Ovalは高粘性製剤に対応し、安全で使い勝手の良い
革新的なバイオ医薬向けのインジェクタープラットフォームを開発しています。

PRODUCTS

​プロダクツ

Subcutaneous

(low viscosities)

​皮下注射 / 高粘性 / ディスポ

ArQ®(アーク)は、OVAL社が独自に開発したCOC(環状オレフィンコポリマー)製の一次容器を中心に構成されています。その特殊な動作機構により、今までにない皮下注射の刺入深度の精度と安定性を誇ります。人間工学のエキスパートであるOVALの設計チームが手がけたこのデバイスは、従来品と比べてより高いユーザビリティを持っています。さらに、患者の様々なニーズに応えるカスタマイズも可能です。

特徴​

  • 単回使用のディスポーザブルインジェクタ

  • 様々な粘度の薬液で利用可能

  • ​薬液や患者のニーズに合わせて、一次容器も含めたカスタマイズが可能​

  • 狙った深さに毎回注入できる安定した刺入深度

  • 注射する場所に依存せず安定した投与時間

  • ​誤使用リスクを取り除きつつ、誰でも直感的に使用できるようシンプルにしたデザイン

デバイスの使用方法はとてもシンプル。キャップを外して注射部位に押し当てるだけ。注射の始まりと終わりに「カチッ」と音が鳴り、開始と終了を知らせます。このわかりやすいフィードバックが、患者にとってより簡単で安心な自己投与を可能にします。

Subcutaneous

(high viscosities)

​皮下注射 / 高粘性 / ディスポ

​ArQ®-Bios(アークバイオ)は、まったく新しい、高粘性の製剤に特化したシンプルかつ小型のデリバリーシステムです。Oval独自のCOC製の一次容器は、1000cPsという超高粘度の製剤であっても、1mlを25Gの針で5秒以内に注入可能です。
また、独自に開発した注射特性評価システムを用い、非ニュートン挙動、温度に対する安定性、製剤の沈殿など、開発上の課題をお客様と共に精査したうえでカスタマイズのご提案が可能です。

特徴​

  • 高粘性の製剤であっても一般的な細さの注射針と刺入時間で投与可能

  • 独自のプランジャーの設計により一次容器内壁の潤滑剤が不要になり、バイオ製剤の安定性が向上

  • 一次容器をCOC製にすることで、ガラス製の製品よりもカスタマイズ性、安定性、信頼性が向上

  • ​直感的でシンプルな操作

Intramuscular

(small delivered volumes)

筋肉内注射 / 低容量 / ディスポ

ArQ®-Tempo(アークテンポ)は、製剤の超短時間投与(<0.2秒)と省スペース設計を同時に実現した、革新的な注射機構を持っています。製剤の要求仕様に応じて、ガラス製あるいはCOC製の一次容器を選択することができます。
また、長い年月をかけた調査を通して徹底した患者中心設計を行い、高い携帯性とシンプルな操作性の両立を実現しました。突然起こるアナフィラキシーショックのような緊急事態に備えることができます。

​特徴​

  • 非常にコンパクトで高い携帯性

  • 確実に筋肉組織に投与できる安定性

  • ​COC(樹脂)製とガラス製のどちらの一次容器にも対応可能

  • 直感的でシンプルな操作

Technical Advantage

​技術詳細

患者ニーズを満たす高粘性製剤対応インジェクタ​ー

高粘性注射剤の課題 - 高い内圧への対応

近年、高粘性の注射剤の使用が増えているが、患者ニーズを満たしながら安定した注入を可能にすることには困難がともなう。太い注射針、長い投与時間、大きな中入力などがその解決策となり得るが、これら全てのアプローチは痛みの増加、ユーザビリティの欠如を起こし、その結果として患者の受容性の低下をもたらす危険性がある。

患者にとってはより細い注射針、より短い投与時間が望ましいことは明らかだが、実現のためにはシリンジに発生する高い内圧の対応が必要になる。ArQ®-Biosはこの課題を解決することに成功した。

​患者のための最適化

患者にとってインジェクターはより痛みが少なく、使いやすく、そしてしっかり薬効が得られるものでなければならない。針の太さや注入時間、薬の量や濃度をこうした患者のニーズを満たせるように設計することが重要である。

針の太さ:できるだけ細い針であることが痛みの低減には望ましいが、注入場所(皮下脂肪、筋肉、皮内)によって必要な針の強度を保持しなければならない。また注入速度とのバランスも重要である。

注入時間:1秒以下などの短い時間では、ジェッティングなど組織内で望ましくないボーラス形成を起こす危険性が高まる。一方、長い注入時間は患者の使いやすさを損ない、正しく使われない可能性を高める。

​容量:できるだけ容量が少ない方が患者の受容性は高まる。


Oval Medical Technologies社は、患者受容性を最大限にするための理想的な高粘度自己注射器の仕様を定義した。

注入時間:3~5秒

注射針:23G(筋肉注)、25G(皮下注)

最大容量:3mL

最大粘度:1000 cP

 

高粘性製剤では、一次容器の内圧を上げることは患者にとって明らかに有益である。上記の仕様を用いると、5秒間で注入する場合、一次容器に100バールの圧力がかかることが求められる。この大きな圧力は伝統的なガラス容器の耐圧性を超えている。

高圧に耐える一次容器(PDC: Primary Drug Container)の開発

​動力の最適化​

設計者は注入中に一次容器にかかる負荷を慎重に検討しなければならない。ほとんどの自己注射器は、圧縮状態に保持されたバネを起動時に開放することによって注入機構を動かすが、一次容器はその起動時のバネの衝撃をまともに受けることになる。この瞬間的な負荷は一次容器を脆性破壊させるのに十分な大きさである。

Ovalは起動時の衝撃荷重を低減する3つの戦略を採用した。

 

ダンパー機構の組み込み:ダンパーによって衝撃を緩和し、コントロールされた注入速度を生み出す

衝突の回避:起動時に衝撃がかからないよう、バネを注入機構に予め組み込んでおく

​起動力の低減:ユーザーの操作が起動時の衝撃力に影響を与える可能性がある。そのため、起動時のユーザが掛ける力を、注入機構から切り離し、小さい負荷できどうできるようにする。

​プランジャーの設

プランジャーは薬液を押し出す機能だけでなく、保管時の無菌バリア性も必要となる。この両者を両立させることは困難を伴う。ゴムがプランジャーとして一般的に用いられてきたが、容器との間の摩擦力を管理することが難しく、必ずしも最適解ではなかった。高い圧力が加わる高粘性製剤には特に不向きであり、ゴムの高いポアソン比のため、注入時の圧力で半径方向に大きくなり、容器破損の危険性を高め、摺動性を悪化させる。

 

Ovalは上記のプランジャーの機能を分解し、別々の構造で実現することにした。まず、薬液を押し出すプランジャーの素材を強化高密度ポリエチレン(HDPE)にすることで、注入時の変形を防ぎ、安定した摺動性を確保することが可能となった。そして、保管時の無菌バリア性についてはプランジャーに担わせるのではなく、一次容器背面に溶着させたアルミホイルで実現している。

材料の選択

一次容器の材料としてガラスがよく利用されるが、ガラスは脆性材料であるため、ひっかき傷などの損傷を非常に受けやすく、これが破壊強度を低下させる。Ovalが採用するシクロオレフィンコポリマー(COC)はガラスよりも延性が高く、脆性破壊しにくい。

また、COCを使用するとPDCの設計自由度が高まり、有限要素法(FEA)を用いるなどして、形状やサイズ、厚みなどを最適化することが可能になる。

結論 - Ovalの一次容器によって得られる価値

高粘性製剤を患者のニーズを満たす形で自己注射製剤にするのは非常に大きな困難が伴う。

Ovalの一次容器の技術は複雑で相反する要件を最適化し、安全かつ制御可能な方法で確実に注入することを可能にする。これは自己注射に対する患者の受容性とコンプライアンスの向上をもたらす。

Oval Medical Technologies について

高粘性製剤を患者のニーズを満たす形で自己注射製剤にするのはOval Medical Technologies社は英国ケンブリッジに拠点を構える医療デバイス開発ベンチャー。不安定で容易に分解される薬剤や高粘性の薬剤に対応する自己注射用オートインジェクターを開発する。2016年に米国の医療機器製造企業であるSMC Ltd.によって買収され、米国およびインドの複数の場所で世界クラスの機器製造能力を利用できるようになった。現在、Oval/SMCは皮下注および筋肉注用プラットフォームのカスタマイズから臨床試験向けの製造、市場向けの製造まで、完全なサービスを顧客に提供することが可能となっている。非常に大きな困難が伴う。

Ovalの一次容器の技術は複雑で相反する要件を最適化し、安全かつ制御可能な方法で確実に注入することを可能にする。これは自己注射に対する患者の受容性とコンプライアンスの向上をもたらす。

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