用於監測藥物的霧化的系統和方法

2023-05-28 17:01:31

專利名稱：用於監測藥物的霧化的系統和方法
用於監測藥物的霧化的系統和方法本專利申請根據35U. S. C. § 119(e)要求2008年12月11日提交的美國臨時申請 No. 61/121，582的優先權權益，通過引用將其內容併入本文。本申請涉及2008 年 12 月 11 日提交的名為"SYSTEM AND METHOD FOR MONITORING A METERED DOSE INHALER」的美國專利申請No. 61/121，580，在此將其全文併入到本申請中。本發明涉及基於藥物的霧化期間發射的超聲能量監測藥物的霧化。對藥物霧化以提供給受試者的霧化器系統是已知的。一般而言，這些系統不會通過對受試者有意義的方式對藥物的霧化加以監測。作為一個非限制性示例，可以發現用戶不會得到霧化治療結束的指示(例如，在所有(或者幾乎所有)藥物都已經被霧化時)。這樣一來，治療實際上被延長了，因為受試者不能確定何時能夠結束霧化器的使用。本發明的一個方面涉及一種被配置成監測藥物的霧化的一個或多個方面的系統。 在一個實施例中，所述系統包括傳感器和處理器。將所述傳感器配置成產生傳達與藥物的霧化期間產生的超聲能量相關的信息的一個或多個輸出信號。將所述處理器配置成接收由傳感器產生的一個或多個輸出信號，並且在所接收到的一個或多個輸出信號所傳達的與藥物的霧化期間產生的超聲能量相關的信息的基礎上來監測藥物的霧化的一個或多個方面。本發明的另一方面涉及一種監測藥物的霧化的一個或多個方面的方法。在一個實施例中，所述方法包括產生傳達與藥物的霧化期間產生的超聲能量相關的信息的一個或多個輸出信號；基於所產生的一個或多個輸出信號監測藥物的霧化的一個或多個方面；以及向霧化的受試者提供與所監測的霧化的一個或多個方面相關的信息。本發明的另一方面涉及一種被配置成監測藥物的霧化的一個或多個方面的系統。 在一個實施例中，該系統包括用於產生傳達與藥物的霧化期間產生的超聲能量相關的信息的一個或多個輸出信號的模塊；用於基於所產生的一個或多個輸出信號來監測藥物的霧化的一個或多個方面的模塊；以及用於向霧化的受試者提供與所監測的霧化的一個或多個方面相關的信息的模塊。參考附圖，考慮以下描述和所附權利要求，本發明的這些和其他目的、特徵和特性，以及相關結構元件和組成部分的操作方法和功能及製造的經濟性將變得更加顯而易見，所有附圖形成本說明書的一部分，其中在各圖中類似的附圖標記表示對應的部分。不過，顯然可以理解，附圖僅是為了圖示說明和描述的目的，並非意在界定本發明的局限範圍。就說明書和權利要求中的使用而言，單數形式「一」、「一個」、「所述^^括複數個指代物， 除非上下文另行做出了明確說明。

圖1圖示說明了根據本發明的一個或多個實施例的監測藥物的霧化的系統。圖2圖示說明了根據本發明的一個或多個實施例的霧化監測器。圖3圖示說明了根據本發明的一個或多個實施例的能夠通過其監測霧化器的工作期間產生的超聲能量的信號的描繪圖。圖4圖示說明了根據本發明的一個或多個實施例的監測藥物的霧化的方法。圖1圖示說明了根據本發明的一個實施例的系統10，其被配置成監測用於提供給受試者12的藥物的霧化。在一個實施例中，系統10可以監測是否存在有待霧化的藥物、霧化速率、被霧化的藥物的一個或多個屬性(例如粘滯度、成分等)和/或藥物的霧化的其他方面。通過監測是否存在有待霧化的藥物，系統10有效地監測藥物的霧化是否完成。至少在為受試者12提供了霧化何時完成的可靠指示的意義上其可以加強藥物的霧化。如果沒有系統10提供的這一指示，那麼受試者12可能被迫依賴不太可靠的霧化完成指示器，其不必要的延長了受試者12接受治療的時間(例如，假設受試者12在用光了所有藥物的情況下繼續試圖霧化)。在一個實施例中，系統10包括加壓氣體源14、霧化器手持機16和/或霧化監測器18中的一個或多個。加壓氣體源14提供了加壓氣體流，其使得提供給受試者12的藥物霧化。在一個實施例中，加壓氣體源14包括一個或多個用於控制加壓氣體從加壓氣體源14釋放的閥門。作為非限制性示例，加壓氣體源14可以包括壁式氣體源、鼓風機、氣體的加壓箱或罐、活塞、 隔膜和/或其他加壓氣體源中的一種或多種。霧化器手持機16從加壓氣體源14接收加壓氣體流，並使該加壓流實現使提供給受試者12的藥物霧化。在圖1所示的實施例中，霧化器手持機16與加壓氣體源14之間經由在其間延伸的管道20連通(例如，以接收加壓氣體)。在一些實施例中(這裡未示出)， 霧化器手持機16可以直接連接至加壓氣體源14。霧化器手持機16包括加壓氣體入口 22、藥物出口 M和排氣口 26。霧化器手持機 16還包括藥物貯存器，在圖1中未示出藥物貯存器，因為其形成於霧化器手持機16內部。 藥物貯存器適於在其內保存一個或多個有待霧化的藥物體。在加壓氣體入口 22接收從加壓氣體源14進入霧化器手持機16的加壓氣體。將加壓氣體引入到由霧化器手持機16保存的藥物(例如，在藥物貯存器內)，通過這種方式，加壓氣體使得藥物霧化。受試者12通過藥物出口 M接收到霧化後的藥物。在一個實施例中，受試者12用嘴咬住藥物出口 24，並吸氣，以從藥物出口 M接收霧化藥物。可以經由排氣口沈將受試者12呼出到藥物出口 M 內的氣體和/或經由加壓氣體入口 22接收到霧化器手持機16內的加壓氣體從霧化器手持機16中釋放。在一些實施方式中，霧化器手持機16可以包括防止藥物通過排氣口沈排出的一個或多個機構。該一個或多個機構可以包括(例如)一個或多個設置於霧化器手持機 16內或排氣口沈附近的擋板或閥門。在工作期間中，加壓氣體源14和/或由加壓氣體源14通過管道20和霧化器手持機16提供的加壓氣體可能產生可聽到的白噪聲。這種白噪聲包括藥物在霧化器手持機16 內的實際霧化產生的噪聲。由藥物的實際霧化產生的白噪聲的聲調可能一定程度上隨著霧化器手持機16內的藥物貯存器中的藥物的水平和/或藥物的霧化的其他方面而發生變化。 然而，由藥物的實際霧化產生的白噪聲的聲調變化可能相對小和/或可能被霧化期間的其他白噪聲源(例如，加壓氣體源14的馬達、通過加壓氣體源14處的閥門衝出的氣體、通過管道20行進的氣體、從管道20運動至霧化器手持機16的氣體等)湮沒。這樣一來，受試者12可能難以單純基於系統10在霧化期間產生的聲音檢測到隨著藥物開始耗盡而發生的濺射(由於藥物沒有了而導致的霧化結束)和/或與霧化的其他方面相關的信息。此外， 其他環境噪聲、聽力損失和/或其他因素都可能造成這種檢測的困難。霧化監測器18被配置成監測霧化頭16內的藥物的霧化的一個或多個方面，並向受試者12提供與所監測的一個或多個方面相關的信息。例如，霧化監測器18可以監測霧化頭16內的藥物的霧化是否引起了濺射，在霧化頭16的藥物貯存器內是否還有剩餘的藥物，和/或霧化頭內的藥物的霧化的其他方面。霧化監測器18基於系統10在霧化期間產生的超聲能量監測霧化的一個或多個方面。在一個實施例中(這裡未示出)，形成與霧化頭16集成的霧化監測器18，這樣就不再將霧化監測器18設計成可拆卸並與其他霧化頭一起使用了。在一個實施例中，可選擇性地將霧化監測器18從霧化頭16拆下，可以將可拆卸霧化監測器18設計為可以與多個不同的霧化頭一起使用。此外，儘管在圖1中將霧化監測器18示為整個承載於霧化頭16上， 但其並非意在構成限制。在一個實施例中，霧化監測器18的所有部件中的一些可以完全與霧化頭16分離。例如，可以使霧化監測器18的一些或所有部件承載於加壓氣體源14、管道 20上，並且/或者可以與系統10的所有其他部件分離並且不相接附。圖2圖示說明了根據本發明的一個實施例的霧化監測器18的功能方塊圖。在圖 2所示的實施例中，霧化監測器18包括用戶接口 28、傳感器30和處理器32。應當認識到， 其僅用於舉例說明目的，因為在一些實施例中霧化監測器18可以包括比圖2的方塊圖中所圖示說明的或多或少的部件。 用戶接口觀被配置為在霧化監測器18和受試者12之間提供接口，受試者12可以通過該接口從霧化監測器18接收信息。其使得能夠在受試者12和霧化監測器18的其他部件之間傳送被統稱為「信息」的數據、結果和/或指令以及其他任何可傳送的項目。在一個實施例中，霧化監測器18的形狀因子是用戶接口觀的設計的考慮事項。在這一實施例中，用戶接口觀提供的接口可以相對小和/或不複雜，以限制其佔據的空間。適於包含在用戶接口觀中的接口裝置的示例包括顯示屏、揚聲器、一個或多個指示燈、音響報警器和/ 或其他接口裝置。傳感器30被配置成產生傳達與藥物(例如，如圖1所示和上文所述在霧化頭16 內)的霧化期間產生的超聲能量相關的信息的一個或多個輸出信號。這樣一來，傳感器30 可以包括被配置成將超聲能量轉換為電子輸出信號(例如，電流、電壓等)的換能器。在一個實施例中，傳感器30包括超聲傳聲器(例如，對高於音頻的頻率敏感的傳聲器)、壓電換能器和/或能夠將超聲能量轉換為電子輸出信號的其他換能器。通常在較低的頻率上(例如，在音頻範圍內)調製由霧化器(例如，圖1所示和上文所述的加壓氣體源14、霧化器手持機16和管道20)的工作產生的超聲能量，其中，調製的方式受到以下的影響霧化器的工作是否實際上霧化了藥物、藥物被霧化的速率、藥物的一個或多個屬性(例如，粘滯度、成分等)和/或霧化器實施的藥物霧化的其他方面。例如， 在一個實施例中，在對藥物實際霧化的同時在音頻範圍內的一個或多個頻率上調製霧化器產生的超聲能量，但是如果霧化器仍然在工作卻沒有藥物被霧化(例如，由於霧化器內的貯存器空了)，那麼這一調製將幅度降低和/或完全消失。這樣一來，在一個實施例中，由傳感器30產生的一個或多個輸出信號傳達的與霧化期間產生的超聲能量相關的信息使得能夠檢測攜帶調製信號的超聲載波，所述調製信號指示霧化器的工作是否產生了實際的藥物霧化、霧化器對藥物霧化的速率、藥物的一個或多個屬性(例如，粘滯度、成分等)和/或霧化的其他方面。將處理器32配置成在霧化監測器18內提供信息處理能力。這樣一來，處理器32 可以包括數字處理器、模擬處理器、被設計為處理信息的數字電路、被設計為處理信息的模擬電路、狀態機和/或對信息進行電子處理的其他機構中的一種或多種。儘管在圖2中將處理器32示為單個實體，但是其僅出於圖示說明的目的。在一些實施方式中，處理器32可以包括多個處理單元。這些處理單元可以物理上處於同一裝置內，或者處理器32可以代表協調工作的多個裝置的處理功能。如圖2所示，在一個實施例中，處理器32包括預放大模塊34、調製模塊36、濾波器模塊38、監測器模塊40和/或其他模塊。可以通過軟體，硬體，固件，軟體、硬體和/或固件的某種組合，和/或其他實現方式，來實現模塊34、36、38和/或40。應當認識到，儘管在圖 2中將模塊34、36、38和/或40示為共同處於單個處理單元內，但是在處理器32包括多個處理單元的實現方式中，模塊34、36、38和/或40可以處於遠離其他模塊的位置。此外，下文提供的對模塊34、36、38和/或40的功能的描述都只是用於圖示說明目的，並非旨在構成限制，因為模塊34、36、38和/或40中的任何一個都可以提供比所描述的功能或多或少的功能。例如，可以去除模塊34、36、38和/或40中的一個或多個，並由模塊34、36、38和/ 或40中的其他模塊提供其部分或全部功能。作為另一示例，處理器32可以包括一個或多個額外模塊，其執行下文中隸屬於模塊34、36、38和/或40之一的功能的部分或全部。將預放大模塊34配置成放大傳感器30產生的一個或多個輸出信號。在一個實施例中，在處理器32的模塊執行後續處理之前，預放大模塊34對所述一個或多個輸出信號預放大。對所述一個或多個輸出信號的預放大有助於接下來的處理。將調製模塊36配置成提取調製信號，該調製信號是由從傳感器30產生的一個或多個輸出信號檢測到的超聲載波信號攜帶的。在一個實施例中，該調製信號可以包括處於亞音頻內的一個或多個信號。在一個實施例中，該調製信號可以包括處於音頻範圍內的一個或多個信號，其傳達關於藥物的霧化的一個或多個方面的信息。例如，所述調製信號可以包括在大約IkHz和大約IOkHz之間的信號。在一個實施例中，調製模塊36包括整流器，其從存在於由傳感器30產生的一個或多個輸出信號中的超聲載波信號提取調製信號。濾波器模塊38被配置成對由調製模塊36提取的調製信號濾波。在一些情況下， 除了傳達關於藥物的霧化的信息之外，所述調製信號還可能包括處於研究範圍以外的頻率上的噪聲和/或信號。濾波器模塊38可以濾除調製信號中與傳達關於藥物的霧化的信息的信號發生幹擾的頻率。例如，在一個實施例中，濾波器模塊38包括其範圍至少包括一些音頻的帶通濾波器。例如，所述帶通濾波器的範圍可以在大約2kHz和大約IOkHz之間。將監測器模塊40配置成基於濾波器模塊38提供的經濾波的信號監測藥物的霧化。從上文可以清楚地看到，原本在由霧化器的工作所產生的超聲能量中攜帶的經濾波的信號傳達了與以下相關的信息是否有藥物正在被霧化、藥物被霧化的速率和/或霧化的其他方面。監測器模塊40從濾波器模塊38接收經濾波的信號，並從該經濾波的信號確定與由霧化器進行的藥物的霧化的一個或多個方面相關的信息。由監測器模塊40接收到的信號不受在霧化器工作中產生的白噪聲和/或存在於環境中的白噪聲的影響。這是因為監測器模塊40接收到的信號最初是在由藥物的霧化產生的超聲能量中攜帶的，而白噪聲源僅是在霧化器周圍的聲波中攜帶的，而不存在於藥物霧化發出的超聲能量中。在一個實施例中，監測器模塊40包括頻率到電壓轉換器，其將接收自濾波器模塊38的經濾波的信號中包括的頻率信息轉換成電壓信息。然後，監測所述電壓信息，以確定與由霧化器進行的藥物的霧化的一個或多個方面相關的信息。在一個實施例中，經由用戶接口 28向用戶傳達由監測器模塊40所確定的與藥物的霧化的一個或多個方面相關的信息。圖3圖示說明了由與監測器模塊40(如圖2所示和上文所述)類似或相同的監測器模塊的一個實施例所監測到的信號42的描繪圖，用以確定與藥物的霧化相關的信息。具體而言，圖3所示的描繪圖表示由監測器模塊執行的頻率到電壓的轉換。如上文提及的， 以信號調製在霧化器的工作期間產生的超聲能量，該信號響應於根據時間將信號調製到超聲能量上的操作的一個或多個方面的變化而發生變化。在第一時間周期44內，由信號42 的幅度升高表示的、超聲能量攜帶的調製信號的存在指示霧化器的工作正在實際地霧化藥物。這樣一來，在第一時間周期44內，霧化器的藥物貯存器內存在藥物，可以用來霧化。在第二時間周期46內，信號42的幅度的振蕩指示在一些時間點上(例如，在點48上)，霧化器的工作正在霧化藥物，而在其他時間點上(例如，在點50上)，霧化器的工作則沒有霧化藥物。通常將這一零散的藥物霧化稱為「濺射」，其指示存在於霧化器的貯存器內的藥物的水平即將達到霧化將不再發生的水平(例如，其將變成空的)。在第三時間周期52內，信號42的幅度的持續降低指示由於霧化器不再霧化藥物導致由霧化器發出的超聲能量中不再存在調製信號。這通常將與霧化器的藥物貯存器空了相關聯。返回到圖2，在一個實施例中，根據上文關於圖3討論的原理，監測器模塊40從接收自濾波器模塊38的信號確定霧化監測器18正在監測的霧化器工作是否正在霧化藥物。 例如，在這一實施例中，監測器模塊40可以包括比較器，其監測濾波器模塊38提供給監測器模塊40的經濾波的信號(例如，類似於圖3所示的信號42的信號)的頻率到電壓的轉換。如上文所述，這一信號的幅度指示是霧化器正在霧化藥物，還是即使霧化器正在工作但是卻沒有藥物得到霧化。可以將監測器模塊40由接收自濾波器模塊38的經濾波的信號所確定的關於藥物的霧化的信息經由用戶接口觀提供給用戶，用戶能夠推斷出是否正在從用戶接口觀收到來自霧化器的治療、霧化器的工作是否正在導致濺射、和/或是否所有的 (或者幾乎所有的)藥物都已經被霧化，從而使用戶能夠以及時的方式終止治療。應當認識到，以具體的霧化器類型(例如，噴射霧化器、氣動霧化器等)對監測霧化的描述並非旨在構成限制。對於本領域普通技術人員而言，無需過分試驗，上文關於噴射霧化器的監測闡述的原理就可以容易地適用於其他類型的霧化器。此外，儘管主要針對監測霧化治療是否已經完成(例如，霧化器內沒有剩餘的藥物)描述了基於所發射的超聲能量的霧化監測，但是其並不構成限制。可以根據文中描述的原理，基於所發出的超聲能量來監測霧化的其他方面。圖4示出了監測藥物的霧化的一個或多個方面的方法M。下文呈現的方法M的操作旨在用來舉例說明。在一些實施例中，可以在具有一項或多項未描述的額外操作和/或在去掉一項或多項討論過的操作的情況下完成方法M。此外，在圖4中示出的並且在下文中予以描述的方法M的操作的順序並非旨在構成限制。儘管在上文闡述的系統的背景下描述了方法M的實現，但是在一些實施例中，可以在一種或多種其他背景下實現方法M。方法M包括操作56，在該操作中使藥物霧化，以提供給患者。由霧化器執行操作 56。例如，在一個實施例中，霧化器可以包括分別與加壓氣體源14、管道20和霧化器手持機 16 (如圖1所示和上文所述)相同或相似的加壓氣體源、管道和霧化器手持機。在操作58中，產生一個或多個輸出信號，所述輸出信號傳達與藥物的霧化期間產生的超聲能量相關的信息。在一個實施例中，由與傳感器30(如圖2所示和上文所述)相同或相似的傳感器執行操作58。在操作60中，基於所產生的一個或多個輸出信號監測藥物的霧化的一個或多個方面。在一個實施例中，由與處理器32(如圖2所示和上文所述)相同或相似的處理器執行操作60。在操作62中，向霧化的受試者提供與所監測的霧化的一個或多個方面相關的信息。在一個實施例中，由與用戶接口 28 (如圖2所示和上文所述)相同或相似的用戶接口執行操作62。儘管已經基於當前認為最現實且優選的實施例出於舉例說明目的詳細描述了本發明，但要理解，這種細節僅僅是為了該目的，本發明不限於公開的實施例，而是相反，旨在覆蓋在所附權利要求的精神和範圍之內的修改和等價方案。例如，要理解本發明預期在可能的程度上可以將任何實施例的一個或多個特徵與任何其他實施例的一個或多個特徵組合。
權利要求
1.一種被配置成監測藥物的霧化的一個或多個方面的系統，所述系統包括傳感器，其被配置成產生傳達與藥物的霧化期間產生的超聲能量相關的信息的一個或多個輸出信號；以及處理器，其被配置成接收由所述傳感器產生的所述一個或多個輸出信號，並被配置成在由所接收到的一個或多個輸出信號所傳達的與所述藥物的所述霧化期間產生的所述超聲能量相關的所述信息的基礎上，監測所述藥物的所述霧化的一個或多個方面。
2.根據權利要求1所述的系統，其中，在所述藥物的所述霧化期間產生的所述超聲能量包括以調製頻率調製的超聲載波信號，並且其中，由所述傳感器產生的所述一個或多個輸出信號所傳達的所述信息使得能夠由所述處理器檢測經調製的超聲載波信號。
3.根據權利要求2所述的系統，其中，所述調製頻率在大約IkHz和大約IOkHz之間。
4.根據權利要求2所述的系統，其中，所述處理器被配置成基於經調製的超聲載波頻率監測所述藥物的所述霧化的一個或多個方面。
5.根據權利要求1所述的系統，其中，由所述處理器對所述藥物的所述霧化的一個或多個方面的監測包括監測所述藥物中是否還剩餘一部分有待霧化。
6.根據權利要求1所述的系統，其中，所述傳感器包括超聲傳聲器。
7.根據權利要求1所述的系統，還包括承載所述傳感器的霧化器手持機。
8.根據權利要求6所述的系統，其中，所述霧化器手持機還承載所述處理器。
9.根據權利要求1所述的系統，還包括向所述霧化的受試者提供與由所述處理器監測的所述霧化的所述一個或多個方向相關的信息的用戶接口。
10.一種監測藥物的霧化的一個或多個方面的方法，所述方法包括產生傳達與由藥物的霧化產生的超聲能量相關的信息的一個或多個輸出信號；基於所產生的一個或多個輸出信號監測所述藥物的所述霧化的一個或多個方面；以及向所述霧化的受試者提供與所監測的所述霧化的一個或多個方面相關的信息。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，在所述藥物的所述霧化期間產生的所述超聲能量包括以調製頻率調製的超聲載波信號，並且其中，由所產生的一個或多個輸出信號所傳達的所述信息使得能夠從所產生的一個或多個輸出信號檢測經調製的超聲載波信號。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，所述調製頻率在大約IkHz和大約IOkHz之間。
13.根據權利要求11所述的方法，其中，對所述藥物的所述霧化的所述一個或多個方面的監測基於從所產生的輸出信號對經調製的超聲載波頻率的檢測。
14.根據權利要求10所述的方法，其中，對所述藥物的所述霧化的一個或多個方面的監測包括監測所述藥物中是否還剩餘一部分有待霧化。
15.根據權利要求10所述的方法，還包括使所述藥物霧化。
16.一種被配置成監測藥物的霧化的一個或多個方面的系統，所述系統包括用於產生傳達與藥物的霧化期間產生的超聲能量相關的信息的一個或多個輸出信號的模塊；用於基於所產生的一個或多個輸出信號監測所述藥物的所述霧化的一個或多個方面的模塊；以及用於向所述霧化的受試者提供與所監測的所述霧化的一個或多個方面相關的信息的模塊。
17.根據權利要求16所述的系統，其中，在所述藥物的所述霧化期間產生的所述超聲能量包括以調製頻率調製的超聲載波信號，並且其中，由所產生的一個或多個輸出信號所傳達的所述信息使得能夠從所產生的一個或多個輸出信號檢測經調製的超聲載波信號。
18.根據權利要求17所述的系統，其中，所述調製頻率在大約IkHz和大約IOkHz之間。
19.根據權利要求17所述的系統，其中，對所述藥物的所述霧化的所述一個或多個方面的監測基於從所產生的輸出信號對經調製的超聲載波頻率的檢測。
20.根據權利要求16所述的系統，其中，用於監測所述藥物的所述霧化的一個或多個方面的模塊包括用於監測所述藥物中是否還剩餘一部分有待霧化的模塊。
21.根據權利要求16所述的系統，還包括用於使所述藥物霧化的模塊。
全文摘要
一種配置成監測藥物的霧化的一個或多個方面的系統(10)，該系統(10)包括傳感器(30)，其配置成產生傳達與在藥物的霧化期間產生的超聲能量相關的信息的一個或多個輸出信號(42)；以及處理器(32)，其配置成接收由傳感器(30)產生的一個或多個輸出信號(42)並且在由所接收的一個或多個輸出信號(42)傳達的與在藥物的霧化期間產生的超聲能量相關的信息的基礎上，監測藥物的霧化的一個或多個方面。
文檔編號A61M15/00GK102245241SQ200980149380
公開日2011年11月16日 申請日期2009年11月21日 優先權日2008年12月11日
發明者M·S·莫裡森 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司