呼吸驅動吸入器的依從性監控模塊的製作方法
2023-05-07 20:20:51
技術領域
本公開總體上涉及對經由吸入器的藥劑給予的病人依從性的監控。更具體地說，本公開涉及微型壓力傳感器用於呼吸驅動吸入器中的順應性監測。
背景技術：
吸入器或噴氣器(puffers)用於經由肺將藥物遞送進入人體。它們可用於，例如治療哮喘和慢性阻塞性肺病(COPD)。吸入器的類型包括定量吸入器(metered dose inhalers)(MDIs)，乾粉吸入器(DPIs)和噴霧器(nebulisers)。
現代呼吸控制噴霧器通常分成兩種類別中的一種：呼吸加強的(breath enhanced)或呼吸驅動的(breath actuated)。呼吸加強的噴霧器使用病人空氣流控制包含藥物的氣溶膠流向病人。因為氣溶膠在這些噴霧器中連續不斷地產生，一部分被浪費到環境中。呼吸驅動的噴霧器使用吸入和/或呼出檢測用以利用病人呼吸打開和關閉氣溶膠發生器(aerosol generator)。這與呼吸加強的噴霧器相比提高了效率，因為小量(如果有的話)藥物被損失到環境中。呼吸驅動裝置中的檢測通常通過熱和/或壓力傳感器。
不考慮使用的裝置，在呼吸藥物遞送中面臨的常見問題是如何監控病人堅持性和依從性。
堅持性按照藥方標籤(prescription label)處理病人，例如，每天服用規定數目的劑量。如果藥方要求每天兩個劑量，並且病人一天正在服用兩個劑量，它們被認為是100％堅持。如果病人一天正在僅僅服用一個劑量，它們被認為是50％堅持。在後種情況中，病人沒有得到他們的醫生規定的治療。
依從性，在另一方面，涉及病人如何使用他們的藥物遞送裝置。如果以有效治療推薦的方式使用，他們是100％依從。但是如果沒有適當地使用，他們小於100％依從。呼吸驅動吸入器的使用涉及以特定方式吸入；例如，吸入可能需要足夠長時間和足夠努力以夾帶全劑量的藥劑。對一些病人來說，例如，小孩和老人，滿足完全依從性的要求可能會非常困難。但是不能到達100％依從性會降低規定藥劑的效力。
當醫生規定藥物時，那個治療的功效完全依賴於病人適當地使用他們的裝置和每天使用適當數目的次數。如果他們沒有這樣做，病人很可能會經歷他們的狀況沒有改善。沒有驗證病人堅持性/依從性的任何工具，還要面對沒有改善可看見的病人，醫生可能沒有選擇只能規定更強的劑量或甚至更強的藥物。在一些情況下，這可能將病人推向危險中。如果醫生有一些方法確認病人實際上得到了規定的藥物這就可以避免。
一些製藥公司追隨的方法已經將累積劑量計數器加入到他們的藥物遞送產品。例如。劑量計數器可以通過按壓驅動按鈕或打開帽子或蓋子來觸發。一些呼吸驅動吸入器包括通過打開氣溶膠閥觸發的堅持性劑量計數器，指示病人已經努力吸入足以釋放一劑量的藥劑。雖然這向病人和照顧者提供裝置已經被使用的客觀證據，但是仍然不能提供任何類型的依從性信息。沒有方法確定使用者是否已經吸入整個劑量，或是否他們的吸入僅僅足以驅動氣溶膠閥然後停止吸入或將他們的吸入的強度減少到藥物能被夾帶進入空氣流的水平以下。照此，需要不僅僅提供堅持性信息而且提供依從性信息的產品。
呼吸量計是用於測量由病人的肺吸入或呼出的空氣的體積的儀器。呼吸量計測量換氣，空氣進入和呼出肺的運動。從被稱為呼吸描記圖的跡線，呼吸量計的輸出，有可能鑑定異常(阻塞性或限制性)換氣模式。目前的呼吸量計使用各種各樣的不同測量方法，包括壓力傳感器、超聲波和水位表。
為了監控與呼吸有關的氣流，壓力傳感器是最方便的，因為壓力信息能被用於確定流量，該流量然後能被用於確定體積。
用於呼吸檢測的壓力傳感器通常測量貫穿氣道(airway)(通過該氣道病人進行呼吸)截面的壓力不同。這一般使用兩個連接來進行，通過管子或其他合適的管道，將傳感器連接到氣道。也有可能使用通向氣道的單個連接，具有開向大氣的另一個埠。如果氣道內的壓力在氣流被施加之前和之後被測量，單個埠計量式傳感器(single port gauge type sensor)也能被使用，讀數的不同代表在空氣通道阻力(air path resistance)上形成的想要壓力降。但是，與第一(沒有氣流)讀數有關的不確定性通常很高。
不考慮使用的壓力傳感器的類型，壓力傳感器通常利用軟管被連接到病人氣道。這樣的系統的缺點是與呈溢出藥物或病人分泌物(粘液、痰等)形式的流體汙染物有關的傳感器損壞的可能性。為了將壓力傳感器與這樣的汙染物隔離，製造商經常利用彈性管子將壓力傳感器定位在離開測量位點一段距離。但是液體仍然可能凝結在管子中，在暴露於病人但是通常不可進入清洗的區域中為細菌生長創造環境。
傳統壓力傳感器的另一個問題是熱漂移；壓力讀數會隨時間隨著局部溫度的改變而改變的現象。有可能使用額外的電路彌補這樣的漂移，但是這增加成本和體積以及增大電源要求。這樣的電路能被定位在壓力傳感器本身之中，但是考慮到傳感器通常稍微遠離被測量的氣體，檢測到的溫度可能不代表那個氣體。溫度監控電路可定位在於病人身上，但是這增加額外的元件，附加成本和複雜性。
傳統壓力傳感器的再一個問題是對高無線電頻率(RF)暴露的敏感性。當很靠近無線電發射機(例如行動電話)操作時這會是一個實際的問題。其他潛在的來源包括無線通信裝置，例如Wi-Fi路由器和無線電話，和各種各樣的其他形式的信息技術(IT)設備比如無線網絡印表機。一些傳統壓力傳感器的另一個問題是滯後，壓力傳感器材料，例如變形之後返回它的原來形式、形狀或位置的膜片(diaphragm)的磁阻。當從不同的方向(從目標壓力的上面或下面)穿越相同壓力時這作為輸出的不同被觀察到。當處理非常低的壓力變化時，這樣的偏移(offset)會足夠大到掩飾被測量的信號。
技術實現要素：
本文描述的是新的依從性監控工具，其利用壓力傳感器，避免了上面描述的一些或全部問題。
根據第一個方面，提供了用於呼吸驅動吸入器的依從性監控模塊，該模塊包括：微型壓力傳感器，所述壓力傳感器的傳感器埠經配置氣動地結合到氣流道(flow channel)(通過該氣流道使用者能吸入)；處理器，其經配置用以接收源於吸入器的給藥裝置(dosing mechanism)的指示藥物已經被釋放的信號，接收來自壓力傳感器的敏感元件的數據，並且根據來自所述給藥裝置的所述信號和來自所述敏感元件的所述數據做出包含通過所述氣流道的藥物的呼吸的吸入符合成功給藥的一個或多個的預定要求的決定，和發送器，其經配置用以響應所述決定，發出劑量報告。
微型壓力傳感器可以是微米機電系統(microelectromechanical system)(MEMS)壓力傳感器或納米機電系統(nanoelectromechanical system)(NEMS)壓力傳感器。
所述成功給藥的一個或多個預定要求可包括下列中的一個或多個：超過預定閥值的氣流速度(flow rate)；超過預定閥值的吸入持續時間；至少在預定閥值持續時間超過預定閥值的氣流速度；超過預定閥值的吸入的總體積；和超過預定閥值的峰值吸入氣流(PIF)。
模塊可被配置用於和吸入器一起使用，該吸入器包括用於使用者驅動的給藥裝置的啟動的工具和用於呼吸驅動的藥劑的釋放的工具。
源於給藥裝置的所述信號在響應使用者驅動的給藥裝置的啟動中可被發送。
所述發送器可以是無線的。
壓力傳感器可以是MEMS氣壓傳感器(barometric pressure sensor)。傳感器可以是壓阻或電容MEMS壓力傳感器(piezo-resistive or capacitive MEMS pressure sensor)。
壓力傳感器、處理器和發送器的任何兩個或更多個可被包括在單個集成電路中或片上系統(System on Chip)(SoC)中。
模塊可進一步包括所述氣流道(flow channel)，壓力傳感器被定位於氣流道的內部，壓力傳感器可選擇地被定位於氣流道的內壁中的凹處。
模塊可進一步包括所述氣流道，壓力傳感器被定位於氣流道的外部，所述傳感器埠經由氣流道的壁中的開口被氣動地結合到氣流道。
模塊可進一步包括密封物，該密封物被安排以將傳感器埠氣動地結合到所述開口，所述密封物的至少一部分可選擇地被夾在壓力傳感器和壁之間，所述密封物的至少一部分可選擇地從所述壁的外表面延伸到其上安裝壓力傳感器的表面，以便將壓力傳感器封裝在鄰近壁的氣動室中。
所述壁和所述密封物可通過兩次注模工藝(two-shot moulding process)製成。
模塊可進一步包括夾在壓力傳感器和壁之間的導熱襯墊(thermally conductive gasket)。所述導熱襯墊可選擇地充當密封物。
模塊可進一步包括將所述傳感器埠與所述氣流道分開的空氣可透過、水不可透過的過濾器。
壓力傳感器可包括金屬外殼。
模塊可被配置用以滅菌一個或多個所述主殼體部分之後被固定在吸入器的主殼體部分上(使用中的最上面)。
所述處理器可被包括在壓力傳感器中。
模塊可進一步包括數據緩衝器，其被配置用以存儲從壓力傳感器的敏感元件接收到的數據。所述數據緩衝器可以可選擇性地被包括在壓力傳感器中。所述數據緩衝器可被配置用以存儲相當於一個吸入/呼出波形的數據。所述數據緩衝器可以是先進先出(FIFO)數據緩衝器。
模塊可進一步包括額外的MEMS氣壓傳感器，其被配置用於監控環境氣壓活動。
發送器可被包括在收發器(transceiver)中，該收發器被配置用以傳達來自壓力傳感器的數據和/或將數據送往壓力傳感器。發送器可以是無線的。所述無線發送器可以是BluetoothTM子系統，可選擇地BluetoothTM低能(BLE)集成電路或片上系統(SoC)。
壓力傳感器和/或發送器可以被安裝在印刷電路板(PCB)上。
模塊可進一步包括電池，可選擇地是紐扣電池，該電池被安排用以向壓力傳感器提供電力。
壓力傳感器可具有敏感度為20帕斯卡或更少。
壓力傳感器可包括敏感元件。處理器可被配置用以以大於或等於100Hz的頻率測驗所述敏感元件。
模塊可進一步包括用於接通壓力傳感器和/或從低功耗狀態喚醒壓力傳感器的控制工具。
所述控制工具可以被附接到吸口蓋子(mouthpiece cover)上的軛(yoke)的移動激活，使得所述吸口蓋子的打開造成所述軛以激活控制工具的方式移動。
所述控制工具可以是機械開關、光學傳感器，加速計(accelerometer)或Hall效應傳感器。
處理器可被配置用以響應所述控制工具，該控制工具通過從所述敏感元件獲取皮重讀數接通和/或喚醒壓力傳感器，以及隨後使用所述皮重讀數校正從敏感元件接收到的數據。
處理器可被配置用以從通過壓力傳感器的測量值的移動平均值確定動態零點，並且根據所述動態零點動態地校正壓力傳感器。
處理器可被配置用以過濾掉壓力傳感器固有的電噪聲和/或從壓力傳感器的敏感元件接收到的數據中的環境異常。
模塊可進一步包括可選擇地與壓力傳感器集成在一起的溫度傳感器。可選擇性地包括在壓力和溫度傳感器中的一個的處理器可被配置用以將從從溫度傳感的敏感元件接收得到的數據確定的溫度補償應用於從壓力傳感器的敏感元件接收得到的數據。
吸入器可進一步包括吸口(mouthpiece)，所述傳感器埠被氣動地結合到與所述吸口氣動連通的氣流道。
根據第二方面，提供了包括第一方面的模塊的呼吸驅動吸入器。
根據第三方面，提供了包括第一方面的模塊的吸入器配件，其被配置用以被連接到吸入器使得所述傳感器埠被氣動地結合到與所述吸入器的吸口氣動連通的氣流道。
根據第四方面，提供了監控對經由呼吸驅動吸入器的藥劑給予的病人依從性的方法，該方法包括接收源於吸入器的給藥裝置的指示藥物已經被釋放的信號；微型壓力傳感器，所述傳感器的傳感器埠被氣動地結合到氣流道(通過該氣流道使用者能吸入)；測知所述傳感器埠處的壓力變化；接收來自傳感器的敏感元件的數據；根據來自所述給藥裝置的所述信號和來自所述敏感元件的所述數據做出包含通過所述氣流道的藥物的呼吸的吸入符合成功給藥的一個或多個預定要求的決定；並且響應所述決定，發送給藥報告。
微型壓力傳感器可以是微米機電系統(MEMS)壓力傳感器或納米機電系統(NEMS)壓力傳感器。MEMS壓力傳感器可以是MEMS氣壓傳感器。傳感器可以是壓阻或電容MEMS壓力傳感器。
所述成功給藥的一個或多個預定要求可包括下列中的一個或多個：超過預定閥值的氣流速度(flow rate)；超過預定閥值的吸入持續時間；至少在預定閥值持續時間超過預定閥值的氣流速度；超過預定閥值的吸入的總體積；和超過預定閥值的峰值吸入氣流(PIF)。
該方法可進一步包括：使用額外的MEMS氣壓傳感器監控環境氣壓活動；以及校正所述傳感器，該傳感器具有氣動地結合到靠著所述額外傳感器的所述氣流道的傳感器埠。
該方法可進一步包括接通傳感器或從低功耗狀態喚醒傳感器；在響應接通或喚醒的傳感器中，從傳感器的敏感元件獲取皮重讀數；以及隨後使用所述皮重讀數校正從敏感元件接收到的數據。
該方法可進一步包括：從通過傳感器的測量值的移動平均值測定動態零點；並且根據所述動態零點動態地校正壓力傳感器。
該方法可進一步包括利用從溫度傳感器的敏感元件接收到的數據將溫度補償應用於從壓力傳感器的敏感元件接收得到的數據。
該方法可進一步包括將從傳感器的敏感元件接收到的數據儲存在數據緩衝器中。所述數據可相當於一個吸入/呼出波形。
所述發送可以是無線的。所述無線傳送可使用BluetoothTM協議，可選擇地，BluetoothTM低能(BLE)協議。
該方法可進一步包括以大於或等於100Hz的頻率測驗傳感器的敏感元件的處理程序。
該方法可進一步包括過濾掉固有電噪聲和/或從傳感器的敏感元件接收到的數據中的環境異常。
該方法可進一步包括從由傳感器的敏感元件測知的數據確定由吸入器的使用者吸入或呼出的空氣的體積。
根據第五方面，提供了電腦程式產品，包括由計算機處理器執行以完成第四方面的方法的說明書。
根據第六方面，提供了基本上如本文描述的依從性監控模塊，參考附圖。
根據第七方面，提供了基本上如本文描述的吸入器，參考附圖。
根據第八方面，提供了基本上如本文描述的吸入器配件，參考附圖。
根據第九方面，在此提供了基本上如本文描述的方法，參考附圖。
根據第十方面，提供了基本上如本文描述的電腦程式產品，參考附圖。
附圖說明
現在將參考附圖描述本發明的實施例，其中：
圖1到5闡明了關於氣流道的呼吸檢測的微型壓力傳感器的示例性裝置。
圖6是實例性傳感器電子元件的原理圖。
圖7到13闡明了吸入器中依從性模塊的實例性配置。
圖14是闡明了實例性依從性監控方法的流程圖。
圖15是闡明了實例性用戶設備交互的流程圖。
圖16A和16B是顯示了測試數據的圖表。
具體實施方式
圖中顯示的元件沒有按比例繪製，僅僅用以闡明操作。同樣的元件用同樣的參考數字指示。
除了差別(兩個埠)式(differential(two port)type)壓力傳感器和單個埠計量式傳感器，利用在使用之前和之後做出的分開的測量值之外，如上面所討論的，絕對或氣壓傳感器是可用的。氣壓傳感器參考真空。它們有時候被稱為高度計，因為高度能從氣壓讀數推斷出來。這種類型的傳感器通常不被考慮用於呼吸檢測，因為它們的極寬的量程(20到110kPa)和極低的解析度。考慮到典型呼吸屬性如何可產生大約僅僅0.2kPa的壓力變化，這會要求超過它的操作範圍的極窄部分操作傳感器。
但是，隨著微型化，包括MEMS和NEMS技術的引入，很多改進的傳感器現在是可用的。典型的MEMS氣壓傳感器能夠從20kPa到110kPa操作，並且當氣動地結合到具有已知氣流阻力的氣流通道時能檢測少於30lpm(升/分鐘)的氣流速度。
使用氣壓傳感器能夠使氣壓作為貫穿測量周期的基線使用，由此解決其他單個埠方法的不確定性。
並且，知道局部氣壓能提供對病人肺功能的一些了解。人們懷疑大氣壓力的變化，例如與接近風暴鋒面有關的變化，可能對病人呼吸有影響，甚至可能與哮喘和COPD事件有關。
氣壓傳感器已經在應力狀態下，其具有在真空的裝置中密封的集成參考埠(integral reference port)。這意味著他們在感興趣區域具有低滯後。
由於它們的敏感元件極其小的尺寸和質量，MEMS傳感器能夠反應極其小的壓力變化。一些能夠分辨低達1Pa的壓力變化。
MEMS壓力傳感器可包括傳感器包中的全部必需的模擬電路。溫度補償和/或數字界面也能與壓力傳感器集成在一起。
例如，Freescale MPL3115A2MEMS氣壓計/測高儀晶片(壓力傳感器)是數字的，使用I2C界面向主人微型計算機傳達壓力信息。
MEMS壓力傳感器可被包裝在金屬中。這提供RF屏蔽和用於溫度補償的優良導熱性。
MEMS壓力傳感器還成本低，展示出低功耗，並且非常小。這使它們特別適合用在手提和/或一次性裝置中，該裝置，例如可由電池(例如紐扣電池)提供電力。
小尺寸MEMS壓力傳感器使它們很容易併入到現有吸入器設計中。也可很容易將它們併入吸口或靠近吸口以更準確地測量由病人的吸入或呼出造成的壓力變化。
微型氣壓傳感器可僅僅使用通向空氣通道的小孔被直接連接到病人氣道，這不要求任何類型的管子。這使水分凝結和與彈性管子有關的潛在細菌生長的可能性最小化。可包括內部密封物，例如凝膠密封物以保護傳感器元件不受汙染。
這種類型的裝置的實施例顯示在圖1中。微型氣壓傳感器110靠著氣流道120(通過該氣流道病人呼吸)放置。空氣流基本上是箭頭130指示的軸向。傳感器埠111是密封的，與氣流道壁122中的開口121一致，通過氣動的(密封的)密封物140。(注意，只要傳感器埠和氣流道之間存在氣動連接，密封就不需要完全密封)。傳感器埠111可選擇地包括過濾器，例如空氣能透過，水不可透過的過濾器。
氣流道和密封物可通過兩次注模工藝製成。壓力傳感器110可被安裝在印刷電路板(PCB)150上以提供到電源和其他電子元件的連接。
不是圍繞開口121和傳感器埠111之間的通道定位密封物140，而是整個微型壓力傳感器可被封裝在鄰近氣流道的腔室中，如圖2中闡明的。氣動密封物240位於傳感器佔用空間(footprint)的外部，並且從氣流道壁222的外部一直延伸到表面250，傳感器210安裝在表面250上面(例如，PCB的組件表面)。圖2顯示橫截面；氣動密封物240圍繞傳感器210的周界，不論它是圓的、正方形的、長方形的或任何其他形狀。密封物240，傳感器底座250和氣流道壁222因此形成與外部環境(除位於開口221的氣流道之外)氣動地隔開的腔。傳感器埠211處的壓力因此與開口221處的氣流道中的壓力平衡。
由於具有內置溫度補償的MEMS傳感器是可用的，可能對外部熱傳感器的使用沒有任何需要。補償可正好在測量位點被提供，增加補償的準確性。具有內置溫度補償的MEMS傳感器還能充當緊湊呼吸溫度計，向病人和/或他們的照料者提供進一步的信息。如果傳感器的外殼是金屬的，那麼不僅僅是與RF射頻場(RF fields)(例如與行動電話或附近幹擾有關的RF射頻場)隔離的敏感內部電路，而且傳感器還將迅速與局部溫度平衡以便提供最佳溫度補償。
在圖1和2的實施方案中，微型傳感器與氣流道壁通過空氣隙分離開。為了提高微型傳感器迅速檢測氣流道溫度的變化的能力，可以使用導熱襯墊，如圖3所示。(圖3在其他方面類似於圖2)。
在圖3的示例性裝置中，導熱襯墊360，例如用於電晶體散熱片(transistor heat sinks)的矽樹脂類型，被提供在微型傳感器310的外殼(可選擇金屬)和氣流道壁322之間。被襯墊覆蓋的鄰接面積越大，溫度平衡越快。襯墊360因此可基本遍布面對氣流道壁322的傳感器310的整個表面。
圖4顯示了一個實例性裝置，其中導熱襯墊460由空氣不可透過物質製成，其針對傳感器410和氣流道422(它被壓縮兩者之間)的表面輪廓變形。它因此當同時充當氣動密封物的時候提供優良的熱連接，消除了對隔開密封元件的需要。
定位鄰近氣流道的傳感器的一個替代方案是將整個傳感器放置在被監控的裝置的低氣壓氣道中，如圖5闡明的。例如，傳感器可被放置在DPI殼體中或加壓的MDI(pMDI)的『靴子(boot)』中。(術語靴子指的是通常保存有藥罐的吸入器的軀殼)。在這個裝置中，傳感器真實地測量氣道本身的壓力(和可選擇地，溫度)，提供提高的準確性。因此不需要任何密封元件創造氣流道520和傳感器埠511之間的氣動導管，或不需要任何導熱襯墊幫助它們之間的溫度平衡。提供具有任一進入外部壓力環境(用於參考目的)的入口的傳感器也不是必須的，因為參考已經以真空參考的形式內置在傳感器本身中。
在圖5的實施例中，微型氣壓傳感器510被安裝在氣流道壁522的內部，可選擇地通過PCB550。氣流道壁522可包括凹進部分523，傳感器510被定位其中(如所示)以減少對530指示的空氣流的破壞。例如，這樣的凹處523的深度可基本上等於傳感器510的厚度使得對於傳感器510的兩側來說，包括傳感器埠511的傳感器的表面與氣流道壁522的內表面齊平。凹處523可以是壁522的大體積切掉或相對於剩餘部分徑向向外延伸的壁的一部分，如所示。
應該注意由於它們的小尺寸，MEMS壓力傳感器能被用於監控經過，例如噴霧器、DPIs或pMDIs的病人氣流，因此促進低成本依從性監控，除了堅持性監控之外/代替堅持性監控，其確認裝置驅動。所述依從性監控可使用輔助裝置執行，該輔助裝置通過通向被監控的氣道(或給藥裝置本身中的)小孔結合到給藥裝置。MEMS傳感器的小尺寸、高性能和低成本使它們理想地適合於當尺寸和重量對使用者(他/她可能不得不一直隨身攜帶他們的吸入器)來說是主要考量的情況下的這樣的應用。
如果來自微型壓力傳感器的輸出是數字，全部低水平信號處理可在傳感器中進行，保護它不受外部幹擾。這使利用大約幾十帕斯卡的信號的工作有可能沒有很多具有外部電路的傳統傳感器會挑戰的困難。
圖6圖示顯示了實例性微型氣壓傳感器的一些電子部件。傳感元件601將模擬信號傳遞給模數轉換器(ADC)602。ADC 602數字輸出信號然後通過滾動平均過濾器(rolling average filter)經過多次循環被平均以減少噪聲。各種各樣的平均值可在程序控制下被選擇以便平衡針對響應時間的噪聲(noise against response time)。
作為一個實施例，塊(block)603代表了選擇八個不同過採樣(oversample)(即，篩選(filter))比率中的一個在604輸出的工具。最快的響應與OSR＝l有關，但是這也是噪聲最大的設置。相反地，OSR＝128引進最小的噪聲，但是具有最慢的響應。根據特定應用可選擇最佳的設置。利用OSR設置為16，輸出對大部分呼吸應用來說是足夠清楚的並且更新時間是足夠快的。
例如為了記錄病人氣流屬性，創鍵與由傳感器檢測的壓力的實時波動有關的波形可能是想要的。如果一個人每次從傳感器的單個讀數(single readings)建立這樣的波形，新數據變得可供利用，由於與每次輕敲(tap)有關的延遲，產生的波形會展示出阻斷的假象波形(blocky artefacts)，而不是平滑的波形。但是通過在合適的頻率(例如大約100Hz)操縱ADC 602，並且以相同的速度讀取數據，代表每次輕打的數據被進一步平均，導致更平滑的波形。
平均輸出然後被傳遞到循環先進，先出(FIFO)緩衝器(未示出)，用於存儲直到數據可通過連接的集成在裝置中的處理器來處理，或被傳輸用於卸載處理。這樣的FIFO緩衝器可以，例如，存儲大約等於或稍大於一個典型呼吸波形的許多採樣以保證整個吸入/呼出屬性能被捕獲。在波形不需要實時的情況下，使用緩衝器減少傳感器的串行埠的需要。隨著通訊系統的添加，有可能監控病人堅持性和依從性並將這樣的信息，例如包括病人氣流屬性，傳達到使用者裝置，例如智慧型電話或平板電腦。從使用者裝置數據可選擇地被傳達到照料者的裝置，例如，醫生的個人電腦(PC)。這可使用有線連接，例如經由通過串行總線(USB)埠來進行。或者，利用無線技術，有可能將結果傳達到外部世界，不以任何有效方式幹擾外殼內的產品。合適的無線技術可包括，例如，WiFi技術(例如IEEE802.11)、醫療體域網(Medical Body Area Network)(MBAN)技術(例如IEEE 802.15)，近場通訊(Near Field Communication)(NFC)技術、移動技術(例如3G)和BluetoothTM技術(例如BluetoothTM低能耗(BLE))。無線收發器，例如呈BLE晶片形式，可被連接到微型傳感器或與它集成在一起。
這樣的無線連接可被用於，例如實時報告裝置驅動和/或具有日期和時間戳的測知的吸入。這個數據可以是外部處理過的，並且如果這樣的處理結果是確定藥方應該被再裝滿，警報可被發送到病人和/或照料者和/或藥劑師。警報可經由吸入器的一個或多個用戶界面(例如LED和/或蜂鳴器)或經由文字信息或電子信函來提供。作為另一個實施例，如果在排定給藥時間之後的預先確定了的期間內沒有接收到給藥報告，提示可被發送到病人和/或照料者。例如如果使用頻率超過安全閥值也可以產生警報。依從性模塊可直接或間接與下列中的一個或多個通訊：病人或照料者(例如醫生、護士、藥劑師、家庭成員或看護者)的用戶裝置(比如移動手機，例如智慧型手機、平板電腦、筆記本電腦或桌上型電腦)，例如健康服務提供商或吸入器或藥物製造商或經銷商的伺服器，或雲存儲系統。這樣的通訊可以通過網絡，例如網際網路，並且可能涉及專業的應用(dedicated app)，例如在病人的智慧型手機上。
依從性監控工具(比如一個或多個傳感器，例如裝置驅動傳感器比如檢測堅持性和依從性報告工具的機械開關，例如檢測用於適當劑量遞送的足夠氣流的微型壓力傳感器)和依從性報告工具(比如無線發送器或有線輸出埠)可被包括在單個模塊中。這個模塊可作為用於附接到現有的或稍稍改進的吸入器設計的分開的吸入器配件/升級版銷售。或者，依從性監控模塊可在製造過程中被併入吸入器。不要求依從性監控模塊的全部部件都被包括在單個物理單元中，雖然可以是這種情況。在吸入器配件版本的情況中，模塊可由一個或多個可連接單元組成。在模塊併入吸入器的情況中，獨立部件可位於吸入器之中或之上的任何適當的位置，並且不需要比他們運行要求任何更進一步的集合或連接。
傳感器可以，例如，用在PCT專利申請公開號WO 01/97889、WO 02/00281、WO 2005/034833或WO 2011/054527中描述的呼吸驅動乾粉吸入器類型中。這些吸入器被配置使得使用者經過吸口的吸入導致通過裝置的空氣流夾帶乾粉藥劑。吸入也導致另一個空氣流從外部進入吸入器。吸入器包括渦流室和室壁，在該渦流室中兩個空氣流相互碰撞，室壁用以分解乾粉藥劑的聚集用於更有效的遞送。
這些吸入器包括劑量計數裝置，用於確定由用戶開啟之後從料鬥(hopper)進入給藥室(dosing chamber)的大劑量粉末已經被計量。劑量計數系統包括爪，該爪在通過劑量計數系統計量到吸口的藥劑劑量過程中沿預定路徑可移動。劑量計數器包括繞線筒(bobbin)、可旋轉纏線框(spool)和在繞線筒上接收的滾制帶狀物(rolled ribbon)，圍繞繞線筒的軸可旋轉。帶狀物在其上有標記，該標記在固定在纏線框上的帶狀物的第一端和放置在繞線筒上的帶狀物的第二端之間連續延伸。劑量計數器還包括齒，該齒從纏線框徑向向外延伸進入預定的爪的路徑以便纏線框通過爪被旋轉並且帶狀物在計量通向吸口的劑量的過程中在纏線框上行進。
但是，這些吸入器不包括任何確定劑量是否已經被成功地給予的工具。在穿過吸入器的空氣流通道中的任何地方或與空氣流通道流體連通的任何地方添加微型氣壓傳感器可使依從性監控能夠進行，由於這樣的微型傳感器可收集足夠的數據用以指示病人是否是以適當的方式(例如，足夠努力和足夠長)吸入以接受全劑量的藥劑。
結合源於劑量計量系統的指示在吸入之前大劑量藥劑可使用於氣流道(通過該氣流道病人吸入)的信號，這個信息足以確認劑量已經被成功地給予。
信號可以任何方便的方式從劑量計量系統得到。例如，電子開關可被安排使得它通過爪的運動或纏線框的旋轉來驅動。這個開關可被連接到處理器的輸入電路使得劑量被計量時處理器接受電子脈衝。
圖7到9闡明了依從性模塊如何可被集成在這樣的吸入器中的詳細說明。
圖7闡明了一個實施例，其中PCB 750載有MEMS壓力傳感器，並且可選擇地，處理器和發送器被併入接近吸口770的吸入器700殼體中。在圖7A中，吸口770被蓋子780隱藏。在圖7B中，蓋子780被拉下以暴露吸口770。蓋子780被連接到軛790使得當向下搖動蓋子780時暴露吸口770，向下拉軛790關閉觸覺開關795。當開關795關閉時，電連接在PCB 750和電池755(比如紐扣電池)之間形成，以便僅僅當吸口蓋子780打開時PCB 750被供電。當它被需要時這幫助保存電池電量。或者，PCB 750可一直連接到電池755，但是關閉開關795(或激活一些其它開關工具，例如，光學傳感器、加速計或Hall效應傳感器)可從電量保存睡眠模式喚醒PCB 750。
圖8顯示了一個替代裝置。與圖7中顯示的實施例類似，吸口870通過向下擺動蓋子880(這導致拉下軛890)被暴露。但是在這個實施例中，PCB 850(還是載有MEMS壓力傳感器，和可選擇地，處理器和發送器)被併入吸入器800殼體的中間部分。軛890形成「n」形狀以當吸入器800被定向(在向下末端處吸口保持水平)供使用時在PCB的左邊和右邊以及上面。圖8B顯示了當蓋子關閉時PCB和軛的放大圖。圖8C顯示了當蓋子打開時的類似圖。在圖8C中，拉下軛890的水平部分用以關閉觸覺開關895。類似於圖7中的實施例，當開關895關閉時，電連接在PCB 850和電池855(比如紐扣電池)之間形成，使得僅僅當吸口蓋子880打開時PCB 850被供電。或者，PCB 850可一直被連接到電池850上，但是關閉開關895(或激活一些其他開關工具，例如，光學傳感器、加速計或Hall效應傳感器)可從電量保存睡眠模式喚醒PCB850。
進一步的替代裝置以部分分解形式被顯示在圖9中。類似於圖7和8中顯示的實施例，吸口970通過向下擺動蓋子980(這導致拉下軛990)被暴露。但是在這個實施例中，PCB950(還是載有MEMS壓力傳感器，和可選擇地，處理器和發送器)被併入吸入器900殼體的頂部。圍繞PCB 950頸圈997在吸入器900的製造即將結束之際被固定在軛(未顯示)的頂部之上。這可在滅菌吸入器殼體部分之後進行。這樣比較有利，因為滅菌過程會破壞PCB 950上的敏感電子元件(sensitive electronics)。在這個實施例中，軛990被配置以當吸口蓋子980打開提升。這向上推軛990的水平頂部(其與圖8中顯示的類似)以關閉觸覺開關995。類似於圖7和8的實施例，當開關995關閉時，電連接在PCB 950和電池955(比如紐扣電池)之間形成，使得PCB 950僅僅當吸口蓋子980打開時被供電。或者，PCB950可一直連接到電池955上，但是關閉開關995(或激活一些其他開關工具，例如，光學傳感器、加速計或Hall效應傳感器)可從電量保存睡眠模式喚醒PCB950。
通過(可選擇地有色的)窗戶可見的指示發光二級管(LEDs)或顯示在吸入器900的外部，優選地在給藥期間使用者可得看見的位置的光導管952也可由電池955供電，並且可由PCB上的處理器控制。通過例如用不同的顏色和閃光組合指示例如吸口蓋子被打開(因此吸入器被啟動用於給藥)和/或是再裝滿處方的時候了和/或(根據壓力傳感器讀數處理)給藥完成了/還沒有完全完成，LEDs 952可用於向使用者和/或照料者提供信息。
另一個替代裝置顯示在圖10中。在這種情況中，連接到鉸鏈式吸口帽子(未顯示)的軛1090載有由部分順應性材料(compliant material)製成的波紋管(bellows)1091。
圖10A顯示了當帽子關閉時的波紋管的位置。彈簧臂1092的腳被接收在波紋管的上部壁中的凹處1093。凹處1093的底部因此推動腳的下表面使得彈簧臂向上偏。這導致彈簧臂1092的頭關閉開關1095，這將PCB 1050保持在睡眠模式。
圖10A顯示了當軛1090和波紋管1091因此稍微向上移動時裝置隨帽子的打開開始。彈簧臂1092保持與開關1095接觸，順應性的波紋管材料緩解任何額外的張力，該額外的張力否則會打開開關因為凹處1093的底部彎曲以承擔張力。
圖10C顯示了當帽子完全打開時的裝置。軛1090和波紋管1091向下移動脫離彈簧臂1092，該彈簧臂向下放鬆遠離開關1095。開關1095因此被打開，喚醒PCB 1050。
可選擇地，無頭螺絲可被包括用以調整開關和彈簧臂之間的接觸。
作為另一個實施例，傳感器可被用於PCT專利申請公開號WO 01/93933或WO92/09323中描述的呼吸驅動加壓氣溶膠吸入器類型。這些吸入器包括用於釋放測量劑量的藥劑的工具，該釋放工具包括用於通過施加能夠驅動遞送工具的預載荷(preload)啟動裝置的工具，用於施加能夠防止遞送工具驅動的抗氣動力的工具和能夠釋放抗氣動力以允許預載荷驅動遞送工具和分發藥劑的釋放裝置。氣動抗力能通過包括例如膜片、活塞筒、波紋管或彈簧的裝置來建立。經過閥或穿過葉片裝置(vane mechanism)的吸入允許預載荷驅動氣溶膠閥以釋放藥劑。雖然對這樣的吸入器來說通過測定什麼時候裝置被啟動和/或什麼時候氣溶膠閥打開可監控堅持性，但是它們不包括任何確定使用者是否已經吸入整個劑量的工具。再次，在穿過吸入器的空氣流通道中的任何位置或與空氣流通道流體連通的任何位置引入MEMS氣壓傳感器，結合用於確定什麼時候裝置已經被啟動和/或什麼時候氣溶膠閥打開的工具可使依從性監控能夠進行。
啟動裝置可導致預載荷被施加到遞送工具和載荷(load)被施加到電子開關。這個開關可被連接到處理器的輸入電路使得當裝置被啟動時處理器接受電子脈衝。或者或此外，電子開關可被安排以通過氣溶膠閥的運動或氣溶膠閥之前的閥或葉片裝置的運動被驅動。這個開關可被連接到處理器的輸入電路使得當氣溶膠被釋放到氣流道(通過該氣流道病人吸入)時處理器接受電子脈衝。開關可以是例如，機械的、光學的、接近性(proximity-based)的或是加速計。
圖11到13闡明了依從性模塊如何能被集成在這樣的吸入器中。
圖11顯示依從性模塊1150位於吸入器1100的底部。
圖12A,B和C顯示依從性模塊1250位於分別是吸入器1200的背面的頂部、中間部分和底部。
圖11和12的依從性模塊可在吸入器的製造過程中加入，或可以是可後來固定在吸入器之上的可選配件。也就是說，模塊可經由固定工具被連接(可選擇地可逆地)到吸入器並且與吸入器內部和因此經由一個或多個吸入器殼體中的小孔與空氣流動通道流體連通。
圖13闡明了依從性模塊1350可如何被併入吸入器頂部。圖13A顯示了固定環(retainer ring)1390的默認位置，向上推觸覺開關1395打開它。隨著開關1395打開，依從性模塊1350和電池1355(比如紐扣電池)之間的不存在電連接。圖13B顯示了當吸入器被啟動供使用時固定環1390的位置，相對開關1395被降低以關閉它以便依從性模塊1350被供電。
圖13C闡明了圖13A和B中顯示的吸入器的製造的最後階段。依從性模塊1350被降低到吸入器殼體之上，然後帽子1398被固定在適當的位置。正如圖9的實施例，LED指示器1352可被提供。
應該注意到因為MEMS氣壓傳感器響應會隨時間改變的環境氣壓，注意力應該放在任何隨後的傳感器輸出信號分析基於的原始讀數上。自動零讀數(即皮重)可在監控任何吸入信號之前被立即執行。雖然對這個數值來說有可能在響應局部環境氣壓變化中隨時間改變，但是如果治療在幾分鐘之內完成不期望造成任何問題。或者第二氣壓計晶片可被用於記錄氣壓活動，允許主晶片專門被用於呼吸檢測。
給藥完成處的點(肺活量達到峰值的地方)可對應氣流倒轉方向處的點。因此，當來自壓力傳感器的數據指示氣流方向已經倒轉時處理器可做出給藥完成的決定。
不是全部處理都需要模塊去做。任何或全部處理都可交給外部數據處理裝置。無線方案(例如包括BLE模塊)可用於將病人氣流屬性發送到應用(app)，該應用然後可計算具體呼吸參數。吸入器可因此將這樣的任務要求的處理交給，例如智慧型電話處理器。這會促進對吸入器來說可能的最小的形態因素。這個方法的進一步的優勢是在智慧型電話上運行的軟體比在吸入器上運行的軟體可更容易被更換。
圖14闡明實例性依從性監控方法的流程圖。在步驟1410中，使用者例如通過按壓按鈕或打開吸口蓋子啟動他們的吸入器供使用。在1420中，使用者開始通過吸入器的吸口吸入。在1430中，依從性模塊的處理器接收劑量釋放信號。這個信號在響應1410中的吸入器啟動中或在響應壓力傳感器或其他測知吸入已經開始的裝置中可已經通過給藥裝置被傳送。例如，吸入可造成閥的打開，閥打開導致釋放藥劑進入氣流道(通過該氣流道使用者正在吸入)和驅動電子開關以觸發劑量釋放信號。在1440中，MEMS壓力傳感器檢測氣流道中的壓力變化。在1450中，處理器接收來自傳感器的數據。在1460中，處理器從傳感器數據確定成功給藥的一個或多個預定要求已經被滿足。例如，傳感器數據可指示氣流道中的吸入方向的氣流速度至少在預定閥值持續時間超過預定閥值。或者，傳感器數據可被處理使得氣流速度在傳感器檢測吸入以確定總吸入體積的時間周期內被積分，這個體積可與成功給藥的預定最小體積比較。在1470中，給藥報告在響應處理器的決定中被傳送，例如通過無線發送器或經由有線輸出。
圖15是闡述了用於指示針對使用者和外部實體的呼吸驅動吸入器依從性數據的實例性控制邏輯的流程圖。實施性吸入器配備有指示器LED、蜂鳴器和無線發送器。它還具有連接到給藥裝置的帽子使得帽子的打開啟動吸入器，通過使大劑量藥劑可用於氣流道(通過該氣流道使用者然後能吸入)。為使下個劑量可用，帽子必須被關閉，然後再次被打開。MEMS壓力傳感器被安排以測知經過氣流道的吸入，進一步的傳感器(例如開關)被安排以檢測帽子的打開和關閉。
在1510，吸入器處於睡眠模式。帽子的打開在1520中喚醒吸入器和在1530中接通LED。如果依從吸入(即，吸入滿足確認給藥完成要求的任何標準)在1540中被檢測到，在1550中LED被關掉並且蜂鳴器發出簡短的確認蜂鳴聲。如果帽子然後在1560中被關閉，在1590中指示劑量已經成功服用並且裝置正確地關閉的依從性數據被發送到例如使用者或照料者的裝置。吸入器然後回到睡眠模式。
如果在1560帽子沒有關閉，在1561裝置進入超時循環(timeout loop)。如果超時發生，在1562長時間的錯誤蜂鳴聲被發出。指示劑量已經服用，但是裝置保持開啟，因此沒有準備好用於隨後給藥的依從性數據然後在1590中在吸入器重新進入睡眠模式之前被發送。如果裝置是救援吸入器，例如在哮喘發作的期間使用，這個類型的依從性數據可指示藥物已經被成功服用但是沒使使用者恢復。自動系統可因此在原位呼叫護理人員到使用者位置(該位置例如由於吸入器或使用者裝置(例如與吸入器通訊的智慧型電話或平板電腦)中的GPS追蹤器能夠被知道)。
如果依從吸入在1540沒有被檢測到，在1570決定帽子是否已經被關閉。如果沒有，在1571進入超時循環，其通過1540、1570、1571循環。如果超時發生在1571，在1572長時間的錯誤蜂鳴聲通過蜂嗚器發出。依從性數據然後在1590發送，指示劑量已經裝載但是還沒有成功服用。吸入器然後回到睡眠模式。再次，如果吸入器是救援吸入器，這個類型的依從性數據的發生會觸發呼叫護理人員。
如果帽子在1570關閉，然後在1580LED被關掉，並且在1590依從性數據被發送指示劑量已經被錯誤地裝載。然後吸入器回到睡眠模式。
吸入器可進一步能夠決定沒有新的劑量首先被裝載的情況下(即沒有帽子被關閉和打開的情況下)在依從吸入之後什麼時候再次嘗試吸入。這可觸發錯誤蜂鳴聲。
圖16A和16B顯示使用固定在10個不同吸入器的盒子的上部的微型相對壓力傳感器測量的平均壓力對比一系列通過裝置應用的空氣流速度。重複測量被包括用於每個吸入器的生命的開始、中間和結束(依據通過劑量用完之前的「shots」的數目的進展)。在圖16A中，針對+/-3sigma變化顯示誤差線。在圖16B中，針對+/-2sigma變化顯示誤差線，捕捉95％的吸入器都會落入的帶(band)。我們因此知道通過吸入器中使用的這樣的傳感器的壓力測量值的氣流不確定性。
對於典型的吸入氣流速度(30-60l/分鐘)，不確定性可從圖16A以～16l/分鐘計算。(每次測量的氣流速度的不確定性可被估計為測量的誤差線的頂部與線將那個測量的誤差線的底部結合處的點之間的氣流軸差別，以及下一個達到測量的壓力。所以，對於30l/分鐘測量，差別是～41l/分鐘減去30l/分鐘＝11l/分鐘。對於45l/分鐘，差別是15l/分鐘，對於60l/分鐘，它是22l/分鐘)。從圖16B得到的換算值是～10l/分鐘。因此足夠的準確性被得到以提供有用的依從性數據。
上面的描述涉及本發明的典範應用，但是應理解其他實施和變化也是可能的。
另外，本領域技術人員可變動或改變裝置的特定特徵的特定幾何結構和排列。其他變化和變動對本領域技術人員來也是顯而易見的。這樣的變化和變動可涉及已經知道和可用的等價物或其他特徵於替代，該等價物或其他特徵可代替本文描述的特徵或除了本文描述的特徵以外被使用。在分開的實施方式環境下描述的特徵可結合單個實施方式被提供。相反地，在單個實施方式環境下描述的特徵也可分別地或以任何適當的亞組合被提供。