專利名稱：具有基于溫度的氣霧劑檢測器的氣霧劑遞送系統(tǒng)的制作方法
具有基于溫度的氣霧劑檢測器的氣霧劑遞送系統(tǒng)本發(fā)明總體涉及對用于向例如患者的氣道遞送氣霧劑的氣霧劑遞送系統(tǒng)(例如， 劑量計量吸入器(MDI)和霧化器)的通道中通過的氣霧劑和/或流體流的存在的感測。往往通過向呼吸系統(tǒng)直接遞送氣霧劑(薄霧)形式的藥物來處置諸如囊性纖維化、 哮喘和COPD的呼吸道疾病。通常通過諸如劑量計量吸入器(MDI)或霧化器的氣霧劑遞送系統(tǒng)促進這一氣霧化藥物遞送。
MDI通常包括致動器/氣霧劑發(fā)生器和加壓罐，所述加壓罐包含一種或多種藥物物質(zhì)和推進劑，并且經(jīng)常包含穩(wěn)定賦形劑。通過配有致動器的閥使所述配方氣霧化。一個罐可以包含高達數(shù)百劑甚至更多的經(jīng)過計量的(一種或多種)藥物物質(zhì)。根據(jù)藥物，每次致動可以包含以通常25到100微升之間的體積遞送的從數(shù)微克直到數(shù)毫克不等的有效成份。 為了改善MDI的使用簡便性和效率，可以增加間隔器，氣霧劑云霧通過所述間隔器抵達患者。MDI的操作通常涉及三個步驟。首先，晃動MDI以使藥物與推進劑和賦形劑混合。接下來，通過按下所述罐將團劑釋放到間隔器內(nèi)。在第三步中吸入藥物。霧化器通常包括吸口(mouthpiece)、空氣入口 /出口、氣霧劑發(fā)生器和包含流體藥物配方的流體容器。此外，其可以包括檢測呼吸模式的壓力或流傳感器。作為范例，在 Respironics的I_neb霧化器中,通過高頻(超聲)振動的活塞來生成氣霧劑,其推動藥物配方通過網(wǎng)孔。在所述I-neb中，氣霧劑生成是不連續(xù)的，然而其適于以壓力傳感器提供的信息為基礎(chǔ)的呼吸模式。這樣將優(yōu)化處置，避免浪費藥物。所述處置通常在容器變干之后結(jié)束。本發(fā)明的一個或多個實施例提供了一種氣霧劑遞送系統(tǒng)，其包括氣霧劑發(fā)生器； 氣霧劑輸出開口 ；從氣霧劑發(fā)生器延伸至氣霧劑輸出開口的流體通道；被設(shè)定在感測所述通道的溫度的位置的溫度傳感器；以及與所述傳感器連接以從所述傳感器接收與所述通道的溫度相關(guān)的溫度信號的控制器。所述控制器被構(gòu)造和布置成利用所述溫度信號來檢測所述流體通道內(nèi)的氣霧劑的存在。根據(jù)這些實施例中的一個或多個，所述輸出開口包括患者接口，其被構(gòu)造和布置成將由所述氣霧劑發(fā)生器生成的氣霧劑引導(dǎo)到患者的氣道內(nèi)。根據(jù)這些實施例中的一個或多個，所述系統(tǒng)包括劑量計量吸入器。根據(jù)這些實施例中的一個或多個，所述控制器被構(gòu)造和配置成利用所述溫度信號來檢測氣霧劑團劑從劑量計量吸入器的釋放。根據(jù)這些實施例中的一個或多個，所述系統(tǒng)包括與所述控制器連接的團劑釋放指示器。所述控制器被構(gòu)造和布置成使所述團劑釋放指示器在控制器檢測到氣霧劑團劑的釋放時指示所述的氣霧劑團劑的釋放。所述控制器可以被構(gòu)造和布置成利用所述溫度信號對從劑量計量吸入器釋放的團劑的數(shù)量進行計數(shù)，并且所述控制器可以包括被構(gòu)造和布置成記錄所述計數(shù)數(shù)字的數(shù)據(jù)記錄器。所述系統(tǒng)還可以包括與所述控制器連接的顯示器。所述控制器可以被構(gòu)造和布置成在顯示器上顯示從所述劑量計量吸入器釋放的團劑的數(shù)量。根據(jù)這些實施例中的一個或多個，所述控制器包括指示器，并且所述控制器被構(gòu)造和布置成使所述指示器至少部分基于所述控制器對所述通道內(nèi)的氣霧劑的檢測結(jié)果向系統(tǒng)的用戶提供指示。所述指示器可以是視覺指示器、聽覺指示器或觸覺指示器之一。根據(jù)這些實施例中的一個或多個，所述系統(tǒng)包括霧化器，所述霧化器包括用于存儲所要被氣霧化的流體的容器，所述氣霧劑發(fā)生器被設(shè)置成使所述容器中的流體氣霧化， 并且所述控制器被構(gòu)造和布置成利用所述溫度信號來檢測所述氣霧劑發(fā)生器何時正在生成氣霧劑。所述控制器可以被構(gòu)造和布置成利用所述溫度信號來確定氣霧劑發(fā)生器生成氣霧劑的持續(xù)時間，并且所述控制器可以包括被構(gòu)造和布置成記錄所確定的時間長度的數(shù)據(jù)記錄器。所述控制器可以被構(gòu)造和布置成基于所述溫度信號來檢測所述氣霧劑發(fā)生器何時已停止對來自所述容器的流體的氣霧化。所述控制器可以被構(gòu)造和布置成利用所述溫度信號來檢測所述容器內(nèi)的流體何時已經(jīng)變干。所述系統(tǒng)可以包括與所述控制器連接的患者指示器。所述控制器可以被構(gòu)造和布置成使所述指示器基于所述控制器對容器變干的檢測結(jié)果指示所述容器已經(jīng)變干。根據(jù)這些實施例中的一個或多個，所述溫度傳感器包括具有參考結(jié)(junction)和感測結(jié)的熱電偶，并且將所述感測結(jié)設(shè)置在某一位置處，該位置具有的溫度比參考結(jié)的位置更快地跟蹤所述通道的溫度。所述控制器可以被構(gòu)造和布置成在所述溫度信號指示感測結(jié)處的溫度比參考結(jié)處的溫度低預(yù)定閾值差時確定氣霧劑存在。根據(jù)這些實施例中的一個或多個，所述控制器被構(gòu)造和布置成在溫度信號在預(yù)定時間量內(nèi)發(fā)生的變化超過了預(yù)定溫度差時確定氣霧劑存在。根據(jù)這些實施例中的一個或多個，所述溫度傳感器包括硅框架和與所述硅框架連接的膜，將所述硅框
根據(jù)這些實施例中的一個或多個，所述控制器被構(gòu)造和布置成在該控制器被開啟時確定基線溫度信號，并且所述控制器被構(gòu)造和布置成在所述溫度信號偏離基線溫度信號超過預(yù)定閾值時確定氣霧劑存在。根據(jù)這些實施例中的一個或多個，所述溫度傳感器包括框架、與所述框架連接的膜以及設(shè)置在所述膜上的感測所述膜的溫度的電阻器。可以將所述膜設(shè)置在所述通道內(nèi)。 所述框架可以具有比所述膜更高的熱容。根據(jù)這些實施例中的一個或多個，所述通道包括從所述氣霧劑發(fā)生器延伸至所述氣霧劑輸出開口的氣隙和界定所述氣隙的壁。參考附圖，考慮以下描述和權(quán)利要求，本發(fā)明的各實施例的這些和其他方面，以及結(jié)構(gòu)的相關(guān)元件的操作方法和功能、部分的組合以及制造的經(jīng)濟性將變得更加顯見，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(biāo)記表示對應(yīng)的部分。在本發(fā)明的一個實施例中，按比例繪制文中例示的結(jié)構(gòu)部件。然而，顯然可以理解，附圖僅是為了例示和描述的目的，并非意在界定本發(fā)明的限定范圍。此外，應(yīng)當(dāng)認識到，在文中的任何一個實施例中示出或描述的結(jié)構(gòu)特征也可以用到其他實施例中。除非上下文明確地另行指出，否則說明書和權(quán)利要求中采用的單數(shù)形式的冠詞“一”、“一個”和“該”包括復(fù)數(shù)個論述的目標(biāo)。為了更好地理解本發(fā)明的實施例以及本發(fā)明的其他目的和特征，可以參考下述與附圖結(jié)合使用的說明，在附圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明的實施例的MDI的側(cè)視圖2是根據(jù)本發(fā)明的備選實施例的噴射霧化器的部分截面視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的備選實施例的超聲霧化器的截面視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的各實施例的可以與

圖1-3中所示的裝置中的任何一種結(jié)合使用的溫度傳感器的前視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的各實施例的可以與圖1-3中所示的裝置中的任何一種結(jié)合使用的備選溫度傳感器的前視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的各實施例的可以與圖1-3中所示的裝置中的任何一種結(jié)合使用的熱流傳感器的前視圖；圖7是可以與圖1-3中所示的裝置中的任何一種和/或圖4、5、6和9中所示的傳感器結(jié)合使用的控制器的框圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖6中的流傳感器的隨經(jīng)過熱流傳感器的流速而變化的熱電堆輸出的曲線圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的各實施例的可以與圖1-3中所示的裝置中的任何一種結(jié)合使用的熱流傳感器的前視圖；以 及圖10是在患者利用根據(jù)本發(fā)明的實施例的裝置時溫度傳感器輸出和圖9中的流傳感器的流傳感器輸出的曲線圖。根據(jù)本發(fā)明的各實施例，一種氣霧劑遞送系統(tǒng)/裝置(例如，MDI 100或霧化器 200、300(參考圖1-3))包括傳感器10，其感測所述遞送系統(tǒng)內(nèi)的氣霧劑(例如，傳感器400、 500,700,900 (參見圖4-6和圖9)和/或通過所述氣霧劑遞送系統(tǒng)的流體流(例如，傳感器 700、900))。所述氣霧劑遞送系統(tǒng)100、200、300還包括與傳感器10操作性連接的控制器 600。圖1-3示出了根據(jù)本發(fā)明的備選實施例的各種氣霧劑遞送系統(tǒng)。例如，如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的氣霧劑遞送系統(tǒng)包括MDI100。在美國專利申請公開No. 2004/0231665A1中描述了這種MDI 100的一般特征，在此通過引用將其全文內(nèi)容并入本文。MDI 100包括氣霧劑發(fā)生器110，其被構(gòu)造和布置成與具有加壓藥物的罐120連接。氣霧劑發(fā)生器110被構(gòu)造和布置成，在用戶朝向氣霧劑發(fā)生器110向下按壓罐120時，將氣霧化藥物的團劑從罐120有選擇地釋放到MDI 100的間隔器130中，由此生成氣霧劑。MDI 100還包括設(shè)置在間隔器130的與氣霧劑發(fā)生器110相對的一側(cè)的氣霧劑輸出開口 140。在圖示的實施例中，MDI 100包括間隔器130。然而，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下可以省略間隔器130。在圖示的實施例中，氣霧劑輸出開口 140包括面罩150。然而，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以利用任何其他適當(dāng)?shù)臍忪F劑輸出開口 140代替面罩150 (例如，吸管狀吸口、通氣管等)。流體通道160從氣霧劑發(fā)生器110延伸至氣霧劑輸出開口 140。將傳感器10安裝到MDI 100的能夠感測通道160的溫度的位置。例如，可以將傳感器10設(shè)置在通道160 內(nèi)(例如，氣霧劑發(fā)生器和間隔器130之間、間隔器130內(nèi)部、間隔器130與氣霧劑輸出開口 140之間)。傳感器10或者可以設(shè)置在界定通道160的壁內(nèi)或壁上(例如，設(shè)置在間隔器130 或氣霧劑發(fā)生器110的壁內(nèi))。傳感器10或者可以設(shè)置在能夠使傳感器10快速跟隨通道160的溫度波動的任何位置。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的氣霧劑遞送系統(tǒng)包括噴射霧化器200。在美國專利申請公開No. 2005/0087189A1中描述了這一霧化器200的一般特征，在此通過引用將其全文內(nèi)容并入本文。霧化器200包括基于噴射的氣霧劑發(fā)生器210，其依賴加壓氣體流使容器220內(nèi)存放的加壓流體215氣霧化。一系列通路230從氣霧劑發(fā)生器210延伸至氣霧劑輸出開口 240，并且界定了流體通道260。在圖示的實施例中，氣霧劑輸出開口包括吸口 250。如圖2所示，將傳感器10安裝到霧化器200上使傳感器10能夠感測通道260的溫度的位置。例如，可以將傳感器10設(shè)置在通道260內(nèi)(例如，氣霧劑發(fā)生器210與氣霧劑輸出開口 240之間)。傳感器10或者可以設(shè)置在界定通道260的壁內(nèi)或壁上。傳感器10 或者可以設(shè)置在能夠使傳感器10快速跟隨通道260中的溫度波動的位置。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的氣霧劑遞送系統(tǒng)包括超聲霧化器300。在美國專利申請公開No. 2007/0277816A1中描述了霧化器300的一般特征，在此通過引用將其全文內(nèi)容并入本文。霧化器300與霧化器200類似，只是霧化器300的氣霧劑發(fā)生器310包括超聲換能器310，來代替噴射霧化器使容器320內(nèi)的流體315氣霧化。具體而言，換能器 310將超聲能量傳播至流體315中，其使得流體315在流體315的表面氣霧化。一系列通路330從氣霧劑發(fā)生器310延伸至氣霧劑輸出開口 340，并界定了通道360。如上文關(guān)于霧化器200所解釋的，可以將傳感器10放置到任何適當(dāng)?shù)奈恢?例如，通道360內(nèi)、界定通道 360的壁內(nèi)或壁上、能夠使傳感器10快速跟隨通道360內(nèi)的溫度波動的位置)。根據(jù)備選實施例，利用使用超聲的氣霧劑發(fā)生器代替氣霧劑發(fā)生器310，其使網(wǎng)孔板發(fā)生振動，隨著網(wǎng)孔的振動迫使小的流體液滴通過所述網(wǎng)孔，由此使流體氣霧化。圖4-6圖示了三種不同的溫度傳感器400、500、700，可以將其用作氣霧劑遞送裝置100、200、300的傳感器10。圖4圖示了溫度傳感器400。傳感器400包括電阻隨溫度變化的溫度敏感傳感器 410。將電阻器410設(shè)置在膜420上，膜420跨硅框架430懸置，從而為電阻器410創(chuàng)建基座。因而，將電阻器410設(shè)置在所述基座上(例如，附著到所述基座上、與所述基座集成構(gòu)造到一起、形成于所述基座內(nèi)、與所述基座毗連等)。膜420具有低熱容(例如，比硅框架430 低)，因而膜420和電阻器410將快速跟隨通道160、260、360中的溫度變化。圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的備選實施例的溫度傳感器500。傳感器500利用熱電偶 540或多個串聯(lián)的熱電偶(又稱為熱電堆510)代替電阻器410來感測溫度。與傳感器400 類似，傳感器500包括具有膜520的基座，膜520跨硅框架530的開口懸置。每個熱電偶 540包括參考結(jié)540a和感測結(jié)540b。將參考結(jié)540a設(shè)置在硅框架530上，并感測硅框架 530的溫度。將感測結(jié)540b設(shè)置在膜520上，并感測膜520的溫度。由于膜520具有比框架530低的熱容，因而膜520將比硅框架530快得多地跟隨經(jīng)過通道160、260、360中的傳感器500的流體的溫度變化。因此，通道160、260、360中的溫度變化將導(dǎo)致硅框架530與膜520之間的溫度差，由于所述溫度差，熱電偶540將生成跨所述熱電偶540的成比例的電壓差。在圖示的實施例中，將參考結(jié)540a設(shè)置在可以跟隨(雖然沒有那么快)通道160、 260,360的溫度的位置。根據(jù)備選實施例，可以使參考結(jié)540a與通道160、260、360隔得充分遠，從而使結(jié)540a處的溫度受通道160、260、360的溫度影響更小。這樣隔開可以提供更加準(zhǔn)確的、信噪比更高的信號。然而，這樣的隔開可能使制造變得復(fù)雜，并且提高傳感器500 的成本，另外傳感器500優(yōu)選是獨立的集成單元。圖4和5圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的兩個示范性溫度傳感器400、500。然而， 在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以利用任何適當(dāng)?shù)奶娲鷾囟葌鞲衅鱽泶孢@些傳感器 400,500作為傳感器10。例如，溫度傳感器10可以包括(一個或多個)溫度敏感晶體管或者紅外溫度傳感器。溫度傳感器10可以是位于所述膜上的PTAT電路，并提供與絕對溫度成比例的信號。如圖7所示，控制器600包括處理器610、視覺顯示器620、音頻輸出裝置630、存儲器640、用戶輸入裝置650和觸覺輸出裝置660。然而，根據(jù)本發(fā)明的各實施例，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以省略控制器600的這些部件(例如，顯示器620、存儲器640、音頻輸出裝置630、用戶輸入裝置650和/或觸覺輸出裝置660)中的一個或多個。再返回圖1-3圖示的氣霧劑遞送系統(tǒng)100、200、300，具有溫度傳感器400、500的形式的傳感器10通過適當(dāng)?shù)倪B線615(或其他數(shù)據(jù)傳輸措施，例如無線通信(例如，射頻傳輸、 感應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)?)操作性連接至圖7所示的控制器600?？刂破?00與傳感器400、500連接以從傳感器400、500接收與通道160、260、360的溫度相關(guān)的溫度信號。例如，在電阻傳感器400中，溫度與傳感器400的電阻器410的電阻相關(guān)，因而所述電阻器的電阻為溫度信號?？刂破?00因此能夠通過測跨電阻器410的電阻來確定電阻器410上的溫度。在基于熱電偶的傳感器500中，溫度(尤其是參考結(jié)540a和感測結(jié)540b之間的溫度差)與(一個或多個)熱電堆510的熱電偶540生成的電壓相關(guān)，因而該電壓為溫度信號?？刂破饕虼四軌蛲ㄟ^測量跨熱電偶540 和(一個或多個)熱電堆510的電壓來確定感測結(jié)540b處的(相對于參考結(jié)540a的)溫度。如下文所述，控制器600被構(gòu)造和布置成利用感測到的溫度/溫度信號(例如，傳感器400的電阻器410的電阻、傳感器500的(一個或多個)熱電堆的電壓)來檢測流體通道160、260、360內(nèi)的氣霧劑的存在。如圖I所示，當(dāng)氣霧劑發(fā)生器110將氣霧化藥物的團劑釋放到間隔器130中時，由于所釋放的氣體的膨脹和團劑的揮發(fā)性推進劑成分的快速蒸發(fā)，通道160的溫度下降。例如，氣霧劑團劑中的小液滴將快速蒸發(fā)，因為所述液滴的總表面大，并且推進劑的沸點低。 由于所述蒸發(fā)是吸熱過程，因而氣霧劑將從其所在的環(huán)境吸取能量，從而降低了環(huán)境的溫度，尤其是通道160、260、360內(nèi)的氣體的溫度。因此，處于氣霧劑發(fā)生器110、210、310的下游的通道160、260、360的溫度將隨著這一氣霧劑的通過而降低。溫度傳感器10、400、500 感測這一溫度下降。如圖7所示，控制器600的處理器610與傳感器10、400、500操作性地連接，并監(jiān)測由于團劑釋放以及通道160、260、360內(nèi)的氣霧劑的存在而導(dǎo)致的溫度下降。根據(jù)一個實施例，控制器600監(jiān)測傳感器500，并在溫度信號超過預(yù)定閾值(例如， I. O個任意單位)時確定釋放了團劑。在傳感器500中，傳感器信號的幅度和膜520與硅框架530之間的溫度差成比例。當(dāng)氣霧劑存在時，由于所述膜的相對較低的熱容，氣霧劑使膜 520冷卻的速度要比使硅框架530冷卻得快，因而在膜520與硅框架530之間存在大的溫度差。
上述傳感器500可以是環(huán)境溫度敏感的，因為其感測膜520與框架530之間的溫度差，而不是絕對溫度。例如，不管是在冷的周圍環(huán)境下還是在熱的周圍環(huán)境下都利用傳感器500，只要在膜520和框架530的環(huán)境溫度變化之間給傳感器500足夠的時間，從而達到溫度的均衡，那么在通道160、260、360內(nèi)不存在引起溫度差的事件(例如，氣霧劑的釋放) 時，傳感器500將感測不到溫度差。根據(jù)所述溫度傳感器的一個或多個實施例，例如，傳感器400、基于水銀的溫度計或者基于雙金屬的溫度計，當(dāng)在使用氣霧劑遞送系統(tǒng)100、200、300之前不久開啟了控制器 600時，那么控制器600可以建立基線溫度?？刂破?00可以將這一感測到的初始基線溫度存儲在其存儲器640中，并在接下來感測到的溫度與基線溫度的偏離(例如比基線溫度更低)超過預(yù)定閾值時確定氣霧劑存在。根據(jù)備選實施例，檔控制器檢測到通道160內(nèi)的溫度快速下降時，控制器600確定釋放了團劑。例如，如果基于時間的溫度下降速率超過了預(yù)定閾值，那么處理器610可以確定釋放了團劑。例如，如果在預(yù)定時幀內(nèi)產(chǎn)生了超過預(yù)定閾值的溫度信號下降，那么處理器 610可以確定釋放了團劑。根據(jù)各個實施例，所述溫度下降閾值(例如，電阻器410的電阻變化、(一個或多個)熱電堆510的電壓變化)可以與至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、 14或15攝氏度的溫度下降相關(guān)。根據(jù)各種這樣的實施例，用于檢測溫度下降閾值的預(yù)定時幀可以短于O. 1,0. 5、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10秒。然而，根據(jù)通道160的類型、氣霧劑發(fā)生器的類型、氣霧劑的類型、傳感器400、500上的預(yù)期流體流速以及各種額外的和/或替代的因素，可以增大或者降低這些閾值，以促進對團劑釋放的更加精密和/或準(zhǔn)確的檢測。 處理器610可以是任何適當(dāng)類型的處理器。例如，處理器610可以包括集成電路。 處理器610可以是數(shù)字的或者模擬的。就數(shù)字處理器610而言，處理器610可以包括(一個或多個)A/D轉(zhuǎn)換器，從而將模擬溫度信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。處理器610可以包括計算機。 處理器610可以通過在所述計算機上運行程序(例如，具有實施處理器610的各種功能的可執(zhí)行代碼的計算機可執(zhí)行介質(zhì))而實施其監(jiān)測、計算以及其他功能。在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，處理器610可以包括兩個或更多分立的處理器的組合。顯示器620可以是任何類型的適當(dāng)?shù)囊曈X顯示器(例如，具有處于控制器600上的永久性標(biāo)記的一個或多個LED指示器,所述永久性標(biāo)記指示每個LED的含義；能夠顯示文本和/或圖像標(biāo)記的IXD屏幕)。處理器610與顯示器620連接，以顯示各種信息。例如，處理器610可以在每次釋放團劑時通過顯示器620提供可見指示。如圖7所示，此外或者備選地，在釋放團劑時，處理器610可以使音頻輸出裝置630 向用戶發(fā)出指示。音頻輸出裝置630可以是任何適當(dāng)類型的噪聲發(fā)生裝置(例如，揚聲器、 蜂鳴器等)。所述音頻指示可以是蜂鳴聲，從而讓用戶知道釋放了團劑?；蛘?，所述音頻指示可以包括語音(例如，“已經(jīng)釋放了一劑藥”)。如圖7所示，除了視覺信號和聽覺信號之外或者作為備選，控制器600可以包括觸覺指示器660 (例如，利用電動機和偏移飛輪的振動器)，從而向用戶提供觸覺反饋(例如，在釋放團劑時振動；在檢測到故障時振動等)。因而，控制器600可以提供團劑釋放指示器，其在釋放了團劑時向患者提供音頻、視覺和/或觸覺指示。可以利用處理器610幫助用戶將其對系統(tǒng)100的使用與團劑的釋放協(xié)調(diào)起來。例如，在處理器所述檢測到團劑釋放之后的預(yù)定時間上，處理器610可以提供患者應(yīng)當(dāng)通過氣霧劑輸出開口 140吸氣的可見指示(通過顯示器620)和/或音頻指示(通過音頻輸出裝置630)和/或觸覺指示(通過觸覺輸出裝置660)。所述預(yù)定時間可以是任何適當(dāng)?shù)臅r間 (例如，O秒、I秒、2秒)。例如，在確定釋放了團劑之后的預(yù)定時間上，處理器610可以是音頻輸出裝置630向用戶說“現(xiàn)在通過吸口吸入”。處理器610可以具有對釋放的團劑的數(shù)量進行計數(shù)的遞增(incremental)計數(shù)器功能。處理器610可以使顯示器620以可視的方式指示所釋放的團劑的數(shù)量。處理器610 可以與存儲器640連接，并利用存儲器640存儲通過處理器610和傳感器10獲得的信息。 例如，可以利用存儲器640存儲釋放團劑的遞增數(shù)量。處理器610還可以包括時間/日期時鐘，以及將團劑釋放與釋放的日期和時間聯(lián)系起來的功能。處理器610可以將已記錄的時間/日期/釋放數(shù)據(jù)存儲在存儲器640中。處理器610可以使顯示器620顯示這樣的信息。例如，處理器610可以使顯示器620指示上次團劑釋放的時間和/或日期。這樣的歷史數(shù)據(jù)可以幫助患者掌握系統(tǒng)100的使用情況，并了解接下來應(yīng)當(dāng)何時使用系統(tǒng)100。處理器610本身可以掌握患者應(yīng)當(dāng)何時接受下一藥物劑量，并在是下一劑量的時間時向患者提供視覺、聽覺和/或觸覺指示。如圖7所示，控制器600可以包括與處理器610連接的用戶輸入裝置650。用戶輸入裝置650可以包括用于使用戶能夠向控制器600提供信息的任何適當(dāng)?shù)难b置。例如，用戶輸入裝置650可以包括一個或多個按鈕,例如，小鍵盤或鍵盤。用戶輸入裝置650可以包括結(jié)合到顯示器620內(nèi)的觸摸屏輸入裝置。用戶輸入裝置650的按鈕/開關(guān)之一可以是控制器600的開啟/關(guān)閉開關(guān)?？梢岳糜脩糨斎胙b置650向控制器600提供各種信息。例如，用戶輸入裝置650 可以具有計數(shù)復(fù)位按鈕， 每當(dāng)用戶用新的罐120更換了已使用過的藥物罐120就按下該按鈕。在通過輸入裝置650接收到復(fù)位信號時，處理器610可以將計數(shù)器重置為0，從而對從罐120釋放了多少藥物團劑進行計數(shù)。處理器610可以被構(gòu)造和布置成在罐120接近變空時向用戶發(fā)出指示(例如，在計數(shù)超過了預(yù)定閾值時提供指示)，從而使用戶知道要么更換罐120，要么準(zhǔn)備好一個新的可用的罐。用戶可以基于附接至系統(tǒng)100的罐120的類型將所述閾值(或者控制器600可以通過其計算適當(dāng)?shù)拈撝档哪承┢渌麛?shù)據(jù))通過用戶輸入裝置650輸入到控制器600中?；蛘?，控制器600可以通過罐120本身(例如，罐上的RFID )來確定這樣的信息。根據(jù)本發(fā)明的備選實施例，處理器610可以利用與罐120內(nèi)的劑量數(shù)相關(guān)的信息使顯示器620上顯示的計數(shù)器遞減。因此，所述計數(shù)器將示出在罐120內(nèi)還有多少劑量?？刂破?00可以與氣霧劑發(fā)生器110的激活機構(gòu)連接，從而使處理器610能夠確定何時對所述激活機構(gòu)進行激活。例如，所述控制器可以利用壓力開關(guān)，其檢測何時按下了罐120從而釋放了團劑。然后，在接收到這樣的激活信號時，處理器610能夠由傳感器10確定是否實際釋放了團劑。如果已觸發(fā)了所述激活機構(gòu)，但未感測到團劑，那么處理器610可以向用戶提供指示發(fā)生了故障的視覺或聽覺信號(例如，氣霧劑發(fā)生器故障，罐120空了)。如圖2和3所示，控制器600可以結(jié)合霧化器200、300發(fā)揮類似的功能。例如，處理器610可以按照與上文相對于系統(tǒng)100的團劑釋放檢測描述的相同或類似的方式利用溫度信號來檢測通道260、360內(nèi)的氣霧劑的存在。例如，當(dāng)氣霧劑發(fā)生器210、310開始使來自容器220、230的流體氣霧化時，氣霧化液滴的蒸發(fā)將快速降低存在氣霧劑的通道260、360的溫度。如上所述，當(dāng)檢測到快速溫度下降(例如，在預(yù)定時間內(nèi)的溫度下降超過了預(yù)定溫度差閾值)時，處理器610能夠確定在通道260、360內(nèi)存在氣霧劑(并因此確定氣霧劑發(fā)生器210、310正在使流體氣霧化)。相反，快速溫度升高指示氣霧劑發(fā)生器210、310已經(jīng)停止對容器220、230內(nèi)的流體的氣霧化。處理器610能夠通過檢測這種快速溫度升高來檢測氣霧化的停止。例如，當(dāng)檢測到快速溫度升高(例如，預(yù)定時間內(nèi)的溫度升高超過了預(yù)定溫度差閾值)時，處理器610 能夠確定已經(jīng)停止了氣霧劑生成。用于檢測氣霧化的停止(以及所伴隨的通道260、360內(nèi)的氣霧劑的消失)的溫度差和預(yù)定時間可以與用于檢測氣霧化開始的閾值相同，也可以不同或者，控制器600可以利用任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ蓽囟刃盘杹頇z測氣霧化的開始和/ 或停止(例如，上文相對于MDI 100描述的任何方法，例如，檢測何時溫度與基線溫度的偏離超過了預(yù)定閾值)。處理器610可以在通道260、360中存在氣霧劑時提供視覺指示(通過顯示器620)、 聽覺指示(通過音頻輸出裝置630)和/或觸覺指示(通過觸覺輸出裝置660)。控制器600 可以向用戶指示氣霧劑發(fā)生器210、310何時開始使容器220、320中的流體氣霧化，和/或何時停止對來自容器220、320的流體的氣霧化(例如，在容器220、320變干時)。例如，控制器600在檢測到通道260、360內(nèi)的氣霧劑時，以視覺、聽覺和/或觸覺的方式指示患者從氣霧劑輸出開口 240、340吸氣。 由于霧化器的典型劑量要求患者持續(xù)使用系統(tǒng)200、300，直到所有的藥物/流體都氣霧化為止，因而控制器600可以指示用戶通過氣霧劑輸出開口 240、340持續(xù)呼吸，直到處理器610通過檢測到氣霧劑發(fā)生器210、310不再生成氣霧劑而檢測到容器220、320已經(jīng)變干為止。一旦檢測到變干，那么控制器600可以通過視覺、聽覺和/或觸覺的方式指示用戶停止使用霧化器200、300。例如，音頻輸出裝置630可以用語言指示患者“劑量完成—— 您現(xiàn)在可以停止使用霧化器”。在檢測到變干時，控制器600可以自動關(guān)閉氣霧劑發(fā)生器 210,310ο文中所利用的“變干” 一詞是指基本上已經(jīng)使容器220、320內(nèi)的所有可氣霧化流體氣霧化，因而氣霧劑發(fā)生器21、310繼續(xù)工作所氣霧化的額外的流體量微不足道(例如， 因而氣霧劑輸出低于容器220、230內(nèi)具有充足流體時的正常輸出的20%、15%和/或10%)。 因而，即使在容器220、320內(nèi)留有一定流體時，容器220、320也可能“變干”。—些霧化器則對氣霧化和患者的呼吸周期進行協(xié)調(diào)，例如，僅在患者吸入時或者僅在患者吸入的預(yù)期部分使藥物氣霧化。在這樣的霧化器中，處理器610可以只有在氣霧劑發(fā)生器210、310正在工作但仍然未在通道260、360內(nèi)檢測到氣霧劑時確定容器220、320 已經(jīng)變干。與MDI 100的情況一樣，可以使控制器600與霧化器200、300結(jié)合使用，以記錄使用數(shù)據(jù)。例如，處理器610可以將霧化器200、300的每次使用的時間、日期和/或持續(xù)時長記錄在存儲器640中。處理器610可以將所記錄的數(shù)據(jù)顯示在顯示器620上(例如，上次使用的時間和/或日期、規(guī)劃的下一次使用的時間等)。存儲器640可以由用戶和/或醫(yī)療提供者訪問，以便于對記錄數(shù)據(jù)的分析。在圖I所示的實施例中，可以將控制器600安裝到MDI 100的其余部分上。在圖2和3所示的實施例中，所述控制器與系統(tǒng)200、300是分離的，但通過連接線615束縛到所述系統(tǒng)上。根據(jù)本發(fā)明的備選實施例，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，控制器600與系統(tǒng) 100,200,300的其余部分可以具有任何其他適當(dāng)?shù)奈锢黻P(guān)系(例如，合并到任何系統(tǒng)的外殼內(nèi)，或者與所述系統(tǒng)的其余部分分離)。圖6圖示了熱流傳感器700，可以將其用作與包括氣霧劑遞送系統(tǒng)100、200、300在內(nèi)的本發(fā)明的各實施例結(jié)合使用的傳感器10。熱流傳感器700包括上游溫度傳感器710、 下游溫度傳感器715、包括跨硅框架730的開口懸置的膜720的基座以及居中設(shè)置在所述膜 720上的加熱器750。根據(jù)一個或多個實施例,利用已知芯片/半導(dǎo)體制造技術(shù)制造傳感器400、500、 700 (包括框架 430、530、730、膜 420、520、720 以及各種電部件 410、510、710、715、750)。可以利用在名為“THERMAL FLOW SENSOR INTEGRATED CIRCUIT WITH LOW RESPONSE TIME AND HIGH SENSITIVITY”的專利申請中公開的方法制造傳感器400、500、700，通過引用將其全文內(nèi)容并入本文?；缍松嫌魏拖掠畏较?，在圖6中通過流向箭頭指出了下 游方向。根據(jù)各實施例，相對于通道160、260、360設(shè)置傳感器700的位置，從而使傳感器700/基座的下游方向與流體從氣霧劑發(fā)生器110、210、310朝向氣霧劑輸出開口 140、240、340流動的流體流動方向?qū)?zhǔn)。換言之，基座的下游方向沿流體通道160、260、360指向氣霧劑輸出開口 140、 240,340,因而所感測到的流向傳感器700的下游方向的流指示在通道160、260、360內(nèi)朝向氣霧劑輸出開口 140、240、340方向的流體流(B卩，指示患者的吸入)，并且反之，所感測到的流向傳感器700的上游方向的流指示通道160、260、360內(nèi)的朝向氣霧劑發(fā)生器110、210、 310的流體流(即，在將傳感器700的位置設(shè)定為使呼出氣體經(jīng)過傳感器700的系統(tǒng)中，指示患者的呼氣)。加熱器750與控制器600連接，從而從控制器600接收使加熱器750加熱的電流。 加熱器750可以是任何適當(dāng)?shù)募訜崞?，例如，電阻器。加熱?50對膜720加熱，從而建立起在中央，即加熱器750所在位置為最高，而在起著熱沉作用的硅框架730上為最低的溫度分布。在傳感器730的操作過程中，控制器600可以向加熱器750提供恒定電流。然而， 根據(jù)備選實施例，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，控制器600可以使所述電流發(fā)生變化。所圖示的溫度傳感器710、715包括熱電堆710、715，每個熱電堆包括多個熱電偶 540，每個熱電堆包括參考結(jié)740a和感測結(jié)740b。將參考結(jié)740a設(shè)置在硅框架730上，并感測其溫度。將上游溫度傳感器710的感測結(jié)740b設(shè)置在處于加熱器750的上游的位置的膜720上，并感測其上游溫度。熱電堆710因此生成電壓形式的上游溫度信號，所述電壓與熱電堆710的參考結(jié)740a處的硅框架730和處于加熱器750的上游的熱電堆710的感測結(jié)740b之間的溫度差成比例。將下游溫度傳感器715的感測結(jié)740b設(shè)置在處于加熱器750的下游位置的膜720 上，并感測其下游溫度。熱電堆715因此生成電壓形式的下游溫度信號，所述電壓與處于熱電堆715的參考結(jié)740a處的硅框架730和處于加熱器750的下游的熱電堆715的感測結(jié) 740b之間的溫度差成比例。由于膜720具有比框架730低的熱容，因此膜720將比硅框架730更加快速地跟隨經(jīng)過通道160、260、360中的傳感器700的流體的溫度變化。因此，通道160、260、360中的溫度變化將導(dǎo)致硅框架730和膜720之間的溫度差，由于所述溫度差，熱電偶740將生成成比例的電壓差。根據(jù)一個或多個實施例，膜420、520、720包括快速跟隨通道160、260、360內(nèi)的溫度變化的襯底(例如，具有低熱容的材料)。例如，膜420、520、720可以包括具有低熱容的材料的相對較薄的層，從而使其對周圍環(huán)境內(nèi)的溫度變化做出快速響應(yīng)。根據(jù)各實施例，420 包括硅、氮化硅、氧化硅、聚酰亞胺、聚對苯二甲撐和/或玻璃。這樣的特征可以提高取決于流的溫度差與加熱器750的耗散功率的比率。在圖示的實施例中，框架430、530、730包括硅。然而，框架430、530、730或者可以包括任何其他適當(dāng)?shù)牟牧?。根?jù)一個或多個實施例，如果可能的話，框架430、530、730包括比膜420、520、720更慢地跟隨通道160、260、360內(nèi)的溫度變化的材料(例如，比膜420、520、 720更厚的材料和/或具有比其更高的熱容的材料)。在各實施例中，由于硅框架730的高相對熱擴散系數(shù)，硅框架730的上游側(cè)與下游側(cè)之間的溫度變化相對于膜720的上游側(cè)與下游側(cè)之間的溫度差小。因此，硅框架730的上游側(cè)與下游側(cè)(即，設(shè)置了參考結(jié)704a的位置)之間的溫度差要比膜720中(B卩，設(shè)置了感測結(jié)740b的位置)的溫度變化小得多，因此根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，可以將其忽略。
如圖6所示，將溫度傳感器710、715按照熱對稱的方式分別設(shè)置在加熱器750的上游側(cè)和下游側(cè)。在將加熱器750居中設(shè)置在膜720上，并且膜720的上游和下游熱容和擴散系數(shù)相對于加熱器750對稱的實施例中，上游溫度傳感器710與加熱器750之間的上游距離可以基本等于下游溫度傳感器715與加熱器750之間的下游距離。作為傳感器710、715的這種對稱放置的結(jié)果，在不存在經(jīng)過傳感器700的朝向上游/下游方向的流體流的情況下，在加熱器750工作時，上游和下游溫度(以及上游和下游溫度信號)基本上彼此相等(例如，彼此均處于10、5、4、3、2或I攝氏度內(nèi))。當(dāng)在加熱器750 工作的同時有流體經(jīng)過傳感器700向下游流動時，隨著所述流推動/攜帶著來自加熱器750 的熱量離開上游傳感器710向下游朝下游傳感器715傳輸，下游溫度將相對于上游溫度上升。反之，當(dāng)在加熱器750工作的同時流體經(jīng)過傳感器700向上游流動時，隨著所述流推動著熱量離開下游傳感器715向上游朝上游傳感器710傳輸，下游溫度將相對于上游溫度下降。然而，應(yīng)當(dāng)指出，沿任意方向的流體流都可能隨著所述流對通道160、260、360和傳感器 700的冷卻超過加熱器750對膜720的加熱而導(dǎo)致上游和下游絕對溫度下降。上游和下游溫度之間的溫度差的幅度與流體流速的大小成比例，因為流體流速越快那么沿流動方向推動/攜帶的熱量就越多。在圖示的實施例中，根據(jù)與實際上游和下游溫度相關(guān)的熱電堆710、715中的電壓差定義流傳感器溫度差。在傳感器710、715相對于加熱器750熱對稱設(shè)置的實施例中，流傳感器溫度差的符號指示經(jīng)過傳感器700的流的方向。 例如，如果將傳感器710、715的極性設(shè)置為，在感測結(jié)740b比參考結(jié)740a冷時，所述傳感器登記正極性電壓，因而在所述流指向下游時，所述流傳感器溫度差(例如，被定義為上游傳感器710的電壓信號減去下游傳感器715的電壓信號的電壓差異)將具有正極性，而在所述流指向上游時其將具有負極性。所述差異的絕對幅度(例如，電壓的幅度)與經(jīng)過傳感器 700的絕對流速成比例(通常以非線性的方式，但未必如此)。通過使上游和下游傳感器710、715相對于加熱器750熱對稱放置可以得到(a)偏移(offset)自由流速確定(無流得出零信號)，(b)由差信號的符號確定流向的能力，Cd)與所述差信號的絕對值同等相關(guān)的上游和下游流速。由于傳感器710、715的對稱性的原因， 所述差信號(例如，流速信號)還可以對周圍溫度的變化不具敏感性。這是因為熱電堆710 的信號和熱電堆715的信號二者均以相同的絕對量變化，在對兩信號相減或相除時所述絕對量向發(fā)生抵消。盡管在圖示的傳感器700中，傳感器710、715以對稱的方式分別設(shè)置在加熱器750 的上游和下游，然而也可以根據(jù)本發(fā)明的備選實施例以其他替代方式設(shè)置上游傳感器710。 例如，如果僅希望測量流向下游的流，那么可以將上游傳感器710設(shè)置在通道160、260、360 中的遠離加熱器750從而基本不受加熱器750影響的部分內(nèi)。然而，出于文中解釋的原因， 根據(jù)一個或多個實施例，傳感器710、715的對稱布置尤其傾向于改善校準(zhǔn)、提高準(zhǔn)確度和精確度。盡管圖示的溫度傳感器710、715包括熱電堆，然而作為替代所述溫度傳感器在不背離本發(fā)明的范圍的情況下也可以包括任何其他適當(dāng)類型的溫度傳感器。盡管文中描述了特定的流傳感器700，然而在不背離本發(fā)明的范圍的情況下可以將各種各樣的替代流傳感器與本發(fā)明的各實施例結(jié)合使用。控制器600可以被構(gòu)造和布置成通過各種方式使用熱流傳感器700。如圖7所示， 將控制器60 0通過連線615與傳感器10、700連接。如上所述，控制器600通過這些連線 615向加熱器750遞送電流。控制器600還通過連線615與傳感器710、715連接，從而分別從傳感器710、715接收分別與上游和下游溫度相關(guān)的上游和下游溫度信號?？刂破?00 將上游和下游溫度信號進行比較，從而通過比較上游和下游溫度信號來檢測通道160、260、 360內(nèi)的流體流?？刂破?00被構(gòu)造和布置成通過比較上游和下游溫度/信號來確定通道160、260、 360內(nèi)的流體流的存在和方向。例如，如果控制器600確定上游和下游溫度大致相等，那么控制器600確定沒有流體流過通道160、260、360。如果控制器600確定下游溫度相對于上游溫度升高了(或者在各種熱對稱實施例中高于上游溫度)，那么控制器600 (或者其處理器 610)確定流體朝向氣霧劑輸出開口 140、240、340向下游流動。相反，如果控制器600確定下游的溫度相對于上游溫度下降了(或者就各種熱對稱實施例而言低于上游溫度)，那么控制器600 (或者其處理器610)確定所述流體朝向氣霧劑發(fā)生器110、210、310向上游流動?？刂破?00可以通過任何適當(dāng)?shù)姆绞綄ι嫌魏拖掠螠囟?信號進行比較。例如， 控制器600可以從下游溫度減去上游溫度，并利用所述結(jié)果的符號確定流向，其中，結(jié)果零指示沒有流體流?；蛘?，控制器600可以通過使一個除以另一個來對上游和下游溫度/信號進行比較，并通過商大于一還是小于一來確定流向，其中，商為一表示沒有流體流?？刂破?00還可以利用傳感器700確定通過傳感器700的流體流速。所確定的流體流速未必采取絕對項(例如，米/秒或者升/秒)的形式。相反，可以按照與流體流速相關(guān)的變量的形式來確定和表達流體流速。例如，在控制器600從來自熱電堆715的下游溫度信號(以伏表示)減去來自熱電堆710的上游溫度信號(以伏表示)的實施例中，可以以伏(或者基于所利用的溫度傳感器的類型以任何其他適當(dāng)?shù)慕^對或者相對尺度)表示得到的流體流速?？刂破?00可以通過使各溫度差信號(例如以伏表示)與實際流速(例如，米/秒、升 /秒等)聯(lián)系起來的預(yù)定轉(zhuǎn)換算法來確定通道160、260、360內(nèi)的實際積計流速或者經(jīng)過傳感器700的流體的實際線性流速。所述算法可以是以數(shù)學(xué)的方式計算的，或者可以是通過確定已知流速上的溫度差信號的受控試驗憑經(jīng)驗生成的?？刂破?00還可以將傳感器700的溫度傳感器710、715中的一個或兩個用作與上文論述的傳感器500的熱電堆510類似的溫度傳感器。例如，如果利用了兩個傳感器710、 715，那么可以將其信 號加起來，以創(chuàng)建隨溫度變化的信號。因此能夠按照與傳感器500類似的方式使用傳感器700，以檢測通道160、260、360內(nèi)的氣霧劑的存在。在流傳感器700的工作過程中，加熱器750對膜720加熱，而經(jīng)過傳感器700的空氣流將使所述膜冷卻。如圖8所示，在最高流速上達到膜720的最低溫度，并且反之依然。 在圖8中，y軸(“熱電堆輸出(任意單位)”)表示根據(jù)所述傳感器的一個實施例來自兩傳感器710、715的累積溫度信號。X軸表示流速。如圖8所示，所述累積溫度信號/累積溫度與流速成反比。由于加熱器750相對于參考結(jié)740b對感測結(jié)740a加熱，因而所述累積信號是正的。如圖8所示，所述累積溫度信號還隨氣霧劑的存在發(fā)生變化。隨流速變化的溫度曲線800 (圖8頂部的曲線)是設(shè)置了傳感器700的通道內(nèi)不存在氣霧劑時的示范性曲線。 隨流速變化的溫度曲線810 (圖8底部的曲線)是傳感器700感測到通道內(nèi)存在氣霧劑時的示范性曲線。由加熱器750耗散的熱量確定膜720的溫度變化，例如，少量的功率(power) 將伴隨不斷變化的流帶來小的溫度變化。當(dāng)存在氣霧劑時，受到加熱的膜720的溫度將冷卻下來。對于小的加熱器750的耗散水平而言，氣霧劑的存在將使膜720冷卻到在不存在氣霧劑的情況下處于最高流速處的溫度以下。換言之，在所有其他變量均為常數(shù)的情況下，在存在氣霧劑的情況下處于零流速處的累積溫度將低于不存在氣霧劑時處于最高流速處的累積溫度。將閾值水平820設(shè)定為恰好處于不存在氣霧劑時處于最高流速處的最低溫度以下。當(dāng)溫度降低到這一閾值水平820以下時將檢測到氣霧劑的經(jīng)過。在圖示的傳感器700 中，當(dāng)膜720比所述框架730涼時，所述累積溫度信號是負的。在圖示的傳感器700中，在不存在氣霧劑時所述累積溫度信號將為正，因為加熱器750將相對于處于硅框架730上的距加熱器750更遠的參考結(jié)740a對膜720上的與加熱器750接近的傳感器710、715的感測結(jié)740b加熱。能夠使加熱器750的熱輸出優(yōu)化，從而使競爭(competing)變量平衡。如上所述， 降低加熱器750的輸出將使不存在氣霧劑時的快速流速和存在氣霧劑時的緩慢流速之間的區(qū)分更為容易。另一方面，還能夠?qū)訜崞?50的輸出進行優(yōu)化，從而使預(yù)期流速下上游和下游溫度之間的差最大化，進而對所述傳感器的對流速進行檢測和量化的能力的信噪比進行優(yōu)化。根據(jù)備選實施例，控制器600利用自適應(yīng)溫度閾值820更加精確地檢測氣霧劑的存在。如通過圖8中的曲線800所示，在不存在氣霧劑時膜720的(相對于硅框架)累積溫度信號與流速之間的關(guān)系是已知的。由于如上文所述控制器600能夠利用傳感器700通過比較上游和下游溫度信號來計算流速，因而控制器600能夠利用已知的流速連同已知的累積溫度信號與流速的關(guān)系(在不存在氣霧劑的情況下)來確定什么是不存在氣霧劑時的累積溫度信號?？刂破?00因此能夠?qū)⒆赃m應(yīng)氣霧劑檢測溫度信號設(shè)定為稍微低于不存在氣霧劑時的已知流速處的預(yù)期信號。如果(在溫度信號隨膜720的溫度上升和下降的實施例中)感測到的累積溫度信號下降到瞬時自適應(yīng)閾值以下，那么控制器600確定氣霧劑存在。因而，自適應(yīng)閾值820將隨著感測到的流速降低。根據(jù)利用自適應(yīng)閾值820的一個或多個實施例，實際膜720的溫度與閾值水平820之間的差異可以是小的差異，并且因而能夠檢測到較小的溫度下降(因此，檢測到較小的氣霧劑量)。而且，根據(jù)利用自適應(yīng)閾值820的一個或多個實施例，自適應(yīng)閾值水平820便于使用更高的加熱器750的熱輸出，其可以提高傳感器感測氣流的能力的信噪比。根據(jù)利用自適應(yīng)閾值820的一個或多個實施例，沒有必要通過限定最大流速來確定用以設(shè)置閾值水平820的最低溫度。圖9圖示了根據(jù)本發(fā)明的備選實施例的熱流傳感器900。在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以利用傳感器900代替文中描述的傳感器400、500、700中的任何一個。傳感器 900與傳感器700等同，只是增加了分立的溫度傳感器910，并將其安裝到了膜720上。在圖示的實施例中，傳感器900與上文描述的傳感器400的電阻器410類似是一種電阻性溫度傳感器?；蛘?，實際上可以既利用傳感器400和傳感器700兩者來制造像傳感器900這樣的傳感器。控制器600按照與控制器600連接至 上文論述的傳感器400的電阻器410所采取的類似的方式連接至所述電阻性溫度傳感器910。所述控制器還按照與上文相對于傳感器 700論述的類似的方式連接至加熱器750和傳感器710、715。這樣的電阻性溫度傳感器910 的使用可以使所述傳感器能夠測量絕對溫度(與利用諸如熱電偶的傳感器測量相對溫度形成對比)。圖10圖示了利用控制器600通過傳感器900測量通道內(nèi)的溫度和流的試驗結(jié)果。 X軸表示時間。頂部的線920指示流傳感器900對用戶的呼吸模式的響應(yīng)(示出了大約五次完整呼吸)。線920的y軸與上游與下游溫度傳感器710、715之間的溫度差相關(guān)(例如，以實際溫度(例如，攝氏度)、溫度信號差(例如，如果傳感器710、715為熱電堆利用伏，對于電阻性上游和下游溫度傳感器利用歐姆)表示)。在線920中，下面的平坦部分表示吸入和呼出之一，而上面的平坦部分則表示吸入和呼出中的另一個(取決于傳感器900被設(shè)置為從下游溫度減去上游溫度還是相反)。在釋放氣霧劑時，在流傳感器900的信號中觀察到一個小的尖峰930，其表明流傳感器900幾乎不受氣霧劑的影響。在圖10中，下面的線940與電阻器910 (也可以將其稱為熱敏電阻)感測的溫度相關(guān)，因而線940的y軸與通道溫度相關(guān)(例如，以通過歐姆計量的電阻表示，以實際溫度表示)。線940的噪聲圖案是由流的變化引起的加熱器的溫度波動造成的。當(dāng)釋放了氣霧劑時，電阻器910的電阻下降到水平950處，其遠低于沒有氣霧劑存在時的最低水平。如上文相對于傳感器700所述，控制器600可以利用預(yù)設(shè)的或者自適應(yīng)的溫度閾值960，并且在線 940/溫度信號跨閾值960時確定存在氣霧劑。根據(jù)備選實施例，利用傳感器700，并且利用加熱器750的電阻本身而非利用分立的電阻器910來感測溫度,其方式與上文相對于傳感器900描述的方式相同?？梢越Y(jié)合氣霧劑遞送裝置100、200、300使用熱流傳感器700、900，從而向這些裝置提供額外的或者替代的功能。例如，在MDI 100的使用過程中，用戶應(yīng)當(dāng)相對于團劑的吸入適當(dāng)?shù)卦O(shè)定團劑釋放的時間。根據(jù)意圖不同的使用方式，可能希望患者在釋放團劑的同時立即(或者在釋放團劑之后經(jīng)過預(yù)定時間量才)吸入，或者希望在吸入過程中釋放團劑。如上所述，控制器600 能夠利用傳感器700、900來檢測氣霧化藥物的團劑的釋放。此外，由于控制器600能夠利用傳感器700、900檢測通道160內(nèi)的流的存在、方向和/或大小，因而控制器600能夠確定用戶何時正在通過氣霧劑輸出開口 140吸入?？刂破?00因此能夠監(jiān)測患者與預(yù)期釋放/ 吸入定時的順應(yīng)性，和/或向用戶發(fā)出指令，從而幫助患者更好地掌握釋放和吸入時間。就監(jiān)測而言，控制器600可以將每次團劑釋放于每次吸入之間的時間設(shè)定關(guān)系 (例如，相對的起始時間、停止時間、持續(xù)時長)記錄在存儲器640中。這樣用戶或者醫(yī)療專業(yè)人員將能夠?qū)λ鎯Φ臄?shù)據(jù)進行訪問，以評估患者與預(yù)期的MDI 100的使用的順應(yīng)性?？刂破?00可以將感測到的釋放/吸入之間的關(guān)系與預(yù)定的預(yù)期關(guān)系進行比較， 并提供有關(guān)患者是否正確地掌握了釋放和吸入時間的指示(例如，通過顯示器620以視覺的方式，通過音頻輸出裝置630以聽覺的方式，和/或通過觸覺輸出裝置660以觸覺的方式)。如果患者的時間掌握不合適，那么控制器600可以提供有關(guān)患者未來如何能夠更好地遵照預(yù)期時機把握的指示(例如，“下一次請相對于氣霧劑的釋放更快(或更晚)吸入”的視覺或聽覺指示)。此外和/或備選地，控制器600可以向患者提供有關(guān)何時釋放團劑和/或吸入的實時指示。例如，如果應(yīng)當(dāng)在患者吸入的中間(或者某一其他預(yù)期點)釋放團劑，那么在控制器600通過流傳感器700、900檢測到患者正處于吸入的中間時，控制器600可以提供視覺、 聽覺或觸覺指令，來激活氣霧劑發(fā)生器110。或者，在控制器600通過允許控制器600開啟或關(guān)閉氣霧劑發(fā)生器110、210、310的方式連接至氣霧劑發(fā)生器110、210、310的實施例中， 在控制器600確定相對于所感測到的患者呼吸模式為合適的時機時，控制器600可以自己開啟氣霧劑發(fā)生器110、210、310。
或觸覺吸入指示?？刂破?00可以按照上文相對于MID 100描述的類似的方式使流傳感器700、900 與霧化器200、300結(jié)合使用。例如，控制器600可以對氣霧劑發(fā)生器210、310實施的氣霧化以及患者通過氣霧劑輸出開口 240、340的吸入的時間、持續(xù)時長和相對時機進行監(jiān)測， 并將其記錄在存儲器640中。用戶、醫(yī)療專業(yè)人員或者其他適當(dāng)?shù)娜藛T或機器以后可以利用這一數(shù)據(jù)對患者與預(yù)期治療狀況的順應(yīng)性進行評估。所述數(shù)據(jù)可以保證指示患者以不同的方式使用裝置200、300，和/或保證對裝置200、300的工作方式進行調(diào)整(例如，通過調(diào)整例如每次氣霧劑釋放的時間和時機來調(diào)整所述裝置本身的操作，從而更好地匹配患者的呼吸模式)本領(lǐng)域已知，經(jīng)常希望使患者的呼吸模式與霧化器200、300的氣霧化相協(xié)調(diào)。例如，將各種霧化器設(shè)計成在患者吸入時而不是在患者呼出時使藥物氣霧化，從而減少藥物的浪費，當(dāng)然還有其他原因?？刂破?00可以利用流傳感器700、900檢測吸入和呼出，從而相應(yīng)地控制氣霧劑發(fā)生器210、310的激活時機。在這樣的實施例中，控制器600操作性地連接至氣霧劑發(fā)生器210、310，從而使控制器能夠開啟和停止氣霧劑發(fā)生器210、310。盡管上文描述了具有示范性氣霧劑發(fā)生器110、210、310的氣霧劑遞送裝置100、 200、300，然而在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以利用替代類型的氣霧劑遞送裝置和氣霧劑發(fā)生器來代替這些示范性裝置100、200、300和/或發(fā)生器110、210、310。在圖示的實施例中，將傳感器10設(shè)置在氣霧劑遞送裝置100、200、300內(nèi)的示范性位置上。然而，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，也可以將傳感器10設(shè)置在備選位置上。例如，可以重新設(shè)置傳感器10的位置，以提高傳感器檢測吸入、呼出和/或氣霧劑的能力?？梢詫鞲衅?0的位置進行優(yōu)化，從而使感測各種狀況的競爭目標(biāo)達到平衡。例如，在圖I所示的裝置100中，將傳感器10放置到氣霧劑發(fā)生器110的附近可以提高傳感器檢測氣霧劑的存在的能力。然而，在這一位置上，傳感器10可能無法檢測到患者呼氣，因為可能沒有顯著的呼出流抵達傳感器10，尤其是在呼氣閥被設(shè)置得更加靠近吸口 140的情況下?；蛘?，可以將傳感器10設(shè)置在非常適于檢測這樣的吸入/呼出流的位置上(在圖I中通過虛構(gòu)圖將其示為傳感器10a)。然而，這樣的放置可能涉及傳感器10檢測氣霧劑存在的靈敏度的損失，因為傳感器IOa的放置離氣霧劑發(fā)生器110更遠。出于相同的原因，可以重新設(shè)置與裝置200相結(jié)合的圖2所示的傳感器10的位置，在圖2中通過虛構(gòu)圖將其示為傳感器10b。盡管對傳感器IOb這樣放置可以提高傳感器檢測患者呼出和吸入的能力，然而這樣的放置可能降低傳感器檢測氣霧劑的靈敏度，因為傳感器IOb被設(shè)置得離氣霧劑發(fā)生器210更遠。此外，在一個或多個實施例中，可以利用傳感器10來檢測流，而非檢測氣霧劑的存在。在這樣的實施例中，可以將傳感器10設(shè)置在使其與氣霧劑的相互作用降至最低或者消除所述相互作用的位置上，從而使傳感器10受到的基于氣霧劑的污染降至最低。例如， 如圖2中通過傳感器IOc表示的虛構(gòu)圖所示，可以將傳感器IOc放置到處于氣霧劑發(fā)生器 210的上游的吸入流體通道內(nèi)，從而在不會受到傳感器IOc的下游生成的氣霧劑的顯著污染的情況下感測吸入。類似地，如圖2中通過傳感器IOd表示的虛構(gòu)圖所示，可以將傳感器 IOd放置到呼出通道內(nèi)，從而在限制其遭受氣霧劑污染的同時提高其感測患者呼氣的能力。
與可以利用圖3中的裝置300中的傳感器10的類似備選位置提高優(yōu)先測量(例如，氣霧劑的存在、吸入、呼出)的靈敏度。在圖示的實施例中，傳感器位置10b、10c、10d提供了傳感器10的備選位置。然而，根據(jù)其他實施例，裝置100、200、300可以利用多個傳感器10，每個傳感器10致力于不同的測量。例如，在裝置200中，裝置200可以利用傳感器10檢測氣霧劑，傳感器IOc檢測吸入，傳感器IOd檢測呼出。在圖示的實施例中，將氣霧劑遞送裝置100、200、300設(shè)計為使藥物氣霧化，將氣霧劑輸出開口 140、240、340設(shè)計為促進氣霧化藥物通過患者的口和/或通氣管遞送到患者的氣道(例如，咽喉、支氣管、肺)內(nèi)。然而，根據(jù)備選實施例，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，氣霧劑遞送系統(tǒng)可以具有備選功能(例如，增濕、諸如空氣清涼劑的加香氣霧劑的擴散)。此外和/或備選地，可以在任何希望感測給定位置上的氣霧劑的存在和/或感測流體流(通過流的存在、流向和/或流的大小表示)的系統(tǒng)中利用本發(fā)明的一個或多個實施例。 例如，可以在輸氣管線中利用文中描述的流傳感器700、900，從而對流進行感測。因而，本發(fā)明的各實施例不限于氣霧劑生成和/或遞送背景下的使用。文中描述的各種溫度傳感器可以直接(例如，傳感器設(shè)置在通道內(nèi))，也可以間接 (例如，傳感器設(shè)置在通道壁內(nèi)，因而傳感器通過感測壁的溫度間接感測通道內(nèi)的溫度)感測通道160、260、360內(nèi)的溫度。文中利用的感測溫度不要求感測絕對溫度。倒不如說，感測溫度只需生成某種類型的與溫度相關(guān)的信號或信息。例如，可以通過與參考位置的溫度差來表示溫度測量結(jié)果 (例如，通過熱電偶的參考結(jié)和感測結(jié))。沒有必要將溫度測量結(jié)果轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)溫度單位(例如，華氏溫度、攝氏溫度、開氏溫度)。倒不如說溫度測量結(jié)果可以只是與溫度相關(guān)(例如，成正比、成反比)，因而例如對于電阻溫度傳感器而言可以通過歐姆/電阻表示溫度測量結(jié)果， 對于熱電偶式溫度傳感器而言可以通過伏表示溫度測量結(jié)果。文中利用的氣霧化開始和停止這些詞語不是絕對的。而是說在氣霧化高于或者低于預(yù)定閾值時可以檢測到氣霧化的開始和停止。例如，在氣霧化相對于氣霧劑發(fā)生器的正常工作過程中發(fā)生的氣霧化降低到了預(yù)定閾值以下(例如，低于正常氣霧化的20%、15%、 10%)時可以確定氣霧化停止。通道160、260、360可以包括氣隙，氣體/空氣通過所述氣隙從氣霧劑發(fā)生器110、 210、310移動至氣霧劑輸出開口 140、240、340?；蛘?，通道160、260、360還可以包括界定了氣隙的表面，氣體/空氣從氣霧劑發(fā)生器110、210、310通過所述氣隙移動至所述氣霧劑輸出開口 140、240、340。通道160、260、360還可以包括界定了所述氣隙的表面的壁。提供前述圖示實施例的目的在于說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和功能原理，而不是旨在構(gòu)成限制。相 反，旨在使本發(fā)明的原理包含處于下述權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的任何及全部變化、更改和/或替換。
權(quán)利要求
1.ー種氣霧劑遞送系統(tǒng)，其包括 氣霧劑發(fā)生器； 氣霧劑輸出開ロ； 從所述氣霧劑發(fā)生器延伸至所述氣霧劑輸出開ロ的流體通道； 被設(shè)定在感測所述通道的溫度的位置的溫度傳感器；以及 與所述傳感器連接以從所述傳感器接收與所述通道的所述溫度相關(guān)的溫度信號的控制器， 其中，所述控制器被構(gòu)造和布置成利用所述溫度信號來檢測所述流體通道內(nèi)的氣霧劑的存在。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述輸出開ロ包括患者接ロ，所述患者接ロ被構(gòu)造和布置成將由所述氣霧劑發(fā)生器生成的氣霧劑引導(dǎo)到患者的氣道內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括劑量計量吸入器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被構(gòu)造和配置成利用所述溫度信號來檢測氣霧劑團劑從所述劑量計量吸入器的釋放。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，還包括與所述控制器連接的團劑釋放指示器，其中，所述控制器被構(gòu)造和布置成使所述團劑釋放指示器在所述控制器檢測到氣霧劑團劑的釋放時指示氣霧劑團劑的所述釋放。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被構(gòu)造和布置成利用所述溫度信號對所述劑量計量吸入器釋放的團劑數(shù)量進行計數(shù)，并且其中，所述控制器包括被構(gòu)造和布置成記錄所計數(shù)數(shù)字的數(shù)據(jù)記錄器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，還包括與所述控制器連接的顯示器，其中，所述控制器被構(gòu)造和布置成在所述顯示器上顯示所述劑量計量吸入器釋放的團劑數(shù)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中 所述控制器包括指示器，并且 所述控制器被構(gòu)造和布置成使所述指示器至少部分基于所述控制器對所述通道內(nèi)的氣霧劑的檢測來向所述系統(tǒng)的用戶提供指示。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述指示器包括視覺指示器、聽覺指示器或觸覺指示器之一。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中 所述系統(tǒng)包括霧化器，所述霧化器包括用于存儲要被氣霧化的流體的容器， 將所述氣霧劑發(fā)生器設(shè)定在使所述容器內(nèi)的流體氣霧化的位置，并且 所述控制器被構(gòu)造和布置成利用所述溫度信號來檢測所述氣霧劑發(fā)生器何時正在生成氣霧劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被構(gòu)造和布置成利用所述溫度信號來確定所述氣霧劑發(fā)生器生成氣霧劑的持續(xù)時間，并且其中，所述控制器包括被構(gòu)造和布置成記錄所確定的時間長度的數(shù)據(jù)記錄器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被構(gòu)造和布置成基于所述溫度信號來檢測所述氣霧劑發(fā)生器何時已停止對來自所述容器的流體進行氣霧化。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被構(gòu)造和布置成利用所述溫度信號來檢測所述容器內(nèi)的流體何時已經(jīng)變干。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，還包括與所述控制器連接的患者指示器，其中，所述控制器被構(gòu)造和布置成基于控制器對容器已經(jīng)變干的檢測結(jié)果使所述指示器指示所述容器已經(jīng)變干。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被構(gòu)造和布置成當(dāng)所述溫度信號在預(yù)定時間量內(nèi)的變化超過預(yù)定溫度差時確定氣霧劑存在。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中 所述溫度傳感器包括具有參考結(jié)和感測結(jié)的熱電偶，并且 將所述感測結(jié)設(shè)置在某一位置，從而使其溫度比參考結(jié)的位置更快地跟蹤通道的溫度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被構(gòu)造和布置成在所述溫度信號指示所述感測結(jié)處的溫度比所述參考結(jié)處的溫度低預(yù)定閾值差時確定氣霧劑存在。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中 所述溫度傳感器包括硅框架和與所述硅框架連接的膜， 將所述硅框架和膜設(shè)置在所述通道內(nèi)， 所述硅框架具有比所述膜更高的熱容， 將所述感測結(jié)設(shè)置在感測所述膜的溫度的位置上，并且 將所述參考結(jié)設(shè)置在感測所述硅框架的溫度的位置上。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中 所述控制器被構(gòu)造和布置成在所述控制器啟動時確定基線溫度信號，并且所述控制器被構(gòu)造和布置成在所述溫度信號與所述基線溫度信號的偏離超過了預(yù)定閾值時確定氣霧劑存在。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng),其中 所述溫度傳感器包括框架、與所述框架連接的膜以及設(shè)置在所述膜上以感測所述膜的溫度的電阻器， 將所述膜設(shè)置在所述通道內(nèi)，并且 所述框架具有比所述膜更高的熱容。
21.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述通道包括 從所述氣霧劑發(fā)生器延伸至所述氣霧劑輸出開口的氣隙，以及 界定所述氣隙的壁。
全文摘要
一種氣霧劑遞送系統(tǒng)(例如，用于將氣霧化藥物遞送給患者的MDI或霧化器)包括處于系統(tǒng)的氣霧劑輸出通道內(nèi)的溫度傳感器。在傳感器感測到通道內(nèi)的預(yù)定溫度變化時控制器確定系統(tǒng)的氣霧劑發(fā)生器釋放了氣霧劑。所述溫度傳感器還可以包括熱流傳感器，所述熱流傳感器包括加熱器以及上游和下游溫度傳感器。所述控制器對上游和下游溫度進行比較，以確定通道內(nèi)流體流的存在、方向和/或大小。所述控制器利用所述氣霧劑檢測和/或流檢測監(jiān)測與系統(tǒng)的預(yù)期使用的順應(yīng)性和/或向用戶提供正確使用系統(tǒng)的實時指令。所述控制器可以記錄所述氣霧化和流數(shù)據(jù)以供以后進行分析。
文檔編號A61M15/00GK102711881SQ201080061851
公開日2012年10月3日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者A·戴奇, B·馬賽利斯, J·R·哈爾曾, J·S·H·德尼爾, M·J·R·萊伯德, R·德克爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司