CN102245241B - 用于监测药物的雾化的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种配置成监测药物的雾化的一个或多个方面的系统(10)，该系统(10)包括：传感器(30)，其配置成产生传达与在药物的雾化期间产生的超声能量相关的信息的一个或多个输出信号(42)；以及处理器(32)，其配置成接收由传感器(30)产生的一个或多个输出信号(42)并且在由所接收的一个或多个输出信号(42)传达的与在药物的雾化期间产生的超声能量相关的信息的基础上，监测药物的雾化的一个或多个方面。

Description

用于监测药物的雾化的系统和方法

本专利申请根据35U.S.C.§119(e)要求2008年12月11日提交的美国临时申请No.61/121,582的优先权权益，通过引用将其内容并入本文。

本申请涉及2008年12月11日提交的名为“SYSTEM AND METHODFOR MONITORING A METERED DOSE INHALER”的美国专利申请No.61/121,580，在此将其全文并入到本申请中。

本发明涉及基于药物的雾化期间发射的超声能量监测药物的雾化。

对药物雾化以提供给受试者的雾化器系统是已知的。一般而言，这些系统不会通过对受试者有意义的方式对药物的雾化加以监测。作为一个非限制性示例，可以发现用户不会得到雾化治疗结束的指示(例如，在所有(或者几乎所有)药物都已经被雾化时)。这样一来，治疗实际上被延长了，因为受试者不能确定何时能够结束雾化器的使用。

本发明的一个方面涉及一种被配置成监测药物的雾化的一个或多个方面的系统。在一个实施例中，所述系统包括传感器和处理器。将所述传感器配置成产生传达与药物的雾化期间产生的超声能量相关的信息的一个或多个输出信号。将所述处理器配置成接收由传感器产生的一个或多个输出信号，并且在所接收到的一个或多个输出信号所传达的与药物的雾化期间产生的超声能量相关的信息的基础上来监测药物的雾化的一个或多个方面。

本发明的另一方面涉及一种监测药物的雾化的一个或多个方面的方法。在一个实施例中，所述方法包括产生传达与药物的雾化期间产生的超声能量相关的信息的一个或多个输出信号；基于所产生的一个或多个输出信号监测药物的雾化的一个或多个方面；以及向雾化的受试者提供与所监测的雾化的一个或多个方面相关的信息。

本发明的另一方面涉及一种被配置成监测药物的雾化的一个或多个方面的系统。在一个实施例中，该系统包括用于产生传达与药物的雾化期间产生的超声能量相关的信息的一个或多个输出信号的模块；用于基于所产生的一个或多个输出信号来监测药物的雾化的一个或多个方面的模块；以及用于向雾化的受试者提供与所监测的雾化的一个或多个方面相关的信息的模块。

参考附图，考虑以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其他目的、特征和特性，以及相关结构元件和组成部分的操作方法和功能及制造的经济性将变得更加显而易见，所有附图形成本说明书的一部分，其中在各图中类似的附图标记表示对应的部分。不过，显然可以理解，附图仅是为了图示说明和描述的目的，并非意在界定本发明的局限范围。就说明书和权利要求中的使用而言，单数形式“一”、“一个”、“所述”包括复数个指代物，除非上下文另行做出了明确说明。

图1图示说明了根据本发明的一个或多个实施例的监测药物的雾化的系统。

图2图示说明了根据本发明的一个或多个实施例的雾化监测器。

图3图示说明了根据本发明的一个或多个实施例的能够通过其监测雾化器的工作期间产生的超声能量的信号的描绘图。

图4图示说明了根据本发明的一个或多个实施例的监测药物的雾化的方法。

图1图示说明了根据本发明的一个实施例的系统10，其被配置成监测用于提供给受试者12的药物的雾化。在一个实施例中，系统10可以监测是否存在有待雾化的药物、雾化速率、被雾化的药物的一个或多个属性(例如粘滞度、成分等)和/或药物的雾化的其他方面。通过监测是否存在有待雾化的药物，系统10有效地监测药物的雾化是否完成。至少在为受试者12提供了雾化何时完成的可靠指示的意义上其可以加强药物的雾化。如果没有系统10提供的这一指示，那么受试者12可能被迫依赖不太可靠的雾化完成指示器，其不必要的延长了受试者12接受治疗的时间(例如，假设受试者12在用光了所有药物的情况下继续试图雾化)。在一个实施例中，系统10包括加压气体源14、雾化器手持机16和/或雾化监测器18中的一个或多个。

加压气体源14提供了加压气体流，其使得提供给受试者12的药物雾化。在一个实施例中，加压气体源14包括一个或多个用于控制加压气体从加压气体源14释放的阀门。作为非限制性示例，加压气体源14可以包括壁式气体源、鼓风机、气体的加压箱或罐、活塞、隔膜和/或其他加压气体源中的一种或多种。

雾化器手持机16从加压气体源14接收加压气体流，并使该加压流实现使提供给受试者12的药物雾化。在图1所示的实施例中，雾化器手持机16与加压气体源14之间经由在其间延伸的管道20连通(例如，以接收加压气体)。在一些实施例中(这里未示出)，雾化器手持机16可以直接连接至加压气体源14。

雾化器手持机16包括加压气体入口22、药物出口24和排气口26。雾化器手持机16还包括药物贮存器，在图1中未示出药物贮存器，因为其形成于雾化器手持机16内部。药物贮存器适于在其内保存一个或多个有待雾化的药物体。在加压气体入口22接收从加压气体源14进入雾化器手持机16的加压气体。将加压气体引入到由雾化器手持机16保存的药物(例如，在药物贮存器内)，通过这种方式，加压气体使得药物雾化。受试者12通过药物出口24接收到雾化后的药物。在一个实施例中，受试者12用嘴咬住药物出口24，并吸气，以从药物出口24接收雾化药物。可以经由排气口26将受试者12呼出到药物出口24内的气体和/或经由加压气体入口22接收到雾化器手持机16内的加压气体从雾化器手持机16中释放。在一些实施方式中，雾化器手持机16可以包括防止药物通过排气口26排出的一个或多个机构。该一个或多个机构可以包括(例如)一个或多个设置于雾化器手持机16内或排气口26附近的挡板或阀门。

在工作期间中，加压气体源14和/或由加压气体源14通过管道20和雾化器手持机16提供的加压气体可能产生可听到的白噪声。这种白噪声包括药物在雾化器手持机16内的实际雾化产生的噪声。由药物的实际雾化产生的白噪声的声调可能一定程度上随着雾化器手持机16内的药物贮存器中的药物的水平和/或药物的雾化的其他方面而发生变化。然而，由药物的实际雾化产生的白噪声的声调变化可能相对小和/或可能被雾化期间的其他白噪声源(例如，加压气体源14的马达、通过加压气体源14处的阀门冲出的气体、通过管道20行进的气体、从管道20运动至雾化器手持机16的气体等)湮没。这样一来，受试者12可能难以单纯基于系统10在雾化期间产生的声音检测到随着药物开始耗尽而发生的溅射(由于药物没有了而导致的雾化结束)和/或与雾化的其他方面相关的信息。此外，其他环境噪声、听力损失和/或其他因素都可能造成这种检测的困难。

雾化监测器18被配置成监测雾化头16内的药物的雾化的一个或多个方面，并向受试者12提供与所监测的一个或多个方面相关的信息。例如，雾化监测器18可以监测雾化头16内的药物的雾化是否引起了溅射，在雾化头16的药物贮存器内是否还有剩余的药物，和/或雾化头内的药物的雾化的其他方面。雾化监测器18基于系统10在雾化期间产生的超声能量监测雾化的一个或多个方面。

在一个实施例中(这里未示出)，形成与雾化头16集成的雾化监测器18，这样就不再将雾化监测器18设计成可拆卸并与其他雾化头一起使用了。在一个实施例中，可选择性地将雾化监测器18从雾化头16拆下，可以将可拆卸雾化监测器18设计为可以与多个不同的雾化头一起使用。此外，尽管在图1中将雾化监测器18示为整个承载于雾化头16上，但其并非意在构成限制。在一个实施例中，雾化监测器18的所有部件中的一些可以完全与雾化头16分离。例如，可以使雾化监测器18的一些或所有部件承载于加压气体源14、管道20上，并且/或者可以与系统10的所有其他部件分离并且不相接附。

图2图示说明了根据本发明的一个实施例的雾化监测器18的功能方块图。在图2所示的实施例中，雾化监测器18包括用户接口28、传感器30和处理器32。应当认识到，其仅用于举例说明目的，因为在一些实施例中雾化监测器18可以包括比图2的方块图中所图示说明的或多或少的部件。

用户接口28被配置为在雾化监测器18和受试者12之间提供接口，受试者12可以通过该接口从雾化监测器18接收信息。其使得能够在受试者12和雾化监测器18的其他部件之间传送被统称为“信息”的数据、结果和/或指令以及其他任何可传送的项目。在一个实施例中，雾化监测器18的形状因子是用户接口28的设计的考虑事项。在这一实施例中，用户接口28提供的接口可以相对小和/或不复杂，以限制其占据的空间。适于包含在用户接口28中的接口装置的示例包括显示屏、扬声器、一个或多个指示灯、音响报警器和/或其他接口装置。

传感器30被配置成产生传达与药物(例如，如图1所示和上文所述在雾化头16内)的雾化期间产生的超声能量相关的信息的一个或多个输出信号。这样一来，传感器30可以包括被配置成将超声能量转换为电子输出信号(例如，电流、电压等)的换能器。在一个实施例中，传感器30包括超声传声器(例如，对高于音频的频率敏感的传声器)、压电换能器和/或能够将超声能量转换为电子输出信号的其他换能器。

通常在较低的频率上(例如，在音频范围内)调制由雾化器(例如，图1所示和上文所述的加压气体源14、雾化器手持机16和管道20)的工作产生的超声能量，其中，调制的方式受到以下的影响：雾化器的工作是否实际上雾化了药物、药物被雾化的速率、药物的一个或多个属性(例如，粘滞度、成分等)和/或雾化器实施的药物雾化的其他方面。例如，在一个实施例中，在对药物实际雾化的同时在音频范围内的一个或多个频率上调制雾化器产生的超声能量，但是如果雾化器仍然在工作却没有药物被雾化(例如，由于雾化器内的贮存器空了)，那么这一调制将幅度降低和/或完全消失。这样一来，在一个实施例中，由传感器30产生的一个或多个输出信号传达的与雾化期间产生的超声能量相关的信息使得能够检测携带调制信号的超声载波，所述调制信号指示雾化器的工作是否产生了实际的药物雾化、雾化器对药物雾化的速率、药物的一个或多个属性(例如，粘滞度、成分等)和/或雾化的其他方面。

将处理器32配置成在雾化监测器18内提供信息处理能力。这样一来，处理器32可以包括数字处理器、模拟处理器、被设计为处理信息的数字电路、被设计为处理信息的模拟电路、状态机和/或对信息进行电子处理的其他机构中的一种或多种。尽管在图2中将处理器32示为单个实体，但是其仅出于图示说明的目的。在一些实施方式中，处理器32可以包括多个处理单元。这些处理单元可以物理上处于同一装置内，或者处理器32可以代表协调工作的多个装置的处理功能。

如图2所示，在一个实施例中，处理器32包括预放大模块34、调制模块36、滤波器模块38、监测器模块40和/或其他模块。可以通过软件，硬件，固件，软件、硬件和/或固件的某种组合，和/或其他实现方式，来实现模块34、36、38和/或40。应当认识到，尽管在图2中将模块34、36、38和/或40示为共同处于单个处理单元内，但是在处理器32包括多个处理单元的实现方式中，模块34、36、38和/或40可以处于远离其他模块的位置。此外，下文提供的对模块34、36、38和/或40的功能的描述都只是用于图示说明目的，并非旨在构成限制，因为模块34、36、38和/或40中的任何一个都可以提供比所描述的功能或多或少的功能。例如，可以去除模块34、36、38和/或40中的一个或多个，并由模块34、36、38和/或40中的其他模块提供其部分或全部功能。作为另一示例，处理器32可以包括一个或多个额外模块，其执行下文中隶属于模块34、36、38和/或40之一的功能的部分或全部。

将预放大模块34配置成放大传感器30产生的一个或多个输出信号。在一个实施例中，在处理器32的模块执行后续处理之前，预放大模块34对所述一个或多个输出信号预放大。对所述一个或多个输出信号的预放大有助于接下来的处理。

将调制模块36配置成提取调制信号，该调制信号是由从传感器30产生的一个或多个输出信号检测到的超声载波信号携带的。在一个实施例中，该调制信号可以包括处于亚音频内的一个或多个信号。在一个实施例中，该调制信号可以包括处于音频范围内的一个或多个信号，其传达关于药物的雾化的一个或多个方面的信息。例如，所述调制信号可以包括在大约1kHz和大约10kHz之间的信号。在一个实施例中，调制模块36包括整流器，其从存在于由传感器30产生的一个或多个输出信号中的超声载波信号提取调制信号。

滤波器模块38被配置成对由调制模块36提取的调制信号滤波。在一些情况下，除了传达关于药物的雾化的信息之外，所述调制信号还可能包括处于研究范围以外的频率上的噪声和/或信号。滤波器模块38可以滤除调制信号中与传达关于药物的雾化的信息的信号发生干扰的频率。例如，在一个实施例中，滤波器模块38包括其范围至少包括一些音频的带通滤波器。例如，所述带通滤波器的范围可以在大约2kHz和大约10kHz之间。

将监测器模块40配置成基于滤波器模块38提供的经滤波的信号监测药物的雾化。从上文可以清楚地看到，原本在由雾化器的工作所产生的超声能量中携带的经滤波的信号传达了与以下相关的信息：是否有药物正在被雾化、药物被雾化的速率和/或雾化的其他方面。监测器模块40从滤波器模块38接收经滤波的信号，并从该经滤波的信号确定与由雾化器进行的药物的雾化的一个或多个方面相关的信息。由监测器模块40接收到的信号不受在雾化器工作中产生的白噪声和/或存在于环境中的白噪声的影响。这是因为监测器模块40接收到的信号最初是在由药物的雾化产生的超声能量中携带的，而白噪声源仅是在雾化器周围的声波中携带的，而不存在于药物雾化发出的超声能量中。在一个实施例中，监测器模块40包括频率到电压转换器，其将接收自滤波器模块38的经滤波的信号中包括的频率信息转换成电压信息。然后，监测所述电压信息，以确定与由雾化器进行的药物的雾化的一个或多个方面相关的信息。在一个实施例中，经由用户接口28向用户传达由监测器模块40所确定的与药物的雾化的一个或多个方面相关的信息。

图3图示说明了由与监测器模块40(如图2所示和上文所述)类似或相同的监测器模块的一个实施例所监测到的信号42的描绘图，用以确定与药物的雾化相关的信息。具体而言，图3所示的描绘图表示由监测器模块执行的频率到电压的转换。如上文提及的，以信号调制在雾化器的工作期间产生的超声能量，该信号响应于根据时间将信号调制到超声能量上的操作的一个或多个方面的变化而发生变化。在第一时间周期44内，由信号42的幅度升高表示的、超声能量携带的调制信号的存在指示雾化器的工作正在实际地雾化药物。这样一来，在第一时间周期44内，雾化器的药物贮存器内存在药物，可以用来雾化。在第二时间周期46内，信号42的幅度的振荡指示在一些时间点上(例如，在点48上)，雾化器的工作正在雾化药物，而在其他时间点上(例如，在点50上)，雾化器的工作则没有雾化药物。通常将这一零散的药物雾化称为“溅射”，其指示存在于雾化器的贮存器内的药物的水平即将达到雾化将不再发生的水平(例如，其将变成空的)。在第三时间周期52内，信号42的幅度的持续降低指示由于雾化器不再雾化药物导致由雾化器发出的超声能量中不再存在调制信号。这通常将与雾化器的药物贮存器空了相关联。

返回到图2，在一个实施例中，根据上文关于图3讨论的原理，监测器模块40从接收自滤波器模块38的信号确定雾化监测器18正在监测的雾化器工作是否正在雾化药物。例如，在这一实施例中，监测器模块40可以包括比较器，其监测滤波器模块38提供给监测器模块40的经滤波的信号(例如，类似于图3所示的信号42的信号)的频率到电压的转换。如上文所述，这一信号的幅度指示是雾化器正在雾化药物，还是即使雾化器正在工作但是却没有药物得到雾化。可以将监测器模块40由接收自滤波器模块38的经滤波的信号所确定的关于药物的雾化的信息经由用户接口28提供给用户，用户能够推断出是否正在从用户接口28收到来自雾化器的治疗、雾化器的工作是否正在导致溅射、和/或是否所有的(或者几乎所有的)药物都已经被雾化，从而使用户能够以及时的方式终止治疗。

应当认识到，以具体的雾化器类型(例如，喷射雾化器、气动雾化器等)对监测雾化的描述并非旨在构成限制。对于本领域普通技术人员而言，无需过分试验，上文关于喷射雾化器的监测阐述的原理就可以容易地适用于其他类型的雾化器。此外，尽管主要针对监测雾化治疗是否已经完成(例如，雾化器内没有剩余的药物)描述了基于所发射的超声能量的雾化监测，但是其并不构成限制。可以根据文中描述的原理，基于所发出的超声能量来监测雾化的其他方面。

图4示出了监测药物的雾化的一个或多个方面的方法54。下文呈现的方法54的操作旨在用来举例说明。在一些实施例中，可以在具有一项或多项未描述的额外操作和/或在去掉一项或多项讨论过的操作的情况下完成方法54。此外，在图4中示出的并且在下文中予以描述的方法54的操作的顺序并非旨在构成限制。尽管在上文阐述的系统的背景下描述了方法54的实现，但是在一些实施例中，可以在一种或多种其他背景下实现方法54。

方法54包括操作56，在该操作中使药物雾化，以提供给患者。由雾化器执行操作56。例如，在一个实施例中，雾化器可以包括分别与加压气体源14、管道20和雾化器手持机16(如图1所示和上文所述)相同或相似的加压气体源、管道和雾化器手持机。

在操作58中，产生一个或多个输出信号，所述输出信号传达与药物的雾化期间产生的超声能量相关的信息。在一个实施例中，由与传感器30(如图2所示和上文所述)相同或相似的传感器执行操作58。

在操作60中，基于所产生的一个或多个输出信号监测药物的雾化的一个或多个方面。在一个实施例中，由与处理器32(如图2所示和上文所述)相同或相似的处理器执行操作60。

在操作62中，向雾化的受试者提供与所监测的雾化的一个或多个方面相关的信息。在一个实施例中，由与用户接口28(如图2所示和上文所述)相同或相似的用户接口执行操作62。

尽管已经基于当前认为最现实且优选的实施例出于举例说明目的详细描述了本发明，但要理解，这种细节仅仅是为了该目的，本发明不限于公开的实施例，而是相反，旨在覆盖在所附权利要求的精神和范围之内的修改和等价方案。例如，要理解本发明预期在可能的程度上可以将任何实施例的一个或多个特征与任何其他实施例的一个或多个特征组合。

Claims (17)

1.一种被配置成监测药物的雾化的一个或多个方面的系统，所述系统包括：

超声传声器，其被配置成产生传达与由药物的雾化产生的超声能量相关的信息的一个或多个输出信号；以及

处理器，其被配置成接收由所述超声传声器产生的所述一个或多个输出信号，并被配置成在由所接收到的一个或多个输出信号所传达的与由所述药物的所述雾化产生的所述超声能量相关的所述信息的基础上，监测所述药物的所述雾化的一个或多个方面。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述超声能量携带调制信号，所述调制信号包括在1kHz和10kHz之间的信号。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器被配置成基于经调制的超声载波频率监测所述药物的所述雾化的一个或多个方面。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，由所述处理器对所述药物的所述雾化的一个或多个方面的监测包括监测所述药物中是否还剩余一部分有待雾化。

5.根据权利要求1所述的系统，还包括承载所述超声传声器的雾化器手持机。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述雾化器手持机还承载所述处理器。

7.根据权利要求1所述的系统，还包括向所述雾化的受试者提供与由所述处理器监测的所述雾化的所述一个或多个方向相关的信息的用户接口。

8.一种监测药物的雾化的一个或多个方面的方法，所述方法包括：

产生传达与由药物的雾化产生的超声能量相关的信息的一个或多个输出信号；

基于所产生的一个或多个输出信号监测所述药物的所述雾化的一个或多个方面；以及

向所述雾化的受试者提供与所监测的所述雾化的一个或多个方面相关的信息。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述超声能量携带调制信号，所述调制信号包括在1kHz和10kHz之间的信号。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，对所述药物的所述雾化的所述一个或多个方面的监测基于从所产生的输出信号对经调制的超声载波频率的检测。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，对所述药物的所述雾化的一个或多个方面的监测包括监测所述药物中是否还剩余一部分有待雾化。

12.根据权利要求8所述的方法，还包括使所述药物雾化。

13.一种被配置成监测药物的雾化的一个或多个方面的系统，所述系统包括：

用于产生传达与由药物的雾化产生的超声能量相关的信息的一个或多个输出信号的模块；

用于基于所产生的一个或多个输出信号监测所述药物的所述雾化的一个或多个方面的模块；以及

用于向所述雾化的受试者提供与所监测的所述雾化的一个或多个方面相关的信息的模块。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述超声能量携带调制信号，所述调制信号包括在1kHz和10kHz之间的信号。

15.根据权利要求13所述的系统，其中，对所述药物的所述雾化的所述一个或多个方面的监测基于从所产生的输出信号对经调制的超声载波频率的检测。

16.根据权利要求13所述的系统，其中，用于监测所述药物的所述雾化的一个或多个方面的模块包括用于监测所述药物中是否还剩余一部分有待雾化的模块。

17.根据权利要求13所述的系统，还包括用于使所述药物雾化的模块。