吸入器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种吸入器（1），所述吸入器包括胶囊空间（2）用于容纳药物胶囊（4）。所述吸入器包括气流通路（6），在气流事件期间空气通过所述通路从至少一个进气口（8）流动到出气口（10），所述气流通路通过胶囊空间。有第一传感器（16）、处理器（18）和驱动处理器的动力源（20）。所述胶囊空间被至少一个壁（22）限定并被配置从而当胶囊位于胶囊空间中且充足的空气沿着气流通路穿过胶囊空间流动时，所述胶囊在胶囊空间内移动。第一传感器放置在所述吸入器上，从而能检测胶囊空间内的胶囊移动并产生指示所述移动的第一信号。所述处理器从所述第一传感器接收第一信号并使用所述第一信号确定该第一信号指示气流事件中胶囊空间内存在或是缺失胶囊并产生指示其胶囊信号。
【专利说明】吸入器
【技术领域】
[0001]本发明涉及吸入器，特别是基于胶囊的吸入器。
【背景技术】
[0002]已知有许多类型的吸入器，通过其用户能吸入接受其内所含药物。一些吸入器包含能由用户顺序获得的多个剂量药物，而另一些基于胶囊且需要用户将至少一个胶囊插入装置以用于各递送。由于一些用户不准确跟踪使用情况而导致不直接监控时，可能难以精确监控用户使用装置的方式。这能引起对治疗方案的弱依从性，其对处方者而言不明显，因此症状持续的原因尚不清楚。建议分配器能使用户或第三方检查用户使用的剂量数，但这不必须精确对应于用户实际使用的正确剂量数。例如，胶囊能从分配器中取出，但从不进入吸入器，或进入吸入器，但是出于某些原因不递送药物。
【发明内容】
[0003]本发明提供一 种吸入器，所述吸入器包括用于含有药物胶囊的胶囊空间、气流通路、第一传感器、处理器和驱动处理器的动力源，在气流事件期间空气通过所述气流通路从至少一个进气口流动到出气口，所述气流通路穿过胶囊空间，所述胶囊空间由至少设有并配置一个壁，从而当胶囊位于胶囊空间中且充足的空气沿着气流通路穿过胶囊空间流动时，所述胶囊在胶囊空间内移动，第一传感器设置在所述吸入器上，从而能检测胶囊空间内的胶囊移动并产生指示所述移动的第一信号，所述处理器从所述传感器接收第一信号并使用所述第一信号确定该第一信号指示气流事件中胶囊空间内存在或是缺失胶囊并产生指示其胶囊信号。
[0004]所述吸入器旨在能使药物从胶囊递送到患者气道，例如肺。所述药物可以是干粉、液体或其他合适的制剂或能包括一种或多种活性组分用于治疗一种或多种疾病状态。所述药物可包括一种或 多种非活性组分，所述组分可稳定、扩大或另外改变一个或多个制剂特征。所述药物可不包括任何活性组分，例如所述药物可以是安慰剂。
[0005]所述气道通路包括使空气进入气道通路的入口。前述术语空气应理解为包括任何合适气体，例如可提供给患者的气体，其可能与空气的组成不相同，例如富氧气体。气流通路的出口可以是用户吸气以从胶囊接收药物的管口或喷嘴。
[0006]空气穿过气流通路流动时发生气流事件。这可能由于用户经吸入器吸入引起，例如经管口或喷嘴吸入，或能由使空气或其他气体经气流通路从入口流到出口并进入用户的压力源引起。通过吸入器的气流通常在每分钟15-150升范围内。
[0007]所述处理器可以是电子的，例如，其可包括一种或多种模拟或数字集成电路、分立电路或可编程数字处理器。所述处理器可能需要动力源，例如发挥功能的电源来源。所述传感器可以是电子的且还可能需要发挥功能的动力源或电源或可以是被动式传感器。
[0008]所述传感器和/或处理器产生的信号可以是电磁的且能是时变信号，例如波形，或可以是电子开/闭或高/低信号或任何其他合适信号形式。[0009]所述传感器可以是能产生信号的任何合适传感器类型，所述信号能进行处理以确定胶囊是否存在于所述吸入器内。例如，可以设置有光学传感器以监控胶囊空间且能处理来自所述传感器的信号以确定信号是否指示胶囊空间内的胶囊移动。预期基本算法和试错法可产生处理所述信号的合适方式。
[0010]在一个实施方式中，所述吸入器包括作为碰撞传感器的第一传感器且第一信号是撞击信号。所述胶囊空间由至少设有并配置一个壁，从而当胶囊在胶囊空间内移动，所述胶囊反复撞击至少一个壁。所述碰撞传感器在所述吸入器上排列，从而能检测胶囊对胶囊空间壁的撞击并产生指不各撞击的撞击信号。
[0011]第一传感器设置在所述吸入器上，从而能检测胶囊在胶囊空间内的移动。可直接检测所述移动，例如光学传感器观察胶囊移动。在另一个可选的实施方式中，所述传感器可通过感应参数来间接检测移动，能分析所述参数以确定与胶囊移动相关特征的存在或缺失，例如胶囊与壁的撞击，或随着胶囊跨进气口或出气口移动的气流模式变化。
[0012]例如，撞击传感器相对光学传感器的优势在于撞击传感器中没有任何一部分需要放置在气流通路内，这能简化气流通路构建并使相对现有吸入器设计改进所述传感器变得更简单。光学传感器需要气流通路中的至少一个窗口，通过其能“看”到胶囊空间内部且产生信号，从而所述吸入器能处理所述信号以检测其中的胶囊。撞击传感器可以是任何合适传感器，例如压力传感器、麦克风、或压电元件。在一个实施方式中，所述传感器是在吸入器上某一位置设置的麦克风，在该位置胶囊对胶囊空间壁的撞击能由所述传感器“听到”或“感觉到”。超过一种类型传感器的输出可合并生成合适的撞击信号。还应注意所述胶囊能加以改善以使其更易为传感器检测，例如所述胶囊可包括能由合适的传感器检测的金属或磁性零件。在另一个实施方式中，所述传感器是设置在吸入器上某一位置的压电元件，在该位置胶囊对胶囊空间壁的撞击能由所述传感器“听到”或“感觉到”。
[0013]所述吸入器还可包括保存就一个或多个气流事件的胶囊信号的存储器用于稍后提取。这可以是任何合适的存储器形式且可消除或永久保存。例如，所述存储器能是电子可读和/或可写和/或可重写且能包括闪存、RAM、EPROM。所述存储器还可记录第一信号、产生信号的时间的数据和 任何其他数据。所述吸入器可包括能提供应用数据给处方用户的其他传感器且所述数据能保存在存储器中用于稍后提取。所述数据能与特定气流事件相关联。
[0014]所述吸入器还可包括输出，从中胶囊信号和/或存储器内容能由外部装置如计算机获得。所述输出可包括能插入通信电缆的插座。另外或替代地，所述输出可包括产生和传送无线信号的信号发生器，所述信号能由外部接收器接收。所述输出可以为无线发射机，例如WiFi?发射机。
[0015]所述处理器可用一个或多个不同算法分析第一信号。所述处理器可用寻峰算法分析来自传感器的第一信号并确定计算的峰值频率是否在预定界限范围内从而生成胶囊信号。这些界限会根据典型旋转胶囊频率在所述吸入器几何内的预期流速上测定。在气流事件中发现胶囊撞击胶囊空间壁的频率基本一致，因此能产生合适界限。寻峰算法用于减少信号噪声对检测撞击事件的影响且计算复杂性相对较低。
[0016]所述处理器可用频域鉴别器算法分析来自所述传感器的撞击信号并确定2种不同预定频率范围间的信号强度比是否在预定界限内从而生成胶囊信号。在气流事件中发现撞击信号在有胶囊和没有胶囊的信号间存在特定频率范围差异。比较2种不同预定频率范围间的信号强度比会减少信号噪声的影响。
[0017]所述处理器可用双变量统计算法分析来自所述传感器的撞击信号，所述算法计算2个统计变量以表征所述信号并确定计算的统计量度是否落在一个变量相对另一个的散布图上的预定域内，从而生成胶囊信号。
[0018]通过进行统计分析以计算统计变量从而鉴定撞击信号，发现就存在胶囊和不存在胶囊的信号而言，所述撞击信号的一些量度有差异。
[0019]峰度是就此目的而言潜在有用的统计变量。在针对特定变量(X)的概率图上，如果变量X是高斯型，则κ=0。然而，若Κ>0，则分布尾部更饱满而中央峰受损。相反，若κ〈ο，则分布的尾部更瘦而峰更饱满、更宽。因此，K是非高斯性的双向量度。
[0020]峰度(K)能用于检测胶囊碰撞瞬时，因为这些事件往往以显著可预测方式将样品分布尾部外推，使得结果明显非高斯型。单独呼吸噪音是十足高斯型的。然而，不经所述吸入器吸入时，背景噪音功率极低(且因此方差(σ 2)相对较低)并能具有极高峰度，因为甚至极小瞬态可对信号尾部产生大比例影响。这产生需要区分的2类信号:
[0021].呼吸噪音，胶囊缺失(低K，低到中等σ 2)
[0022].呼吸噪音，胶囊存在(中等K，低到高σ 2)
[0023]所述峰值与信号本身或信号平方的平均比例能用作非胶囊信号，所述信号往往具有较少的高峰(撞击事件)并因而峰值与均值之比较低。
[0024]所计算的变量可以是峰度和方差，或可以是平方、或幅度、或撞击信号和方差的峰值与均值之比。`
[0025]对于所有这些算法，能用于区分‘胶囊存在’与‘胶囊不存在’之间信号类型的所述界限会随着吸入器类型而变化并能用试错法测定。就相同类型的吸入器而言可能变化最小且就某一吸入器类型而言能容易计算这些界限。
[0026]所述胶囊空间可以具有任何合适形状，其中胶囊能充分移动以使传感器生成合适的信号。所述胶囊空间可使胶囊以一种或多种下列方式移动，纵向、径向或旋转地来回，充分旋转或通过有限角度范围。所述胶囊空间可包括基本为圆柱形的部分，直径长于其中所含胶囊且高度大于所述胶囊直径，但小于该胶囊长度，设有所述气流通路以使胶囊在胶囊空间内旋转。此设置能使胶囊绕轴旋转，所述轴基本穿过其直径。所述旋转可补充绕其他轴的气流产生的基本随机晃动。
[0027]所述吸入器可包括至少一个能由用户驱动的执行器，以使开放元件打开所述吸入器内的胶囊。所述吸入器还可包括执行器传感器以感应执行器操作并产生驱动信号。所述处理器可设置成接收驱动信号。所述执行器可以是与开放元件连接的按钮，例如适于在胶囊中产生开口的穿刺元件或切削片以允许到达其中所含药物。有2个执行器，各有一个相连开放元件从而能在某一胶囊中产生2个开口。所述执行器传感器可以是按钮开关。各执行器可与执行器传感器相关联，但不必须如此。所述执行器传感器能用于‘唤醒’剩余电子设备，因为压按钮应由用户在快要经该装置吸入前实施。
[0028]所述处理器可设置成产生剂量信号，指示用户是否遵循吸入器的正确应用顺序。所述处理器可根据胶囊信号和驱动信号、产生这些信号的顺序和这些信号间的时间来生成
剂量信号。[0029]任何这些示例中，在应用一个或多个算法前，可将一个或多个滤波器用于来自所述或各传感器的信号。所述滤波器可包括一个或多个高通滤波器、低通滤波器、降噪滤波器或任何其他合适滤波器。
[0030]所述吸入器可与W02005/113042所述胶囊基本相似或基本相同。
[0031]应理解除非上下文另有要求，在此说明书和之后的权利要求中，单词“包含”或变化如“包括”或“含有”意味着纳入所示整数或步骤、或者整数或步骤的组。
[0032]附图简要说明
[0033]现在仅通过举例方式参考下列附图进一步说明本发明，其中:
[0034]图1显示吸入器；
[0035]图2显示峰度相比方差的散布图；
[0036]图3显示峰值与均值之比相比方差；
[0037]图4显示频域鉴别器分析的示例图；
[0038]图5a和5b的图显示峰值保持分析的示例；
[0039]图6显示基于数字处理的电子硬件示例；和
[0040]图7显示信号处理算法的示例。 【具体实施方式】
[0041]图1显示包括含药物胶囊4的胶囊空间2的吸入器I。吸入器I包含气流通路6，通过其气体在气流事件中流动。气流通路6从至少一个进气口 8延伸到出口 10并穿过胶囊空间2。进口 8进入远离中心线的胶囊空间2。此示例中，胶囊空间2的顶部10部件基本为圆柱形且进气口 8基本切向进入胶囊空间2以促进空气在胶囊空间2内涡旋。胶囊空间2的顶部10基本为圆柱形，直径长于其中所含胶囊4且高度大于所述胶囊直径，但小于胶囊4的长度。胶囊空间2包括底部12或底托(coffin)，在其中胶囊4初始静止。胶囊4包含干粉药物制剂14。
[0042]吸入器I还包含传感器16，此情况中麦克风毗邻胶囊空间2的底部12。传感器16与处理器18连接，处理器18由动力源20驱动，此情况中为电池。
[0043]胶囊空间2由至少被一个壁22限定和配置从而当胶囊4位于胶囊空间2中且充足的空气沿着气流通路6流动时，胶囊4被吸入胶囊空间2的顶部10并在气流中旋转。由于胶囊4旋转，其重复撞击壁22且传感器16设置成能检测胶囊空间2内的这些撞击。传感器16产生指示所述撞击的信号。处理器18从传感器16接收所述信号。
[0044]吸入器I还包括连接穿刺元件26的一对执行器按钮24。按钮24能由用户按下以使穿刺元件26在胶囊空间2的底部12中所放置的胶囊4末端内打洞。有能产生驱动信号的执行器传感器28，所述信号指示执行器按钮24是否被按下。
[0045]处理器18接收来自传感器16、28的信号且生成的输出信号可指示气流事件中一种或多种胶囊存在、执行器按钮24的执行、吸入器的正确应用(气流事件中驱动的正确顺序和时间以及胶囊的存在)。来自处理器18的输出和/或来自所述传感器的原始输出保存在存储器30中并能用输出32获得，此情况中为无线发射机。
[0046]应注意有麦克风传感器时，除了检测所需撞击事件外，可检测到相当数量的噪音。所述噪音可以是环境的，或由通过吸入器的气流引起。此噪音可一定程度上在体积和类型方面显著不同以区分指示撞击的信号与不指示需要所述撞击的信号。
[0047]为正确使用所述装置，用户需要将胶囊加载到吸入器中，压按钮以刺穿胶囊，然后通过所述装置吸入，从而该胶囊在气流中搅动并旋转，这样其中的粉末药物从胶囊分散并夹带在气流中到达患者。
[0048]所述吸入器电子设备可能工作的方式如下:
[0049]1.用户压下按钮且驱动信号由处理器接收。
[0050]2.处理器开始在预定时间段中从第一传感器采集数据。数据根据本文讨论的一个或多个算法在线处理。保存中间数据。
[0051]3.检查中间数据的似真性。需要时，比较来自多种方法的数据。
[0052]4.保存结果用于稍后传送。
[0053]所述处理器可处理撞击信号的一些方式示例如下所述。
[0054]在吸入器置有胶囊时检测来自所述吸入器信号中撞击的方法是比较信号与特定阈值。例如，对于低到中等呼吸流动速率，所述胶囊的撞击能通过应用阈值并推定超过阈值各由胶囊撞击引起而在信号中鉴定。如果在信号处理中发现足够量的撞击，所述信号能确定为指示胶囊存在。撞击数量取决于胶囊旋转频率，其依赖于吸入器设计并需要就各吸入器类型进行校正。
[0055]分析来自传感器的信号的另一方法是统计方法，其中计算统计变量以表征所述信号。所述吸入器内的胶囊引起极其独特的撞击脆响，在低频率有高信号尖峰。这在所述信号中产生独特的振幅分布。
[0056]对于此分析，所述信号首先通过高通滤波器(HPF)，用等式⑴的z转换。
[0057]
【权利要求】
1.一种吸入器，所述吸入器包括用于含有药物胶囊的胶囊空间、气流通路、第一传感器、处理器和驱动处理器的动力源，在气流事件期间空气通过所述气流通路从至少一个进气口流动到出气口，所述气流通路穿过胶囊空间，所述胶囊空间被至少一个壁限定并配置从而当胶囊位于胶囊空间中且充足的空气沿着气流通路穿过胶囊空间流动时，所述胶囊在胶囊空间内移动，第一传感器设置在所述吸入器上，从而能检测胶囊空间内的胶囊移动并产生指示所述移动的第一信号，所述处理器从所述第一传感器接收第一信号并使用所述第一信号确定该第一信号指示气流事件中胶囊空间内存在或是缺失胶囊并产生指示的胶囊信号。
2.如权利要求1所述的吸入器，其特征在于，所述第一传感器是碰撞传感器且第一信号是撞击信号，所述胶囊空间被至少一个壁限制，所述胶囊空间配置成随着胶囊在胶囊空间内移动，所述胶囊反复撞击至少一个壁，所述碰撞传感器设置在所述吸入器上，从而能检测胶囊对胶囊容器壁的撞击并产生指不各撞击的撞击信号。
3.如权利要求1所述的吸入器，其特征在于，所述吸入器还可包括就一个或多个气流事件保存胶囊信号的存储器用于稍后提取。
4.如权利要求1或2所述的吸入器，其特征在于，所述吸入器还包括输出，从中能获得胶囊信号或存储器内容。
5.如前述权利要求中任一项所述的吸入器，其特征在于，所述处理器用峰检测算法分析来自所述传感器的撞击信号并确定计算的峰频率是否在预定界限范围内从而生成胶囊信号。
6.如前述权利要求中任一项所述的吸入器，其特征在于，所述处理器用频域鉴别器算法分析来自所述传感器的撞击信号并确定2种不同预定频率范围间的信号强度比是否在预定界限内从而生成胶囊信号。
7.如前述权利要求中任`一项所述的吸入器，其特征在于，所述处理器用双变量统计算法分析来自所述传感器的撞击信号，所述算法计算2个统计变量以表征所述信号并确定计算的统计量度是否落在一个变量相对另一个变量的散布图上的预定域内，从而生成胶囊信号。
8.如权利要求7所述的吸入器，其特征在于，所述计算的变量是峰度和方差。
9.如权利要求7所述的吸入器，其特征在于，所述计算的变量是平方、或幅度、或撞击信号和方差的峰值与均值之比。
10.如前述权利要求中任一项所述的吸入器，其特征在于，所述处理器用至少2种不同算法分析来自所述传感器的撞击信号。
11.如前述权利要求中任一项所述的吸入器，其特征在于，所述第一传感器是麦克风或压电元件。
12.如前述权利要求中任一项所述的吸入器，其特征在于，所述胶囊空间包括基本为圆柱形的部分，其直径长于其中所含胶囊且其高度大于所述胶囊直径，但小于该胶囊长度，所述胶囊空间内设置有所述气流通路以使胶囊在胶囊空间内旋转。
13.如前述权利要求中任一项所述的吸入器，其特征在于，所述吸入器包括至少一个执行器，该执行器能由用户驱动以使开放元件打开所述吸入器内的胶囊，所述吸入器还包括执行器传感器以感应执行器操作并产生驱动信号，所述处理器设置成接收驱动信号。
14.如权利要求13所述的吸入器，其特征在于，所述处理器设置成产生剂量信号，所述信号指示用户是否遵循吸入器的正确应用顺序，所述处理器根据胶囊信号和驱动信号、产生这些信号的顺序和这 些信号间的时间来生成剂量信号。
【文档编号】A61M15/00GK103442758SQ201280013545
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年3月13日 优先权日:2011年3月15日
【发明者】M·霍泽曼, D·菲利普斯, D·兰博, S·雷纳德斯, E·弗农-哈考特 申请人:诺华股份有限公司