用于检测和监控吸入的设备、系统和方法与流程
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年4月24日提交的第62/662,051号临时专利申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。
本文描述了用于基于吸入器和/或受试者在吸入操作期间实时产生的生理状况来记录、传输和显示物理测量值的交互式设备和方法。
背景技术：
用于通过呼吸道分配治疗物质，特别是用于治疗局部或全身性疾病的肺部给药的吸入装置可在市场上买到。例如，喷雾器、包含喷射剂的装置、和干粉吸入器已用于治疗疾病，诸如哮喘、呼吸道感染和系统性疾病(诸如糖尿病)。
在治疗疾病时向患者输送所需剂量的治疗物质的效率取决于装置的效率，并且通过在装置的使用过程中向患者、临床医生或医师提供适当的反馈机制以向患者教导例如适当的吸入技术，可以提高整体效率。装置的不当使用和不良的吸入技术会导致治疗疾病缺乏效力。例如，施用比预期更低或更高剂量的治疗物质可能对患者有害。为了有效地将治疗物质输送到呼吸道，可训练或指导患者或使用者以适当的方式使用装置。
用于将药物输送到肺部的干粉吸入器包含一定剂量的粉末制剂，其通常是批量供应的，或者量化为储存在单位剂量隔室中的单独剂量(如硬明胶胶囊、药筒(cartridge)或泡罩包装)。给药再现性要求药物制剂是均匀的且剂量可以以一致且可再现的结果输送给患者。因此，可通过优化制剂的排放来改善给药，其例如通过让患者进行适当的吸入操作实现必要的给药而完成。
例如，在第5,333,106号美国专利中描述了用于训练患者通过肺部管道正确输送治疗物质的装置，该专利公开了一种用于在使用气雾式吸入器时对患者进行交互式训练的设备，该设备包括基于使用合适的吸入步骤顺序的空气流量相对于体积数据的反馈显示。第10/759,859号美国专利申请(公开号us2004/0187869)公开了一种使用干粉吸入器模拟器的药物吸入器(例如干粉吸入器)的训练装置，该训练装置基于测量的压差和显示对应于吸入速度和吸入流速峰值的单个值)的训练装置。
干粉吸入器和药筒系统(诸如在第8,499,757和8,636,001号美国专利中描述的那些，它们均教导了关于干粉吸入器的内容，其公开内容通过引用整体并入本文)在吸入操作期间通过使吸入器和胶囊或药筒内的粉末制剂解聚，可产生主要药物颗粒或合适的吸入羽流(plume)。通过肺循环输送药物的益处是多方面的，包括快速进入动脉循环、避免肝脏代谢引起的首过药物降解和使用方便，例如，与其他施用途径(诸如注射)相比，不会引起不适。这些装置已经在临床环境中使用，并且现在可在市场上买到。
第9,364,619号美国专利公开了一种用于对吸入努力进行分析(profiling)的交互式设备和方法，其公开内容通过引用整体并入本文。
本领域的需求是对吸入器装置的设计和制造进行改进，使得准确性最大化，在适当使用吸入系统时需要对受试者进行最少的培训和努力并在使用吸入系统和患者的整个护理过程中监控患者，以及提高吸入器和吸入器部件(包括药物包装)的应用灵活性以及这种系统整体的可重复使用性。本公开提出了实现这些目标的设备和方法。
技术实现要素：
本文描述了一种用于检测和测量使用中的吸入系统的吸入特征参数的交互式设备，包括吸入器和患者对吸入器结合该设备的使用。在所公开的实施例中，该设备和使用该设备的方法例如在感测、检测、测量和监控受试者的特征吸入曲线或呼吸模式(这通过收集由受试者的吸入操作产生的数据并识别治疗方案中用提供给受试者使用的吸入器输送适当或治疗剂量所需的力来实现)中有用。该设备和方法还例如在训练/教导受试者使用吸入器来有效地治疗他/她的疾病、紊乱或病症从而使受试者接受适当剂量的所输送的药物中有用。在实施例中，该设备可包括任何吸入器，特别是高阻力干粉吸入器，其用于将一种或更多种药物活性成分或药物输送到肺部，从而输送到被治疗的受试者的肺循环和体循环。在一些实施例中，干粉吸入器是呼吸驱动的并且当由患者使用时，患者可观察在吸入期间施加的力的大小，该力与发生的实际吸入同时显示。
本文公开的吸入设备和系统的示例性实施例包括吸入器附属(accessory)设备，吸入器附属设备是单独装置；其中，吸入器附属设备适配于吸入器或安装在吸入器上，从而在使用过程中吸入器附属设备可与吸入器紧密接触或安装在吸入器上，且在使用后可从吸入器上移除。
在一些实施例中，提供了一种检测和监控系统，包括由患者使用的吸入器和相应的吸入器附属设备，吸入器附属设备被配置成适配于吸入器或彼此适配，使得吸入器可从吸入器附属设备移除或脱离，并且患者可获得并使用吸入器来自行施用由医师开出的用于吸入的药物剂量。吸入器附属设备包括：主体，在结构上被配置为与给患者开出的吸入器接合；可选的显示装置，用于显示视觉提示并包括显示屏，显示屏包括例如发光二极管(led)(例如，用于通电和用于电池充电状态或其他状态)或液晶显示器(lcd)、触摸屏或其他交互式显示器，显示屏可以被小型化以适配于吸入器附属设备或偏远地位于检测和监控系统的其他部件处；以及电子板，包括微处理器和一个或多个传感器。在一些实施例中，吸入器附属设备包括用于感测从吸入器发出的信号的接收器和发射器或收发器，接收器和发射器或收发器无线地或有线地与计算机、个人数字助理(pda)、平板电脑和/或移动/智能电话、智能手表或智能眼镜通信，以在应用中或其他场合同步显示来自患者或使用者实时执行的吸入操作的信息。吸入器附属设备优选地还包括串行(例如，usb)端口或其他端口，以允许数据传输和电池充电。
在一些实施例中，提供了一种方法，包括提供用于连接到受试者的吸入器的吸入器附属设备；启动吸入器附属设备系统；让受试者吸入，同时用吸入器附属设备监控受试者的吸入并便于训练和/或监控受试者，以实现最佳或适当的吸入操作，从而有效地向呼吸系统输送治疗。检测和监控系统有助于训练受试者适当使用吸入装置，以便为该个体获得优选的流动曲线，从而可实现药物的最佳输送。该设备和方法还可用于监控提供给患者的吸入系统的性能(例如，用于检测正在输送的剂量；正在输送的药物的定量；正在输送的剂量的释放的持续时间；施用至受试者的剂量数)，并实时监控吸入系统的机械完整性和/或存储数据用于将来的分析。在某些实施例中，与吸入器附属设备一起使用的吸入器或吸入器部件(诸如药筒)可包括代码或标识符，诸如射频识别(rfid)、颜色编码、激光蚀刻、文本等。
在示例性实施例中，用于吸入监控系统的吸入器附属设备可被制成交互式执行，例如，该设备可包括使得能够远程获取数据的无线通信接口，数据可被发送到计算机、平板电脑、智能手机或其他基于微处理器的系统，它们提供数据的交互式显示、数据存储和/或基于网络的信息传输。可替代地，其它示例性实施例可包括有线通信接口。
在一个示例性实施例中，该设备可适配于例如高阻力干粉吸入系统，诸如第7,305,986和7,464,706号美国专利、第8,499,757，8,424,518和8,636,001号美国专利中描述的那些，它们均公开了涉及干粉吸入器的内容，其公开内容通过引用整体并入本文。该设备可包括：干粉吸入器，其具有或不具有包含药物制剂的药筒；一个或多个换能器，包括电学、电子、机电、电磁、光子或光电换能器；诸如压力传感器、温度传感器、声音传感器和光学传感器；信号调节电路和/或软件程序、用于电子信号通信的装置和输出显示器。在这样的示例性实施例中，该设备可与模拟或数字传感器、适当的信号调节器(诸如放大、信号过滤、模数转换)、用于板载处理的微处理器、与远程计算机、平板电脑、移动电话或个人数据助理(pda)通信的无线通信器一起使用，用于后续的信号处理和/或实时输出显示。该设备可用于输送包含在预先计量的单位剂量药筒中的药物组合物，该药筒包含用于输送到肺循环的活性成分。在替代示例性实施例中，感测和监控装置可被适配到包括干粉吸入器的吸入系统上或吸入系统内，干粉吸入器具有可以是空的药筒或者可包含适于肺部输送的干粉的筒。
在一个实施例中，吸入器附属设备包括：主体，被配置为安装到吸入器上或与吸入器连接；微处理器；至少两个压力传感器，例如第一压力传感器，用于检测在所述吸入器的区域或部件中加密或编码的信息，和第二压力传感器，用于检测吸入器在使用时产生的信号，和可选地，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间的压力平衡通道，其中，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器产生至少一个信号，每个信号在所述微处理器中被处理，产生定制的微处理器输出，并且其中，所述微处理器输出在使用者的吸入操作完成时产生通过或失败指示。在实施例中，吸入器附属设备包括微处理器，其生成由使用者执行的吸入操作的压力相对于时间的曲线特征的图形显示，并将使用者的表现与吸入器类型的预定理想曲线值的图形进行比较。
在另一实施例中，吸入器附属设备包括第一压力传感器和第二压力传感器，它们是数字传感器，且它们的输出是数字形式。在该实施例中，吸入器附属设备被配置成第二压力传感器是模拟传感器，且其输出是模拟形式，并且其中，该设备进一步包括附加电路以调节、过滤、放大和/或转换传感器信号成为数字形式。第二压力传感器可检测在吸入器流动路径中测量的压降且还可检测大气压力。在一些实施例中，吸入器附属部件可进一步包括声音传感器，其检测包括声音信号的幅度、声音信号的频率或其组合的声音信号，其中声音传感器是麦克风。在替代实施例中，吸入器附属设备包括激光束、多普勒传感器、红外传感器或其他感测光束，它们被配置成检测吸入器的部件、吸入器药筒或其他药物包装中的颜色。
在特定实施例中，吸入器附属设备包括干粉吸入器，干粉吸入器包括药筒和干粉制剂。在一个实施例中，干粉制剂包括二酮哌嗪和至少一种活性成分，并且吸入器附属设备包括至少两个传感器，一个传感器用于检测压差，其中所述压差传感器检测在所述吸入器中测量的压降，以及绝对压力传感器与压差传感器结合使用以(如果需要)在识别压降之前针对大气条件进行调节。在特定实施例中，吸入器附属设备包括用于平衡吸入器与设备和环境中的压力的平衡通道。如果没有平衡通道，则压力测量的准确性不一致且不可靠，且测量过程效率低下。
吸入器附属设备进一步包括一个或多个以下项：用于感测装入吸入器中的吸入器药筒或其他药物包装的颜色的颜色检测传感器，用于读取药筒或装入吸入器中的其他药物包装中的rfid标签的rfid读取器，和能够识别在吸入器或吸入器药筒或其他药物包装上提供的字符、代码或文本信息的图像检测传感器。在一些实施例中，吸入器附属设备进一步包括无线收发器，从至少两个传感器接收的数据通过该无线收发器传输到远程处理系统。吸入器附属设备还可进一步包括电子板和视觉指示器或显示器，并且其中，微处理器、传感器和无线收发器连接到电子板和/或设置在电子板上，和视觉指示器或显示器用于向使用者显示通过/失败指示。在某些实施例中，微处理器可具有定制的微处理器输出，其包括针对第一压力传感器产生的信号定制的阈值数据，并且其中，还可具有在患者吸入的同时或之后在显示器上产生压力相对于时间的曲线的输出。在一个实施例中，吸入器附属设备利用统计算法，其包括用于颜色分类的算法(例如，用于检测颜色编码的物体(包括吸入器部件、胶囊和药筒))，该算法用于将信息与由颜色识别的的胶囊/药筒类型、药物提供的剂量强度等相关联。
在替代实施例中，干粉吸入监控和检测系统包括：干粉吸入器；微处理器，无线收发器和第一传感器，第一传感器用于检测在所述吸入器的区域或部件中加密或编码的信息；以及第二压力传感器，用于检测吸入器在使用时产生的信号，并通过压力平衡通道与第一传感器通信；其中，所述第一压力传感器和第二压力传感器产生至少一个信号，至少一个信号中的每个信号在所述微处理器中被处理，产生定制的微处理器输出，并且其中，所述微处理器输出在使用者的吸入操作完成时产生通过或失败指示。在该实施方例，干粉吸入监控和检测系统进一步包括远程处理系统，远程处理系统包括显示器、无线收发器和微处理器，微处理器被配置为以图形方式在显示器上报告通过或失败指示，包括指示对应于检测到的第一压力传感器信息的阈值和对应于第二压力传感器的使用者吸入数据。
包括适于肺部输送的微粒的干粉在本领域中是众所周知的，包括例如在第8,499,757和8,636,001号美国专利中公开的那些，它们均公开了关于微粒的内容，这些文献的公开内容通过引用整体并入本文。在各自的示例性实施例中，干粉、活性成分可以例如是蛋白质、肽或多肽及其组合，以及内分泌激素，诸如胰岛素、胰高血糖素类肽-1(glp-1)、甲状旁腺激素或其类似物。
在某些实施例中，用于输送至肺循环的干粉制剂包括活性成分或试剂，其包括肽、蛋白质、激素、其类似物或其组合，其中活性成分是胰岛素、降钙素、生长激素、曲前列素、帕洛诺司琼、妥布霉素、丝状胃泌素、促红细胞生成素、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(gm-csf)、绒毛膜促性腺激素释放因子、黄体生成素释放激素、卵泡刺激素(fsh)、血管活性肠肽、甲状旁腺激素(包括黑熊pth)、甲状旁腺激素相关蛋白质、胰高血糖素类肽-1(glp-1)、艾塞那肽、普兰林肽、调酸素、肽yy、脱氧核糖核酸酶1、白细胞介素2诱导型酪氨酸激酶、布鲁顿酪氨酸激酶(btk)、需要肌醇的激酶1(ire1)或其类似物、活性片段、pc-dac修饰的衍生物，或其o-糖基化形式、肾上腺素、抗微生物剂或抗真菌剂。在特定实施例中，药物组合物或干粉制剂包括延胡索酰基二酮哌嗪，并且活性成分是选自胰岛素、甲状旁腺激素1-34、glp-1、调酸素、肽yy、肝素、甲状旁腺激素释放肽(pthrp)、神经递质激动剂和拮抗剂(包括5-羟色胺受体激动剂和拮抗剂)、前列环素或pgi2、肾上腺素、去甲肾上腺素及其类似物中的一种或更多种。
在本文描述的一个示例性实施例中，该设备包括与干粉吸入器通信的传感器，其中，传感器可检测至少一种信号类型，包括从干粉吸入系统产生的压力、流量、温度和声音信号，并且可将信号发送到至少一个用于分析、存储、打印或显示的装置。在这样的示例性实施例中，传感器被配置在干粉吸入器内或者适配于干粉吸入器，传感器可以是麦克风。
在示例性实施例中，吸入系统包括干粉吸入器，干粉吸入器对气流具有高阻力，并具有介于约0.065(√kpa)/升/分钟至约0.200(√kpa)/升/分钟之间的阻值。高阻力吸入系统可设置有感测和监控设备。在一些实施例中，传感器可检测吸入系统在使用时产生的固有特征信号。在另一示例性实施例中，传感器是声音传感器，声音传感器包括声音检测装置或麦克风，并被配置为通过有线或无线通信模式将声音信号传输到系统中的至少一个其他装置。本文所述的干粉吸入器的感测和监控设备可进一步与模数转换器相关联，模数转换器将至少一个信号(诸如声音信号)传送到被配置为分析和处理该信号的微处理器。在另一示例性实施例中，至少一个装置是模数转换器。
在一个示例性实施例中，描述了用于干粉吸入器的监控系统，包括：包括至少一个传感器的监控装置；模数转换器；数据存储介质，其中数据存储介质包括可由处理装置执行以实现算法的一组机器可读指令，其中该算法包括用于操纵数据的指令，所述指令包括以下一个或多个步骤：从至少一个传感器接收数据；过滤数据；转换数据；分析数据；以及使用数据监控患者。
在示例性实施例中，其中至少一个传感器是麦克风，传感器设置在吸入器内的任何位置，例如在气流导管内、在吸入器壁内，或在吸入器外部作为单独装置。在另一示例性实施例中，监控装置可以是可安装在干粉吸入器上或可附接到干粉吸入器上的可拆卸装置。在又一示例性实施例中，监控装置提供图形显示，图形显示是吸入的实时图形表示。
在另一示例性实施例中，声音信号是声音信号的幅度、声音信号的频率或其组合。在又一示例性实施例中，传感器进一步测量不同频率的至少一个声音信号。在另一示例性实施例中，干粉吸入器进一步包括药筒，药筒可包括用于肺部输送的干粉。此外，干粉可包括二酮哌嗪微粒和至少一种活性成分。在又一实施例中，至少一种药物包括胰岛素、glp-1、甲状旁腺激素、降钙素、其类似物或其组合。
在进一步的实施例中，感测和/或监控装置被配置成检测来自正在输送的剂量的信号。在该实施例中，感测和监控系统可检测使用中的吸入器和药筒系统内的粉末颗粒从药筒的粉末输送开始到粉末颗粒输送结束的运动，其中传感器检测从吸入系统发出的吸入器声音和粉末颗粒声音的固有特性的变化。从检测获得的数据可被分析并与从吸入系统发出或输送出的剂量的量、剂量输送所经过的时间和吸入系统的性能相关联。
在另一示例性实施例中，感测和监控设备可被设置为可适配的可拆卸装置(诸如干粉吸入器的护套(jacket)或鞍状结构)。在该实施例中，由于干粉吸入器的结构或配置没有改变，所以可拆卸装置便于吸入系统的使用。因此，一旦确定了吸入器的特征性能，就能在没有护套的情况下使用相同的吸入器，且受试者可适当地使用吸入器。在本文的实施例中，传感器(诸如小麦克风)可有利地放置在护套的任何区域，包括例如嵌入护套或适配器的壁中，或者从护套的壁延伸。在该实施例中，感测和监控设备提供了从使用中的干粉吸入器和药筒系统发出的声音特征的更高分辨率。
在一个实施例中，描述了用于在吸入操作期间测量压差的方法，该方法包括：向受试者提供吸入器，其中吸入器包括传感器，该传感器被配置为检测从吸入器产生的声音信号的至少一个幅度、声音信号的至少一个频率或其组合；使受试者吸入至少一秒钟；使用计算机系统中的微处理器内提供的算法来分析声音信号的至少一个幅度、声音信号的所述至少一个频率或其组合，以生成数据集；以及显示、打印或存储作为时间和压力的函数的数据集。
在本文描述的进一步的实施例中是用于干粉吸入器的监控系统，包括：包括至少一个传感器的监控装置；包括声音传感器，多普勒传感器；模数转换器；数据存储介质，数据存储介质包括可由处理装置执行以实现算法的一组机器可读指令，该算法包括用于操纵数据的指令，所述指令包括以下步骤：从至少一个传感器接收数据；过滤数据；转换数据；分析数据；以及使用数据监控患者。
甚至更进一步，在本文描述的一些实施例中是用于在吸入操作期间测量压差的方法，包括：向受试者提供吸入器，其中吸入器包括传感器，该传感器被配置为检测从吸入器产生的声音信号的至少一个幅度、声音信号的至少一个频率或其组合；使受试者吸入至少一秒钟；使用计算机系统提供的算法来分析声音信号的至少一个幅度、声音信号的至少一个频率或其组合，以生成数据集；以及显示、打印或存储作为时间和压力的函数的数据集。
在本文描述的其他实施例中是用于监控使用者执行的吸入的交互式干粉吸入系统，包括：吸入器附属设备，包括至少一个微处理器、包括可测量空气或气体的流量的多普勒效应传感器和/或红外传感器的一个或多个活动传感器；干粉吸入器，包括具有类型标识符的药筒，类型标识符诸如通过包括激光束、rfid、光学识别、图像传感器等的传感光束可识别的颜色、激光蚀刻、印刷数字；印刷文字，传感光束可检测与药筒一体配置的识别码，以用于检测颜色、剂量的类型；剂量的量等。图像检测传感器可以板载或与远程计算设备结合使用，以使用光学字符识别来检测剂量或其他标识符。在一些实施例中，干粉吸入器的流动阻力值在0.065(√kpa)/升/分钟和0.200(√kpa)/升/分钟之间；换能器被配置为检测吸入器在使用时产生的信号；以及显示装置被配置为实时显示使用者执行的吸入操作。在另一实施例中，换能器感测并测量吸入器内的压差。更进一步，换能器可以是流量计，其被配置为感测和测量通过干粉吸入器的空气导管的流量。换能器可以是例如麦克风，其被配置成感测和测量从吸入器内产生的声音信号。
在本文描述的其他实施例中是用于适配于干粉吸入器的感测和监控装置，包括可拆卸装置，其在结构上被配置成适配于干粉吸入器；所述可拆卸装置包括用于检测所述干粉吸入器中产生的声音的麦克风；并且其中，干粉吸入器的流动阻力值在0.065(√kpa)/升/分钟和0.200(√kpa)/升/分钟之间。
此外，在一些实施例中，描述了用于干粉吸入系统的感测和监控装置，其中干粉吸入系统包括干粉吸入器和药筒，并且感测和监控装置包括麦克风，其被配置为检测从干粉吸入系统发出的干粉制剂产生的声音信号。
在一些实施例中，干粉吸入器包括外壳、可移动构件和吸嘴(mouthpiece)，其中，可移动构件可操作地配置成将容器从粉末容纳位置移动到给药位置。在该实施例和其他实施例中，可移动构件可被配置为吸入器近端处的盖组件的部件，并形成药筒安装区域的一部分。在该实施例中，吸嘴与盖子或盖部分一体形成，当关闭吸入器时，盖子或盖部分在药筒安装区域上覆盖外壳。吸嘴从水平平面沿着向下方向的移动，将盖子或盖沿着角度方向移动到垂直位置，并打开吸入器以进入吸入器内部，从而使得能够装载和卸载药筒。相反，吸嘴从垂直平面沿着向上方向到水平平面的移动引起吸入器的关闭，并自动产生在吸入器和装载在药筒安装区域上的药筒之间的空气路径的开口。
在另一实施例中，干粉吸入器包括主体、外壳和吸嘴；吸入器在结构上被配置为具有打开位置、关闭位置和机构，该机构被可操作地配置为在所述吸入器从打开位置移动到关闭位置时，接收、保持和重新配置药筒从容纳位置到分配、给药或剂量输送位置。在该实施例的变型中，当吸入器被打开以卸载用过的药筒时，该机构还可在使用后将安装在吸入器中的药筒从给药位置重新配置到容纳位置。在一些实施例中，该机构可在使用后将药筒重新配置到一次性或丢弃配置。
在一些实施例中，吸入器的主体包括近端部分(包括吸嘴)、主体和远端部分(包括外壳，其在结构上被配置为罩在吸入器的主体部分和内部部件上的套穿式盖)；其中，外壳包括远端和近端，近端具有用于适配和封装吸入器主体部分的开口。在一些实施例中，近端接触或邻接吸入器主体，以便将吸入器与外部环境隔离。吸入器通过外壳在主体上沿远端方向的平移运动从关闭配置打开，以到达吸入器装载和/或卸载位置，从而插入或取出药筒。在药筒安装在吸入器中的情况下，外壳在主体上沿着从远端到近端方向的平移运动使得药筒从容纳配置移动到给药配置，其中药筒容器被配置在外壳内部的突出部推到给药配置，突出部延伸超过近端处的开口。在关闭配置中，安装在吸入器中的药筒被重新配置成与吸嘴和环境空气一起形成额外的空气路径，以在吸入时在给药配置中获取药筒中的干粉。在该实施例和其他实施例中，给药配置中的药筒的空气路径具有空气入口、与吸嘴中的空气路径连通的空气出口，其中吸嘴具有其自身的空气入口和空气出口。
在一些实施例中，吸入器的主体包括形成在主体近端的吸嘴，并具有空气导管，空气导管与外壳的内部连通，并可以与安装在吸入器中的药筒的空气出口和周围空气直接连通。吸入器主体还包括药筒安装区域，所述药筒安装区域在结构上与吸嘴连续，并具有远端部分和近端部分；其中，近端部分和远端部分与吸嘴形成一个单件并可插入外壳中。在一些实施例中，主体和外壳可被拉开以获得吸入器开口配置，用于进入内部隔室。在该实施例的开口配置中，包括干粉的药筒可装载或安装在主体的药筒安装区域中，并且主体和外壳可被推动或拉动以打开或关闭吸入器。在一些实施例中，外壳可在主体的远端部分上从打开配置移动到关闭配置，并且它们一起关闭吸入器并实现穿过安装在药筒安装区域中的药筒的空气导管的形成。在这种配置中，吸入器实现了药筒中的粉末在使用者通过吸嘴进行口服吸入时从吸入器中排出的给药配置。在该实施例和给药配置中，主体和外壳彼此邻接，并通过一个或多个防滑结构紧密地配合在一起，以防止吸入器分开。防滑特征的示例是卡环或棘爪，其可产生声音来提醒使用者吸入器已准备好使用。在一些实施例中，吸入器基本上为矩形，远侧和近侧长度较小；其中，外壳在主体上的运动或者主体在外壳上的运动通过拉动或推动来实现，且吸入器主体具有在纵向平面上从吸入器的较长侧(第一侧和第二侧)向外延伸的导轨或轨道。在该实施例中，吸入器主体被设计成在其远端具有开口，以匹配外壳远端的开口，从而在吸入时使得并引导环境空气进入吸入器的内腔。外壳还被合适地配置成具有凹槽或狭槽，以用于在运动过程中在导轨上滑动，且外壳还包括止动端以防止吸入器的解体，以及包括推动元件以用于在吸入器安装和关闭之后将药筒定位在给药配置。推动元件相对于药筒盖移动药筒杯或容器，以形成穿过药筒的空气路径，并形成空气入口和空气出口，并使得在吸入期间能够将杯内的粉末雾化，以将雾化颗粒输送到吸入器吸嘴并进入使用者体内。在另一实施例中，推动元件还移动药筒组件，以相对于位于吸嘴底部的入口开口定位盖子。在该实施例的一个方面，干粉吸入器包括外壳，外壳包括推动元件，其中外壳通过将外壳在吸入器主体上从打开配置平移到关闭配置来定位药筒使之与吸嘴对准。
在一些实施例中，干粉吸入器包括外壳，外壳具有远端并配置有用于与周围空气连通的开口。在一些实施例中，外壳被配置成盖的形状，盖在吸入器主体上滑动，以基本上包围吸入器主体的一部分，外壳在主体的远端部分上平移移动；其中，吸入器可获得两种配置，打开吸入器以进入其内部隔室(腔室)的第一位置；和邻接近端以实现吸入器关闭的第二位置。在一些实施例中，外壳的远端部分也可相对于近端在水平平面内移动，以向远端延伸，并使得能够进入吸入器的内部隔室和吸入器主体周围。在该实施例的变型中，外壳的远端部分包括平行结构或凸缘，以用于接合吸入器主体的一部分并形成固定机构，例如，用于将吸入器主体与外壳锁定，以将两个部分固定在一起并保持给药配置。在一个实施例中，外壳的远端部分在其远端具有用于与吸入器内部连通的开口和被配置成在吸入器主体上滑动的开口。外壳的远端部分还包括外表面、内表面和被配置成在吸入器主体上滑动的腔室。在一些实施例中，吸入器的远端部分在其上表面上包括平行翼状结构，以用于在吸入期间将气流导入吸嘴。
在替代实施例中，吸嘴通过各种机构(包括诸如铰链的可移动构件)接合到吸入器的主体并与可移动组件一体地构造，可移动组件包括用于相对于药筒杯或容器移动药筒盖的齿条。可移动组件被配置成接收安装在吸入器中的药筒并将药筒从容纳位置重新配置到给药位置，这可被设计成在吸入器部件移动时手动或自动操作，例如通过从打开配置关闭装置。在一些实施例中，用于重新配置药筒的机构包括附接到吸嘴并可移动地附接到外壳的滑动托盘或滑板。在另一实施例中，机构被安装或适配于吸入器，并包括整体安装在例如吸入器装置的铰链内的齿轮机构。在又一实施例中，可操作地配置成接收药筒并将药筒从容纳位置重新配置到给药位置的机构包括凸轮，凸轮可在例如外壳或吸嘴旋转时重新配置药筒。在一些实施例中，吸嘴从水平平面的角度旋转打开吸入器，以使得能够安装或移除药筒，且吸嘴从垂直平面到水平平面的角度运动实现吸嘴的关闭和药筒从容纳位置到给药位置的自动重新配置。在实施例中，齿轮机构在致动过程中相对于吸嘴中的入口开口定位药筒盖，并实现杯子向给药配置的平移。
在一些实施例中，将由受试者使用的吸入器提供给受试者，并通过启动吸入设备和系统并要求患者使用吸入器吸嘴进行呼吸，而使用适配于吸入器的吸入器附属设备来确定患者的吸入曲线。在患者呼吸的同时，吸入器附属设备实现由系统检测和监控的数据或者与从患者呼吸实时产生的这种数据相关的指示器的显示。在该实施例和其他实施例中，可以在包括算法应用程序的移动电话、平板电脑、pda或计算机上观看该显示，并与吸入器附属设备上的微处理器通信，吸入器附属设备包括微波无线电信号发射器和接收器或者收发器，诸如蓝牙、zigbee；wifi、smartwave(智能波)、z-wave(z波)或数字蜂窝网络(诸如4g和5g)，微波无线电信号能够由移动电话中提供的应用程序检测，移动电话可与吸入器附属设备通信。在实施例中，来自收发器的微波无线电信号可从微处理器发送，且可以由计算机中的收发器接收，用于彼此通信。在吸入器附属设备与平板电脑、个人数字助理(pda)或移动电话通信的实施例中，其中，平板电脑、pda或移动电话可以访问显示具有图形界面的屏幕的编程应用程序，该图形界面在打开时可以与吸入器附属设备通信并检测从吸入系统产生的任何信息/信号。
附图说明
图1示出了安装在吸入器上的无线干粉检测和感测吸入器附属设备的实施例的等距视图。
图2示出了安装在吸入器上的有线干粉检测和感测吸入器附属设备实施方案的实施例的等距视图。
图3示出了无线检测和感测吸入器附属设备的实施例的俯视等距视图。
图4示出了无线检测和感测吸入器附属设备的实施例的仰视等距视图，示出了电子板。
图5示出了图4的电子板的俯视图。
图6示出了连接到如图1所示的包括集成式信号指示按钮的检测和感测吸入器附属设备的实施例的干粉吸入器的等距视图。
图7示出了连接到如图2所示的包括局部信号指示按钮的检测和感测吸入器附属设备的实施例的干粉吸入器的等距视图。
图8示出了安装在吸入器上并包括集成式显示屏的无线干粉检测和感测吸入器附属设备的实施例的等距视图。
图9示出了本文公开的无线检测和监控系统的总体实施例的框图。
图10示出了本文公开的检测和监控系统的实施例的框图。
图11示出了本文公开的检测和监控系统的另一实施例的框图。
图12图示了受训练进行呼吸的受试者执行的吸入操作，以用于监控给药的吸入效果。
图13示出了本文公开的无线检测和监控系统的实施例的框图，其中吸入器附属设备包括压力传感器。
图14示出了本文公开的检测和监控系统的实施例的框图，其中吸入器附属设备包括压力传感器和显示器。
图15示出了本文公开的检测和监控系统的另一实施例的框图，其中吸入器附属设备包括压力传感器和视觉指示器。
图16示出了本文公开的无线检测和监控系统的实施例的框图，其中吸入器附属设备包括颜色检测传感器和压力传感器。
图17示出了本文公开的检测和监控系统的实施例的框图，其中吸入器附属设备包括颜色检测传感器和显示器。
图18示出了本文公开的检测和监控系统的另一实施例的框图，其中吸入器附属设备包括颜色检测传感器和视觉指示器。
图19示出了利用图16的系统训练或监控使用者吸入的方法。
图20示出了无线干粉检测和感测吸入器附属设备的实施例的等距视图。
图21示出了图20的无线干粉检测和感测吸入器附属设备的实施例的仰视等距视图。
图22示出了安装在吸入器实施方案上的图20的无线检测和感测吸入器附属设备的实施例的俯视等距视图。
图23是移动电话显示器的屏幕截图，其图示了在使用干粉吸入器的训练期间用于测量和监控受试者的吸入努力的标准基线曲线。
图24图示了受训练进行呼吸的受试者执行的吸入操作，以用于监控给药的吸入效果，其中所得到的吸入效果是令人满意的。
图25图示了由新手受试者为了呼吸而进行的吸入操作，以用于监控给药的吸入效果，其中所得到的吸入效果不符合正确使用吸入器所需的参数。
图26图示了由新手受试者为了呼吸而进行的吸入操作，以用于监控给药的吸入效果，其中所得到的吸入效果不符合正确使用吸入器所需的参数。
图27示出了利用图13的系统训练或监控使用者吸入的方法。
图28示出了利用图13的系统训练或监控使用者吸入的方法。
具体实施方式
本文公开了具有交互式系统的设备和/或装置以及方法，以用于在用吸入器进行吸入操作期间测量或监控来自受试者的压力或压降和/或流量的实时特征变化。该装置可与吸入装置结合使用来检测和监控受试者以及因此训练受试者使其呼吸操作的效率最大化，并还可用于监控药物输送期间的吸入，以检测适当的剂量输送、剂量输送的定时和使用中的吸入系统的适当性能。在一个示例性实施例中，感测和监控设备可与高阻力吸入器结合使用。在本文的实施例中，检测和监控系统可测量使用吸入器(特别是结合干粉吸入器)的吸入操作的许多特征参数，其包括为了评估吸入开始的两秒内的峰值吸入努力(pip2)、吸入的第一秒内的总吸入努力(auc1)、总吸入量和患者吸入努力的吸入持续时间而产生的数据。尽管手持式吸入器系统被描述为包括两个部件—吸入器和吸入器附属设备，但是本领域技术人员能够理解，用于在吸入操作期间测量或监控数据和特征的该系统和方法的创造性设计还可应用于辅助特征被集成到吸入器本身中的装置，虽然牺牲了灵活性和可重复使用性。
该设备包括适于安装在吸入器上或以其他方式与吸入器相关联的吸入器附属设备。该设备包括至少一个换能器或传感器，其可以检测至少一个测量项(包括压力、空气流量、空气体积、湿度和温度)，并将这些测量项转换成电信号。在一些实施例中，传感器可包括多普勒感测装置，其可检测通过吸入器的空气或气体的流量。在其他实施例中，传感器包括压力传感器，其可检测吸入操作期间的压降。吸入器附属设备可进一步包括具有电路元件的电子板，电路元件包括适当的信号调节电路(诸如信号滤波、放大和模数转换)，以及包括处理电路(诸如微处理器、有线或无线通信接口等)，以同时或实时地将产生的信号传送到接收计算机或个人数据助理(pda)，pda包括用于显示信号或处理信息的移动电话。在一些实施例中，输出显示可以是交互式显示，使得显示装置提供视觉辅助，以使得医师和/或患者能够查看获得的吸入操作参数。以这种方式，所获得的信息可用作受试者实时执行可重复吸入操作的教学指导，从而在自我施用时便于药物的正确吸入输送。在另一示例性实施例中，数据可被存储以供后续分析。
图1至图7示出了干粉吸入器系统或训练装置及其组成部件的实施例。本文所述的训练装置交互式系统已经适配于高阻力干粉吸入器，如第8,499,757号美国专利、第8,636,001号美国专利和第62/289,095号美国临时专利申请所公开的那样，它们均公开了关于干粉吸入器的内容，其公开内容通过引用并入本文。
图1和图2分别描绘了无线吸入检测和监控系统10和有线吸入检测和监控系统12。该系统包括吸入器14，吸入器14包括吸嘴15，吸嘴15具有用于向使用者/患者输送粉末的空气导管16和空气出口17。吸入检测和监控系统10、12还包括吸入器附属设备18，吸入器附属设备18适配于安装在吸入器14上、与吸入器14连接或以其他方式与吸入器14相关联。在该实施例中，吸入器附属设备包括用于开启/关闭系统10、12的致动器按钮19。在一个或多个空气入口之间建立空气导管，以用于建立穿过系统的空气导管路径，其至少一个空气导管路径穿过包含干粉的容器，干粉用于在使用中输送给个人。在一些实施例中，在训练患者适当使用吸入器的过程中，吸入器不包含任何粉末。在图1和图2的实施例中，吸入器14是相同类型，其是干粉吸入器，且吸入器附属设备18适配于吸入器14的顶面。图2描绘了吸入器附属装置18，吸入器附属装置18具有连接到系统的导线22，以用于连接到电源和/或计算机。
图3示出了设计成适配于吸入器的吸入器附属设备24的另一实施例的俯视等距视图。图4示出了设备24的仰视等距视图。从图3和图4中可以看出，附属设备24优选地包括主体，该主体具有突出部25、25’以附接到吸入器上。然而，本领域技术人员已知的其他类型的固定装置可用于将设备与吸入器接合。设备24还优选地包括用于启动设备的使用的致动按钮26。在该实施例中，主体具有顶面27、底面28和安装到底面的电子板30。图4示出了吸入器附属设备24的实施例，吸入器附属设备24具有集成在其下表面28中的电子板30。图4和图5进一步示出了电子板30。电子板30优选地包括致动器26’，致动器26’机械地或以其他方式连接到致动器按钮26、传感器29和微处理器32。微处理器32设置为用于致动相关联的吸入器、检测、处理来自相关联的吸入器的信号，并将信息/信号传送给显示装置。在该实施例中，电子板30被配置为信号处理/接口板。传感器29可以是任何类型的传感器，诸如用于检测吸入过程中产生的声音的声音传感器或用于检测吸入过程中的压降的压力传感器。吸入器附属设备24还优选地设置有电池作为电源，以用于在致动器按钮被按下时启动系统。本领域技术人员将会理解，吸入器附属设备24中包括的电子器件可设置为独立电路板上的独立电路部件，这些独立电路板通过功能所需的适当装置来连接。例如，由于需要放置传感器29，使得微处理器32可位于与传感器29分开的板上。
在另一实施例中，吸入检测和监控系统设置有如图6和图7所示的指示器。图6示出了连接到如图1所示的吸入器附属设备的干粉吸入器的等距视图，示出了信号指示器35、36。图7示出了连接到如图2所示的吸入器附属设备18的干粉吸入器的等距视图，示出了信号指示器35、36。信号指示器35、36优选为发光二极管或其他光指示器，以用于向使用者指示特定状态。例如，信号指示器可用于指示吸入是否引起药物的成功吸入。在这种情况下，例如在运行期间一个指示器可显示红色信号灯，另一个指示器可显示绿色信号灯。信号指示器35、36将相应地向使用者指示吸入器中用于治疗疾病的粉末的有效输送是失败还是通过。失败吸入指示器(红灯)指示受试者或患者执行的吸入操作不满足用于吸入吸入器中包含的粉末剂量的一个或多个预定标准，以及通过吸入指示器(绿灯)指示受试者或患者的吸入操作满足用于输送吸入器中包含的粉末剂量的适当标准。替代地，如果可基于状态选择颜色，或者例如如果闪烁可用于指示状态，则可以只使用一个信号指示器。信号指示器35、36可位于护套内的任何位置，以便于使用者的视觉感知。
在另一实施例中，led信号也可集成到吸入附属设备中并用于指示吸入操作的质量。例如，持续红灯指示器可以向使用者指示吸入失败，且在随后的尝试中必须更用力、更深或更快地执行吸入。在一个实施例中，闪烁红灯指示器可向使用者发出吸入失败的信号，且随后的吸入必须执行更长的时间段。在该实施例和其他实施例中，持续绿灯指示器表示吸入通过或在吸入期间将干粉吸入器的内容物输送给受试者是可接受的。信号指示器35、36的其他用途可包括电源接通/断开、电源故障或电池电量低指示或附属设备和吸入器之间的连接状态。
在替代实施例中，吸入检测和监控系统设置有指示器，指示器包括报告吸入操作的质量的信号器。在该实施例中，信号器可选地被设置为被单独激活，其特别适合于有视觉障碍的使用者。
图8描绘了无线干粉检测和感测吸入系统12的替代实施例的等距视图，其中吸入器附属设备42被示出为安装在吸入器14上并配置有显示屏44，显示屏44集成地配置在附属设备42的主体上，使得患者可在他/她的吸入努力的同时观察吸入操作。在该实施例中，吸入器附属设备42包括如图4和图5所示的电子板30，其中与吸入器相关的信号信息在微处理器32中被处理，所得到的处理信息被传送到显示屏44，优选地作为与所使用的吸入器的一个或多个预定标准相比较的图形显示来呈现。该图和相关联的数据点优选地在本地存储在电子板30上，但是也可以远程存储。在该实施例和其它实施例中，吸入器的预定标准取决于吸入器和使用的药物。在一些实施例中并且在附图中示出，所使用的标准如上所述为峰值吸气压力、发射剂量等。
图9、图10和图11示出了图1-8所示的吸入检测和监控系统的各种操作实施例。图9示出了本文公开的无线检测和监控系统50的总体实施例的框图。在图9中，系统50包括两个组件，即附属设备54和处理系统56。在该实施例中，吸入器附属设备54包括电子板，电子板具有两个传感器51，52、电池53、微处理器70和无线通信器或收发器72。模拟传感器51和数字传感器52被放置成使得它们非常接近吸入器气流导管，从而能够在吸入检测和监控系统10、12被启动或开启时检测吸入器14中的声音信号或压差。该系统通过按压致动器按钮19、26来通电，致动器按钮19、26连接到电源诸如电池53，电池53也向系统供电。替代地，系统可由电线诸如usb端口供电。传感器51、52优选地放置在吸入器附属装置18、24的空气导管内或附近的任何点。在一些示例性实施例中，传感器18、24可放置在附属装置的主体20内的空气导管中，或者放置在正在使用的吸入器的吸嘴15附近。
处理系统56可包括pda、平板电脑、移动电话或计算机57、显示器58、无线通信器59和输出55，它们可以是数字存储、网络接口、打印输出或电子邮件等形式。本领域技术人员应该理解，显示器58、无线通信器59和输出55可简单地位于pda/平板电脑/移动电话/计算机57内，而不是单独的元件。在该示例性实施例中，使用者可通过按下电源按钮例如设备10上的按钮19来启动吸入器附属设备54，使得处理系统56也被启动。计算机57优选地包括被设计成收集和显示吸入努力的软件应用程序或程序形式的算法。当与计算机57集成的软件程序启动时，启动信号出现在显示器58上。随着系统的启动，使用者的吸入60在吸入器训练装置50中产生压降，该压降被一个或多个传感器51、52转换成电信号。在该实施例中，传感器51、52可以是模拟或数字类的压力、流量、声音、光学、气体、湿度或温度换能器。从传感器51产生的电信号然后被传输到信号调节器61以去除信号中不需要的部分，诸如信号噪声。然后，经调节的电信号62被传输到带宽限制器63以将信号的频率降低到期望的范围，以减少和选择需要分析的数据，然后，信号被传输到信号放大器64，并且在信号放大器64中，经选择的信号可被放大到预定的电压范围，并作为经放大的信号65被传输。经放大的信号65然后通过模数转换器66转换成数字信号67。本领域技术人员应该理解，可使用某些“智能”传感器，将某些调节、滤波、放大和转换功能集成到传感器本身中。因此，本说明书中对这些后续元件的任何引用都能通过使用这种集成式传感器来代替。然后，数字信号67被微处理器70接收并被发送到无线通信器或收发器72中，无线通信器或收发器72被设计成使用无线技术标准(诸如蓝牙)通过连接74传输到计算机57，计算机57具有用于接收无线(例如蓝牙)信号69的无线通信器59。内置/编程到微处理器70或计算机57中的软件程序有助于吸入器附属设备中的基本功能，包括广告无线存在、链接到无线通信器或收发器59并通过无线信号69在元件之间传递数据。该程序还将来自传感器1、2的电信号转换成压力值，压力值可在显示器58上以图形方式显示。显示器58可以是包括led、oled、lcd、触摸屏或其他交互式显示器的屏幕。在某些实施例中，使用者的基线曲线存储在系统50中，并设置为与吸入信号信息一起出现在显示器58上。基线曲线指示吸入器类型向患者输送基本准确剂量的性能水平，其使用吸入器训练装置10作为参考标准来测量，以指导使用者的吸入操作。因此，在吸入过程中，使用者可在视觉上将他/她的吸入操作与基线标准进行比较。在使用者的训练过程中，可以从吸入器中省略药物，使得药物不会浪费在失败的吸入操作上。以这种方式，当实际吸入药物时，使用者可改变他/她的吸入努力以符合标准的要求。由受试者执行的每次吸入的显示数据可通过第二连接76保存到输出55，其中数据可以相应地存储或传输。例如，输出55可以是磁盘驱动器或闪存驱动器或打印机的形式，或者通过电子邮件或文本传输给医师，以根据需要进行检查或进一步训练。在一些实施例中，来自吸入训练装置的信号可被传输到计算机/pda/移动电话/平板电脑，且来自计算机/pda/移动电话/平板电脑的信号可被吸入训练设备接收，从而在两个组件之间建立双向通信。例如，使用者可向计算机57输入某些信息，诸如患者编号、剂量强度、对状况的评论等。在该实施例和其他实施例中，传感器52是数字传感器或可产生数字输出的传感器。传感器可以是加速度计、多普勒传感器、光度计或激光器，检测到的信号可直接传输到板载微处理器，然后进行分析、处理和传输。微处理器中的信号信息可使用算法进行分析和处理，其例如使用可显示出来的图形界面将数据转换成压力相对于时间的曲线。来自传感器52的信号可携带与流量、压差等相关的信息，如果这两个传感器都使用，则所述信息不同于传感器51中的信号。
此外，其他板载装置78可通过一根或多根电缆79向微处理器70发送数据和从微处理器70接收数据。例如，其他板载装置可包括数字输出传感器、温度传感器、发光二极管(led)、声音警告装置和其他板载传感器。这些板载装置可使用这种通过/失败的led灯或听觉指示器用于输出吸入操作的通过/失败标准。温度、湿度或其他环境数据可用于确定吸入器的使用环境。
对于传感器51的输出，在信号放大之后，经放大的信号65可选地可经由无线通信器72直接发送到计算机57，计算机可实现模数转换和其他所需的分析步骤。
图10示出了图8中公开的带有集成式显示器的检测和监控系统的实施例的框图。吸入检测和感测设备82包括吸入器附属设备，该吸入器附属设备包括具有内置显示器84、微处理器86；模拟传感器88和数字传感器89的板载电子系统。使用中的系统通过使用者90按压用电池92供电的致动器按钮19来致动。当使用者通过适配于包括板载电子系统82的吸入器附属设备的吸入器吸入时，一个或多个传感器88、89产生信号，信号被传输到微处理器86。例如，声音传感器或麦克风88可用于产生电信号94，电信号94被传输到信号调节器96以去除多余的噪声，此后，电信号被发送到带宽限制器98以将信号的频率降低到期望的范围以减少需要分析的数据，然后该信号被传输到信号放大器95，其中，信号被放大并传输到模数转换器97，数字信号被传送到板载微处理器86用于分析，并将信息转换成图形并发送到显示器84用于可视化。作为数字传感器的传感器89可替代地使用或与传感器88结合使用，以检测信号并产生一组信号以传输到微处理器86，其中，信号也被分析、存储并发送到显示器82。包括其他传感器99的其他装置还可被包括以检测吸入器或系统的其他参数。
图11示出了本文公开的检测和监控系统100的实施例的框图，该系统具有性能视觉指示器，而不是显示系统的操作部分的集成式显示器。在该实施例中，设置了两个传感器，即模拟传感器101和数字传感器102。当启动由电池103供电的系统100时，患者/使用者105的吸入产生信号，诸如来自穿过吸入器导管的气流的声音。传感器101、102被激活并建立来自吸入器的信号，并向下游传递信号；传感器102可以是多普勒传感器，其可接收例如来自气流检测的输出信号，输出信号可以是模拟或数字式的。如果来自传感器102的输出信号是数字式的，则输出信号被直接传输到微处理器110，以用于分析和处理输入信息。同时，传感器101产生电信号，该电信号在吸入器中被感测，通过信号调节器106以去除多余的噪声，然后经调节的信号被传输到带宽限制器108以选择要分析的数据。然后，受限信号被传输到信号放大器109，其中信号被放大并被转发到模数转换器112。然后，接收到的信号被转换成数字信号并被传输到板载微处理器，以用算法进行分析和处理，该算法将数据转换成例如视觉或光信号，并可显示为视觉指示器诸如绿灯或红灯，以指示患者的吸入努力是否“通过”，这意味着以适当的努力进行吸入以输送干粉剂量，或者如果患者的吸入努力不足以从测试的吸入器输送干粉剂量。在该实施例中，根据所使用的传感器的类型，其他板载装置115(诸如其他传感器或信号调节器、放大器和模数转换器)可集成在电路中。例如，吸入器附属设备可具有两个或更多个模拟传感器，并因此，电信号在被传输到微处理器用于分析和处理信息之前必须经过模数转换器。在替代实施例中，可使用数字传感器，其输出信号可直接与微处理器86、110通信。
在其他实施例中，吸入器附属设备可具有一个或一个以上的传感器，包括温度传感器、激光束、多普勒传感器、光度计、颜色传感器、文本识别、rfid、光学字符识别、光学识别、模式识别，如果输出信号不是数字信号输出，则输出信号可以是例如模拟信号输出，模拟信号输出一旦到达微处理器就必须转换成数字信号以用于进一步分析和处理。这些传感器优选地被包括在吸入器附属设备上，以识别何种药物装载在吸入器中来施用，和何种药筒类型或何种剂量的这种药物装载在吸入器中。
图12示出了图9中处理系统56的平板电脑/计算机/pda/电话57的屏幕截图。计算机57使用蓝牙或另一种远程无线技术用于与吸入器附属设备54远程通信，其中，吸入器附属设备54适配于吸入器，并且当系统被激活时，要求受试者通过吸入器的吸嘴进行吸入。考虑到传感器(例如，压力)测量值和流量与x轴上以秒为单位的时间的关系，图12所示的屏幕上的合成图是响应于作为y轴上的吸入努力的吸入操作而绘制的。受试者的吸入努力由图形底部的梯形b图形上方的曲线a表示。梯形b外部界限(即，在该区域之上)被解释为指示受试者必须施加的阈值或最小吸入努力，以能够有效且一致地从吸入器吸入粉末剂量，该吸入器用于在服用剂量时排空吸入器中的粉末含量。诸如本文所述的位于吸入器附属设备中的识别传感器检测并传输与吸入器、药物类型、剂量、批次、有效期等相关的数据。这样的数据被处理以用于识别用于使用者指示的相应阈值数据。梯形还指示吸入器表现出的最小特征标准或吸入器一致地输送干粉剂量所需的努力，该输送大于到达患者的输送的90％。图12图示了由被要求深深吸入并使得能够在执行吸入时在平板电脑上看到显示屏的受试者执行的吸入操作的示例显示。从该曲线可以看出，受试者在区域a中的表现完全在可接受的值内。
此外，图12描绘了用于吸入器附属设备10和药物识别的基线吸入表现标准。使用者检测曲线a可由区域b正上方的警告区域和警告区域上方的可接受的或优选区域c界定。区域b和c以及警告区域可以以不同的颜色提供，以便于在监控个体在吸入期间的表现时识别区域。例如，区域b可用红色表示，指示吸入操作不符合基线要求；因此，输送系统对于有效输送药物不是最佳的。警告区域可用黄色表示，指示吸入操作接近不可接受的表现努力的警告。优选区域c可用绿色表示，指示吸入性能处于有效输送药物的可接受努力的范围内。从设备中的一个或多个传感器检测到的该显示信息可被临床医生、医师或使用者使用来确定是否进行了正确的给药，或者可以用来训练使用者需要给出多大的努力来确保药物的正确给药。
图13、图14和图15示出了图1-8所示的吸入检测和监控系统的各种操作实施例。图13示出了如本文公开的无线检测和监控系统的总体实施例的框图。在图13中，系统120包括两个组件，即吸入训练装置或者附属设备124和处理系统126。处理系统126可包括pda，移动电话或计算机127、显示器128、无线通信器129和输出125，输出125可以是数字存储、网络接口、打印输出等形式。在该示例性实施例中，使用者可通过按下电源按钮例如训练装置10上的按钮19来启动吸入器训练装置或设备120，使得处理系统126也被启动。当与计算机127集成的软件程序启动时，启动信号出现在显示器128上。在该实施例中，附属设备120包括电子板，电子板优选地具有两个压力传感器121和122，压力传感器121和122被放置成使得它们非常接近吸入器气流导管，从而当设备10、12通过按压致动器按钮19、26而被致动或开启时，能够检测来自吸入器的压差和来自吸入器14的环境的绝对压力，致动器按钮19、26连接到电源诸如电池123，电池123也向系统提供电力。随着系统的启动，使用者的吸入130在吸入器训练装置120中产生压降，该压降被传感器121测量。绝对压力传感器122提供用于校正大气条件下的压差读数的数据或信号。
在该实施例中，传感器121和122是数字压力传感器。由传感器121和122产生的信号然后被传输到微处理器131并进入无线通信器132。内置/编程到微处理器131或计算机127中的软件程序将传感器121和122产生的信号转换成(校正的)压力值，该压力值可以以图形显示在显示器58中，显示器58可以是包括led、oled、lcd、触摸屏或其他交互式显示器的屏幕。
图14示出了本文公开的检测和监控系统的实施例的框图。吸入检测和感测设备82包括吸入器附属设备，吸入器附属设备包括具有内置或集成式显示器144、微处理器143、压力传感器141和142的板载电子系统140。使用中的系统通过使用者146用电池145提供的电力来致动。随着系统的启动，使用者的吸入146在吸入器训练装置140中产生压降，该压降被传感器141测量。绝对压力传感器142提供用于校正大气条件下的压差读数的数据或信号。在该实施例中，传感器141和142是数字压力传感器。如果采用模拟传感器，则如上文所述，需要额外的电路元件来调节、过滤、放大和/或转换信号。由压力传感器141和142产生的信号然后被传输到微处理器143。内置/编程到微处理器143中的软件程序将传感器141和142产生的信号转换成(校正的)压力值，该压力值可以以图形显示在显示器144中，显示器144可以是包括led、oled、lcd、触摸屏或其他交互式显示器的屏幕。
图15示出了本文公开的检测和监控系统的实施例的框图。吸入检测和感测设备82包括吸入器附属设备，吸入器附属设备包括具有集成式视觉指示器154、微处理器153、压力传感器151和152的板载电子系统150。使用中的系统通过使用者156用电池155提供的电力来致动。随着系统的启动，使用者的吸入156在吸入器训练装置150中产生压降，该压降被传感器151测量。绝对压力传感器152提供用于校正大气条件下的压差读数的数据或信号。在该实施例中，传感器151和152是数字压力传感器。如果采用模拟传感器，则如上文所述，需要额外的电路元件来调节、过滤、放大和/或转换信号。由压力传感器151和152产生的信号然后被传输到微处理器153。内置/编程到微处理器153中的软件程序将传感器151和152产生的信号转换成(校正的)压力值，该压力值可用于激活可用于指示正确的吸入或其它信息的视觉指示器154。
图16进一步示出了例如吸入器训练装置(诸如设备10)的框图，进一步示出了各种操作组成部件。在图16中，系统160包括两个组件，即吸入器训练装置或者附属设备164和处理系统166。处理系统166包括平板电脑、pda，移动/智能电话、智能手表、智能眼镜，或计算机167、显示器168、无线通信器169和输出165，输出165可以是数字存储、网络接口、打印输出等形式。在该示例性实施例中，使用者可通过按下电源按钮例如训练装置10上的按钮19来启动吸入器训练装置160，使得处理系统160也被启动。当与计算机167集成的软件程序启动时，启动信号出现在显示器168上。随着系统的启动，使用者的吸入170在吸入器训练装置160中产生压降，该压降被传感器161测量。在该实施例中，传感器161和162是数字压力传感器。由颜色检测传感器173和压力传感器161和162产生的信号然后被传输到微处理器171并进入无线通信器172。内置/编程到微处理器171或计算机167中的软件程序将颜色检测传感器173和传感器161和162产生的信号分别转换成药筒信息值和压力值，药筒信息值和压力值可以以图形显示在显示器168中，显示器168可以是包括led、oled、lcd、触摸屏或其他交互式显示器的屏幕。药筒信息值可用于提供对粉末剂量效力的限制，并在图形显示器上绘制为梯形b或其他阈值指示(例如，图23、图24、图25和图26)。如先前实施例中所述，除了颜色检测装置之外，设备板上的其他装置可包括与微处理器连接的激光、rfid、图案或文本/字符读取器或传感器，以识别吸入器、药物或物质/药物的药筒/包装。这些传感器/读取器用于向系统和微处理器提供与药物、物质、包装、剂量、吸入器等相关的数据，从而可以从存储器中检索相应的数据，并将相应的数据用作任何视觉、听觉或其他指示器(包括呈现给使用者的图)上的数据点。例如，某些药筒或其他包装可以是用颜色编码的，或者包括加密或编码的文本、rfid，其指示关于它们的特定信息(包括批次、有效期、剂量等)。读取器或传感器可检测代码并将相应的数据发送给微处理器，以用于计算、识别动作和数据显示。也许某种颜色的包装指示使用了需要更大努力才能正确吸入的药物剂量。在这种情况下，附属装置或系统将通过传感器/读取器识别正确的颜色，并使用适当的数据向使用者发出指令。
图17示出了本文公开的检测和监控系统的实施例的框图。吸入检测和感测设备180包括吸入器附属设备，吸入器附属设备包括具有内置或集成式显示器184、微处理器183、颜色检测传感器187和压力传感器181(压差)和182(绝对压力)的板载电子系统。使用中的系统通过使用者186用电池185提供的电力来致动。随着系统的启动，使用者的吸入186在吸入器附属设备中产生压降，该压降被传感器181测量。绝对压力传感器182提供用于校正大气条件下的压差读数的数据或信号。在该实施例中，传感器181和182是数字压力传感器。由颜色检测传感器187和压力传感器181和182产生的信号然后被传输到微处理器183。内置/编程到微处理器183中的软件程序将颜色检测传感器187和传感器181和182产生的信号转换成药筒信息值和(校正的)压力值，药筒信息值和(校正的)压力值可以以图形显示在显示器184中，显示器184可以是包括led、oled、lcd、触摸屏或其他交互式显示器的屏幕。
图18示出了本文公开的检测和监控系统的实施例的框图。吸入检测和感测设备190包括吸入器附属设备，吸入器附属设备包括具有集成式视觉指示器194、微处理器193、颜色检测传感器197和压力传感器191(压差)和192(绝对压力)的板载电子系统。使用中的系统通过使用者196用电池195提供的电力来致动。随着系统的启动，使用者的吸入196在吸入器附属设备中产生压降，该压降被传感器191测量。绝对压力传感器192提供用于校正大气条件下的压差读数的数据或信号。在该实施例中，传感器191和192是数字压力传感器。由颜色检测传感器197和压力传感器191和192产生的信号然后被传输到微处理器193。内置/编程到微处理器193中的软件程序将颜色检测传感器197和传感器191和192产生的信号分别转换成药筒信息值和(校正的)压力值，药筒信息值和(校正的)压力值可用于激活视觉指示器194，视觉指示器194可用于指示失败或正确/可接受的吸入或其它信息。
图19示出了根据图16中公开的系统检测、监控和训练吸入受试者的方法200的实施例的流程图。当使用者要使用该设备和系统时，他或她通过按压吸入器附属设备上的致动器来启动该系统。接下来在步骤202中，吸入器附属设备的无线通信器使用例如标准蓝牙技术链接到使用者的智能电话，电话上的应用程序显示就绪消息，并指示使用者装载与设备接合的相关吸入器，或者提供将被吸入到吸入器中的物质的药筒或其他一次性包装。在步骤204中，在这种装载发生之后，识别传感器(在这种情况下是颜色检测传感器173)确定药筒的颜色，并将药筒的颜色存储在附属设备板上的数据存储器中，或者通过蓝牙将药筒的颜色传输到处理系统166(电话)进行存储。在步骤206中，应用程序显示具有基于颜色检测提供的相应阈值数据点的图形。接下来，在步骤208中，通过使用一些基于视觉、听觉或屏幕的消息，指示使用者吸入。在步骤210中，在吸入操作期间，传感器161、162读取压降。接下来，步骤212示出了系统基于大气条件采取的校正步骤，该步骤基本上与步骤210同时发生，或者就在步骤210之后发生。在任一情况下，在步骤214中，压力数据如上所述被存储，并优选地被绘制在图形上。在步骤216中，向使用者显示吸入操作图以及阈值图，这些图显示通过(成功吸入)或失败(不成功吸入)。此时，使用者可按压致动器来结束程序，且数据保持存储在输出165中以备将来使用。
在本文公开的一些示例性实施例中，一个或多个关键参数可限定可接受的吸入操作，这些参数包括总吸入时间、峰值吸气压力、到达峰值吸气压力的时间以及从峰值到总吸入时间的大约75％的平均压力。在某些实施例中，总吸入时间为0.1至5秒，或者在0.1至3秒之间。在一些实施例中，吸入时间可大于5秒，吸气压差峰值可大于约2kpa(千帕)，或者在2至6kpa之间。在一些实施例中，峰值吸气压力可大于约6kpa；到达吸气压力峰值的时间可小于约1.1秒，从吸气压差峰值到总吸气时间的75％的平均压力约为4kpa。这些值代表吸入监控系统10、12和设备18的值以及用于训练和监控高阻力干粉吸入器的吸入的相关算法/程序。根据吸入器的药物最佳输送所需的表现参数(包括阻力)，可以对这些值进行修改以用于替代吸入器训练装置。
在另一示例性实施例中，干粉吸入器可设置有感测和/或监控装置，感测和/或监控装置可在患者的吸入操作期间监控和/或感测由干粉吸入器产生或在干粉吸入器内产生的信号。干粉吸入器可设置有集成到该装置中或附接到该装置上的传感器装置。替代地，在示例性实施例中，根据需要，附属设备18、24可作为干粉吸入器的整体部件设置在吸嘴或外壳上。
在替代实施例中，吸入器附属装置18、24是可安装/可拆卸的感测和监控装置，感测和监控装置可从吸入器脱离，并设置为护套或帽的形式，其中可拆卸的感测和监控装置可设置为可拆卸的部件，其可适配于干粉吸入器，特别是适合用于无线通信，使得使用该装置的受试者更容易接近和移动。在该实施例中，护套被制造成单独的可拆卸装置，包括板载电子设备，板载电子设备包括可检测信号并能够存储、传输或显示信号的一个或多个微处理器、无线收发器、a/d转换器、传感器(诸如压力传感器或麦克风)。
当使用声音传感器时，在存在干粉或不存在干粉的情况下，从使用中的吸入器发出的声波被麦克风检测到，并根据所使用的传感器的类型，信号可被分析并与干粉存在时的粉末排放时间、气流速度、吸入操作期间的粉末排放结束、吸入器路径内的温度等相关联。例如，声音的增加可与通过装置的流量的增加和/或输送过程中气流中的粉末颗粒碰撞相关联。
由于尺寸小，诸如麦克风的传感器可放置在吸入器中的任何地方。在传感器是压力换能器的实施例中，传感器可放置在穿过吸入器隔室之一的空气导管内。传感器可设置在例如吸入器上或吸入器内的空气导管中，或者设置为作为吸入器附属部件的单独的、可拆卸的部件，该部件的形状或配置可适配于要适配的吸入器，并可包括可适配或安装到吸入器的帽、护套、套筒或鞍状配置。
对于可拆卸的实施方案，感测和监控附属设备制造简单且便宜，并可由塑料制成，且与高阻力干粉吸入器一起工作良好。在一些实施例中，传感器可以是任何传感器，例如热电偶线、压力换能器、模拟传感器、麦克风、光学传感器、颜色传感器(包括电磁辐射传感器(包括光谱传感器、红外传感器和可见光谱传感器))、气体传感器，或者可检测吸入器内产生的信号的任何传感器。本文描述的传感器可适配于与收发器装置通信或传输信号，或者在将信号传输到微处理器之前，可使用连接到模数转换器的线连接来传输或存储该信号。
替代地，在吸入器装置内设置模数转换器，产生的数字数据被直接传送出装置之外。由本文描述的传感器提供的信号可以是多种形式，包括由穿过空气导管的气流和/或气流路径中夹带的粉末颗粒碰撞在吸入器中产生的声音，以及由于吸入操作而在气流路径附近检测到的压降。从吸入器产生的信号可由传感器检测并被存储、传输或显示。可由系统检测的其它类型的信号是文本、颜色、加密或代码，该信号可由光束、激光束和多普勒传感器检测，这些传感器优选地集成到电子板中。可从信号中生成数据，并对数据进行定性和/或定量分析。以这种方式，可进行测量，包括剂量释放时间、剂量的量、剂量类型、剂量时间等。此外，例如这些信号可与患者的识别、药物类型和剂量、吸入器或其他相关联，并可用于模拟正确吸入的数据要求，且便于吸入器使用者的培训。
在一个示例性实施例中，用于吸入器的感测和监控系统包括附属设备，附属设备在结构上被配置成适配于吸入器；至少一个传感器、微处理器、可选的模数转换器；和数据存储介质。数据存储介质包括盘驱动器、dvd、cd-rom、服务器、闪存卡或驱动器、存储卡等，并包括可由微处理器或其他处理装置执行以实现算法的一组机器可读指令。算法在运行时启动以下步骤：根据检测到的信号生成逻辑子系统生成号；将逻辑子系统生成号保存到逻辑子系统内的数据轨道，其中逻辑子系统生成号和处理装置中的簇生成号进行比较；以及存储和/或显示来自算法的信息作为吸入操作的结果。
在替代实施例中，干粉吸入器可设置有感测和/或监控装置，感测和/或监控装置可在患者的吸入操作期间监控和/或感测由干粉吸入器产生或在干粉吸入器内产生的信号。干粉吸入器可设置有集成到该装置中或附接到该装置上的传感器装置。替代地，根据需要，附属设备可作为干粉吸入器的整体部件设置在吸嘴或外壳上。
在替代实施例中，吸入器附属装置是可安装/可拆卸的感测和监控装置，感测和监控装置可从吸入器脱离，并为护套或帽的形式，其中可拆卸的感测和监控装置可设置为可拆卸的部件，可拆卸的部件可以适配于干粉吸入器，特别是适合用于无线通信，使得使用该装置的受试者更容易接近和移动。在该实施例中，护套/吸入器附属装置被制造为单独的可拆卸装置，包括用于处理信息的板载电子设备，板载电子设备包括一个或多个微处理器、无线收发器、模数转换器、可检测信号(诸如颜色信号)的传感器并能够存储、传输或显示信号。
图20-22示出了示例性实施例。吸入检测和监控设备包括适配于吸入器的可拆卸的吸入器附属设备220，吸入器附属设备220具有近端228、远端230并包括板载电子系统，该系统包括主体224，主体224包括两个构件(即配置为彼此适配的顶部构件和底部构件)以及电路板，电路板包括放置在顶部构件和底部构件之间并通过诸如螺钉的固定机构保持在一起的电子系统；顶部构件包括向下突出的臂延伸部226、226’，其用于牢固地适配于远离吸嘴的吸入器远端，并包括固定机构223。电路板包括微处理器，微处理器包括收发器；压差计；绝对压力计；和用于确定使用中的附属组件的空间方位的加速度计。图21示出了主体224的下表面，即底部构件，底部构件包括压力平衡通道234，压力平衡通道234配置在绝对压力传感器和压差传感器之间，并在使用中平衡绝对压力传感器和压差传感器内的压力，并因此促进绝对压力传感器和压差传感器之间的气动连通。在一个实施例中，压差传感器/压差计被配置成放置在吸入器空气流动路径附近，使得压差传感器/压差计与吸入器的空气路径连通，且绝对压力传感器/绝对压力计被配置在装置上的任何地方。在优选实施例中，绝对压力传感器被配置在电路板内并通过压力平衡通道234与压差传感器连通。本系统的一个关键发现是当绝对压力传感器和压差传感器之间的连通受阻时，吸入检测和监控设备不起作用。主体224还被配置成在其下表面上具有开口236，使得能够接近复位按钮，以用于在致动按钮225失效时为系统重新供电。
主体224还包括致动(开/关)按钮225，按钮225连接到电源(诸如锂电池)以用于给系统220供电或关闭系统220；ubs端口232，用于为系统220充电或下载已存储的信息；质量信号指示器227，包括用于显示诸如红色(失败)或绿色(通过)信号的光信号的led灯；配置在致动按钮225附近的系统状态指示器229，用于指示电源/充电连接器状态。在特定实施例中，根据系统的复杂性，可使用具有至少两个发射器和至少两个接收器的传感器。
在该实施例和其他实施例中，包括加速度计的吸入器附属装置220在使用时可在附属装置220安装到吸入器上时检测吸入器的空间方位。例如，图22示出了包括吸入器242的吸入检测和监控系统240，吸入器242适配于无线吸入器附属装置220。在该实施例中，当系统被致动时，使用可告诉使用者吸入器的正确位置的应用程序，吸入器的运动可在移动电话、平板电脑等的屏幕上显示。如果吸入器在吸入操作之前在错误的位置被用于输送药物剂量，则装置220将在显示器中描绘出具有错误的方位/失败(红色)或正确/合适的方位(绿色/白色)。替代地，可从装置220生成触觉反馈信号或视觉信号，以指示使用中的装置的方位正确或不正确，如果装置没有连接到pda、计算机、移动电话等，则根据使用者对装置的定位来指示方位是好还是不好。在又一实施例中，吸入检测和监控护套被制造为单独的可拆卸装置，包括板载电子设备，板载电子设备包括可检测信号并能够存储、传输或显示信号的一个或多个微处理器、无线收发器、a/d转换器、传感器。在该实施例中，软件应用程序(app)可以在无线装置(诸如智能电话和/或平板电脑)上使用，而不是在台式或膝上型计算机上使用。该应用程序可提供显示吸入器的3d模型的图形界面。吸入器的3d模型可以提供关于吸入器的空间方位的反馈。例如，如果使用者在吸入期间以不正确的角度握住吸入器，则通过屏幕上3d吸入器模型的颜色变化(例如3d模型可显示为红色)，可以提醒使用者使用不当。吸入器的不当使用可导致给药过程中粉末成分的损失。替代地，电话/平板电脑应用程序发出的声音通过用视觉或听觉提醒使用者吸入器的方位不正确来指示吸入器的定位不合适。
在另一实施例中，吸入附属设备包括用于检测多个离散波长并包括离散波长测量通道的颜色传感器。颜色传感器可识别例如具有所使用的粉末剂量的胶囊的颜色或药筒的身份、药筒中的粉末量，并提供吸入器内排出粉末的质量。传感器可通过led灯、向使用者发出声音/通知或诸如振动的触觉反馈来提醒使用者注意这些参数。在一个实施例中，使用光谱传感器，其中传感器可检测离散或连续的波长，可通过算法操作来确定药筒或胶囊的特定颜色。使用这种类型的光谱传感器，可确定使用什么颜色的药筒并换算药筒内容物的剂量强度。药筒的剂量信息可用信号通知或传输给使用者以确认剂量，或者数据可存储在装置中以供随后使用时比较。此外，数据可通过人工智能算法进行分析，以进一步提高颜色检测的准确性。
在特定实施例中，吸入器附属设备包括光传感器，光传感器可以测量包括在可见光、红外透射(ir)和/或紫外(uv)能量中的环境光信号。这些信号可用于确定关于药筒使用以及通过吸入器的粉末流的信息。在一个实施例中，该设备被装备成检测从吸入器或吸入器部件发射的环境光，或者当发射被二级光源(包括从附属装置产生的闪光)增强时检测环境光。在该实施例中，从吸入器或吸入器部件发出的信号被增强，以改善光信号的精确检测。在环境或增强条件下从吸入器产生的信号是吸入器的吸入器部件的特征，包括带有剂量的药筒或胶囊(如果用颜色编码来表示特定的活性剂或剂量的量)。在一个实施例中，吸入器附属设备包括用于产生光的装置，该装置包括发光二极管(led)。
在一个实施例中，吸入器附属设备包括自动收集系统，当使用者开始吸入努力时，自动收集系统检测由压力传感器测量的吸入操作的开始。在该实施例中，压力传感器被配置成检测预定值的压差，并启动整个系统以自动运行。在某些实施例中，信号的自动收集也可在一段时间后自动关闭，这段时间可以预先设置在装置中。在本文的实施例中，数据捕获包括整个吸入操作和使用中的药筒的检测。在一个实施例中，当出现最小阈值时，自动测量受试者提供的吸入努力。
在另一实施例中，吸入器附属设备包括用于存储和传输与使用中的吸入器和药筒相关的数据(包括吸入操作和药筒剂量或使用参数以及粉末流特性)的系统，从而可分析该信息以优化受试者的使用模式和/或打瞌睡状况的治疗依从性。在该实施例中，吸入器附属设备监控受试者的使用和治疗剂量输送的一致性。在一个实施例中，由该设备获取的数据可存储在装置上，并传输到数字应用程序，在数字应用程序中可以对数据进行分析，以用于患者的最佳治疗效用。
在又一实施例中，可以使用诸如多普勒超声波传感器或“飞行时间”传感器的传感器来测量粉末的排放量。多普勒传感器可检测来自使用中的吸入器的粉末流的超声波衍射信号。超声波衍射信号可以提供来自吸入期间从吸入器排出的粉末量和/或吸入操作质量(使用者吸入的粉末量)的反馈，该反馈可以通过照明led、触觉反馈(例如：振动)或给使用者的听觉/通知反馈来提供。例如，外套或平板电脑中的led可以点亮持续红色led则提醒使用者更用力地吸入，或者点亮闪烁红色led则提醒使用者吸入更长时间，或者点亮绿色led则提醒使用者的正确吸入。另一个示例是在外套或平板电脑中使用触觉反馈，其中会有振动则提醒使用者更用力地吸入，或者有几个振动则提醒使用者吸入更长时间或者没有振动则指示正确的吸气。在另一个示例中，装置可以向使用者通知吸入的质量，以特别帮助视力受损者施用粉末。
在训练受试者正确使用吸入器以通过吸入输送有效剂量的粉末药物时，图23-24示出了新手受试者在独立使用如图20-22所示的吸入检测和监控设备之前进行的吸入操作的示例。出于训练目的，可使用空药筒或对照剂粉末，这样就不会浪费药物粉末剂量。来自移动电话的屏幕截图通过蓝牙收发器与吸入检测和监控设备220交互连接，其中显示了用于测量受试者的吸入努力的以秒为单位的时间测量的标准基线曲线(空白区域)(图23)。
图23是当装置220被启动且移动电话也被激活时移动电话显示器的屏幕截图，且移动电话的屏幕截图描绘了图形用户界面，其在吸入之前在曲线a上方的区域表示通过，在曲线a下方的区域表示失败。曲线a上方的区域被确定为从吸入器的多次测量中获得的数据的标准基线，其用图形示出了在单次吸入期间有效输送其粉末含量的吸入器阈值参数。当完全吸入达到阈值参数时，在图24中，a下方的区域显示为阴影线(也可使用颜色)，指示产生标准曲线上方的曲线b的使用者的吸入是正确的，并因此使用者的吸入对于有效输送吸入器中包含的粉末剂量是可接受的。
如果患者的吸入操作不当，则图25和图26描绘了两种不同的情况。图25是所获得的使用者吸入的屏幕截图，示出了由于使用者的努力落在标准曲线内，所以吸入在输送粉末剂量方面表现不佳。显示的标准曲线以视觉上的暗/红色显示，指示吸入失败。在这种情况下，使用者在规定的时间内吸入，但是努力的力度很弱。在训练该受试者时，指示使用者更用力地或者更多努力地吸入，直到使用者获得类似于图24所描绘的图形。图26是移动电话的屏幕截图，示出了使用者没有持续适当时间段的失败的吸入努力。在这种情况下，使用者最初的吸入是正确的，但是使用者不能在正确使用吸入器所需的时间内保持吸入努力。因此，在这种情况下使用者不能接受全部剂量的药物。随后，指示使用者在更长的时间内保持初始的强吸入努力，直到使用者可产生类似于图24所描绘的曲线，且该曲线高于吸入器的阈值参数。通过这种方式，吸入器使用者可在没有帮助的情况下正确地受到训练来使用他们的吸入器并自己给药。
图27和图28是说明使用中的吸入检测和监控装置的实施例的操作步骤的流程图。在图27中，与干粉吸入器一起使用的吸入器(诸如
在与糖尿病治疗结合使用的进一步实施例中，血糖仪可以集成到可拆卸的吸入检测和监控装置/护套中，其中护套可在用智能葡萄糖条和血液样本测量葡萄糖水平时确定受试者的葡萄糖水平，并最小化受试者在治疗方案中需要使用的设备的数量。智能葡萄糖条可与吸入检测和监控设备中的无线收发器通信，以确定之前的葡萄糖水平，从而确定患者降低根据从血液样本获得的信息计算的、患者的血糖水平所需的适当剂量。
在使用的可替代实施例中，如图28所示，训练受试者使用吸入器的步骤280-298与步骤250-274相似或相同，然而，该装置用不同的通信代码和可视显示信号构造和编程。在该实施例中，吸入检测和监控装置包括该装置固有的可替代装置视觉信号，该信号可以单独显示在该装置上，或者链接到移动电话或平板电脑。在吸入和执行步骤280-296后，在步骤297中，吸入参数用于评估吸入质量，随后298中由处理程序计算并显示对应于吸入质量的信号。在步骤299，智能电话/平板电脑上的图形界面显示可接受的吸入的图形。持续红色图形指示器表示不正确/不适当的吸入操作/努力，并指示使用者在随后的吸入301中更用力地吸入，直到实现持续绿色图形指示器显示，指示用于定量干粉给药的正确吸入努力。在步骤300中，如果图形界面指示器显示红色和绿色图形，则吸入努力不正确的/不适当，为了实现持续绿色图形显示，指示使用者吸入更长的时间。一旦使用者在几次试验后获得了持续绿色图形界面，使用者就正确地受到训练使用吸入器，且可拆卸的检测和感测装置被关闭而使用者可正确地受到训练以回家开始其给药方案。
在特定实施例中，吸入器附属设备可用于干粉吸入器，特别地，干粉吸入器具有单位剂量药筒和药物递送制剂，药物递送制剂包括例如二酮哌嗪(特别是延胡索酰基二酮哌嗪)和活性成分(诸如肽和蛋白质，包括内分泌激素，内分泌激素包括甲状旁腺激素、胰岛素、调酸素和胰高血糖素类肽1；普兰林肽或醋酸普兰林肽、烟碱、神经递质，包括大麻素、5-羟色胺、多巴胺、前列环素、阿片类激动剂和拮抗剂)。在一些实施例中，制剂中的活性成分包括一种或多种活性剂，其包括但不限于沙美特罗、肾上腺素、他克莫司、万古霉素、利奈唑胺、丝状胃泌素、芬太尼、大麻素(包括大麻二酚和四氢大麻酚(thc))或其衍生物；帕洛诺司琼、两性霉素b、磷酸二酯酶抑制剂(包括pde5抑制剂，例如西地那非、阿伐那非、伐地那非和他达拉非)；前列腺素、前列环素(包括曲前列素)、神经递质激动剂、神经递质拮抗剂(包括镇痛剂、阿片类镇痛剂(例如δ阿片类激动剂和拮抗剂、κ阿片类受体激动剂和拮抗剂、μ阿片类受体激动剂和拮抗剂))、烟碱、去甲肾上腺素-多巴胺再摄取抑制剂(ndri)和烟碱受体拮抗剂、烟碱乙酰胆碱受体激动剂、伐伦克林、金雀花碱、安非他酮、其衍生物、其药学上可接受的盐或其组合。
吸入器附属设备被设置为包括：主体，被配置为安装到吸入器上或与吸入器连接；微处理器，至少两个压力传感器，即第一压力传感器和第二压力传感器，第一压力传感器用于检测在所述吸入器周围的环境条件的信息；第二压力传感器用于检测所述吸入器在使用时产生的信号，和位于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间的压力平衡通道，其中所述第一压力传感器和所述第二压力传感器产生至少一个信号，每个信号在所述微处理器中被处理，产生定制的微处理器输出，并且其中，所述微处理器输出在使用者吸入的同时或之后在显示器上产生压差相对于时间的曲线。吸入器附属设备的特征在于，第一压力传感器和第二压力传感器是数字传感器，且第一压力传感器和第二压力传感器的输出是数字形式。
吸入器附属设备的特征可进一步在于，第二压力传感器是模拟传感器，且第二压力传感器的输出是模拟形式，并且其中，该设备进一步包括附加电路以调节、过滤、放大和/或转换传感器信号成为数字形式。
如上所述的吸入器附属设备，其中，所述第二压力传感器检测在吸入器流动路径中测量的压降，并且进一步其中，所述第二压力传感器检测大气压力。
如上所述的吸入器附属设备进一步包括光传感器，光传感器检测所述吸入器在环境条件下使用时发出的可见光或增强光信号。在该实施例中，吸入器附属设备进一步包括发光二极管。
如上所述的吸入器附属设备进一步包括：激光束、多普勒传感器、红外传感器或其他感测光束，其被配置成检测吸入器的部件、吸入器药筒或其他药物包装的特征曲线。在一个实施例中，与附属设备一起使用的吸入器包括干粉吸入器。在一些实施例中，如上所述的吸入器附属设备包括干粉吸入器，干粉吸入器包括药筒和干粉制剂，并且其中，干粉制剂包括二酮哌嗪和至少一种活性成分。
如上所述的吸入器附属设备，其中，所述压差传感器检测在所述吸入器中测量的压降，并且如果需要，绝对压力传感器与压差传感器结合使用以在识别压降之前针对大气条件进行调节。
如上所述的吸入器附属设备进一步包括一个或多个以下项：用于感测装入吸入器的吸入器药筒或其他药物包装的颜色的颜色检测传感器，用于读取药筒或装入吸入器的其他药物包装中的rfid标签的rfid读取器，以及能够识别在吸入器或吸入器药筒或其他药物包装上提供的字符、代码或文本信息的图像检测传感器。
如上所述的吸入器附属设备进一步包括无线收发器和电子板，从至少两个传感器接收的数据通过无线收发器传输到远程处理系统，并且其中，微处理器、传感器和无线收发器连接到电子板和/或设置在电子板上。在一个实施例中，吸入器附属设备进一步包括视觉指示器或显示器，以用于显示理想化的或预定的吸入参数和使用者实现/执行的吸入操作之间的差异。在一些实施例中，吸入器附属设备的特征在于使视觉指示器作为通过/失败、或绿色/红色指示器给使用者。在一些实施例中，如果成功实现吸入表现，则可使用与使用者通信的其他模式，例如通过远程智能装置中的图形或其他形式的显示。
还提供一种干粉吸入器监控和检测系统，包括：干粉吸入器；微处理器，无线收发器，和第一传感器和第二压力传感器，第一压力传感器用于检测所述吸入器的区域或部件中的压差信息；以及第二压力传感器用于检测吸入器在使用时产生的信号，并通过压力平衡通道与第一传感器通信；其中，所述第一传感器和第二压力传感器产生至少一个信号，每个信号在所述微处理器中被处理，产生定制的微处理器输出，并且其中，与吸入器类型的预定曲线值的图形相比，所述微处理器输出产生使用者执行的吸入操作的压力相对于时间的曲线特征的图形显示。干粉吸入器监控和检测系统可进一步包括远程处理系统，远程处理系统包括显示器、无线收发器和微处理器，微处理器被配置为以图形方式在显示器上报告通过或失败指示，包括指示对应于检测到的第一传感器信息的阈值和对应于第二传感器信号的使用者吸入数据。
在一个实施例中，干粉吸入器监控和检测系统进一步包括可拆卸的吸入器附属设备，吸入器附属设备包括用于安装到吸入器上或与吸入器连接的主体，主体上设置有微处理器、无线收发器和传感器。
还提供了一种监控和检测对吸入器使用者的训练有价值的准确数据的方法，包括：显示将药物装入吸入器的指令；读取与药物或吸入器信息相关的药物数据，并将数据与相应的阈值相关联；显示开始吸入操作的指令；识别使用者吸入期间的压差数据；确定使用者是否通过或未通过吸入操作，吸入操作与达到或超过该阈值或者未达到该阈值相关联。在一个实施例中，方法进一步包括传输和显示使用者是否通过吸入操作或未通过吸入操作的指示的步骤，其中传输和显示步骤包括在诸如智能电话、平板电脑、计算机或其他支持无线电的装置的处理系统上显示；以及传输和显示步骤包括通过无线传输将药物数据和压差数据传输到处理系统，并在所述系统上显示压力相对于时间的曲线以及对应于药物数据的阈值。在一些实施例中，对应的阈值是对减去背景噪声之后的吸入器类型所设定的预定值。
示例1
使用集成式训练装置
一名60岁的i型糖尿病患者被指示接受吸入胰岛素进行膳食治疗，胰岛素由干粉吸入系统提供，因为她的血红蛋白a1c升高并被认为失控。患者使用胰岛素泵进行基础胰岛素注射。使用如图1所示的具有如图3-5所示的可拆卸吸入附属设备的装置无线训练患者进行吸入。给予患者该装置并要求患者在使用可包括或不包括药物的训练装置时进行快速深呼吸。
吸入设备上的压力传感器用于检测吸入期间的压降，并将数据传输到具有相关应用程序的带蓝牙的平板电脑。颜色检测传感器检测药筒(有物质或是空的)的颜色且数据用于识别最小吸入压力的阈值区域。数据收集在具有可从装置读取无线信号的编程应用程序的平板电脑上，且患者能够在显示屏上实时查看数据。患者的第一次吸入尝试太慢，且在屏幕上指示为进入图12的红色“不可接受区域”(b区域)。指示患者进行另一次快速呼吸，比先前的尝试稍快且更深。在吸入完成后，图形显示患者的吸入操作是可接受的且完全在图12的图形的可接受区域(c区域)中。在对训练感到舒适后，患者能清楚地使用装有药物的类似的吸入器装置。
给患者开出一种类似于图1所示类型的干粉吸入器和装有各种剂量的可吸入胰岛素以用于治疗患者的糖尿病的药筒。在开出吸入胰岛素处方六个月后，患者的糖尿病被诊断为得到控制。
示例2
使用可附接的/可拆卸的训练装置：一名59岁的ii型糖尿病患者被指导从干粉吸入系统接受吸入胰岛素。出于方便的原因，病人要求使用吸入系统。使用如图1所示的装置无线训练患者进行吸入。给予患者图1的装置，该装置配备有类似于图3-5的可附接的吸入器设备，并要求患者在使用训练装置时进行快速深呼吸。图23、图24、图25和图26示出了由受试者执行的吸入操作的示例，并且该示例如上所述。
压力和颜色识别数据收集在移动电话上，患者能够在显示屏上实时查看数据。患者的第一次尝试是可接受的，如阈值相对于吸入数据的图形所指示的，或者通过软件的结果直观地指示。在对训练感到舒适后，患者能清楚地使用该装置。
患者可附接的传感器从干粉吸入器中移除。给予患者干粉吸入器和装有可吸入胰岛素以用于治疗患者的糖尿病的药筒。在开出吸入胰岛素处方六个月后，患者的糖尿病被诊断为得到控制，患者对装置的巨大便利性给予了评价。
前面的公开内容是说明性的实施例。本领域技术人员应该理解，本文公开的技术阐明了在本公开的实践中运行良好的代表性技术。然而，根据本公开，本领域技术人员应该理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对所公开的具体实施例进行许多改变，且仍然获得相似或类似的结果。
除非另有说明，否则说明书和权利要求中使用的表示成分数量、性质(诸如分子量、反应条件等)的所有数字都应理解为在所有情况下都用术语“约”来修饰。因此，除非有相反指示，否则在说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是近似值，其可以根据寻求获得的期望性质而变化。至少，并不是试图将等同原则的应用限制到权利要求的范围，每个数值参数至少应该根据所报告的有效数字的数量并通过应用普通的舍入技术来解释。尽管阐述所公开的实施例的宽泛范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体示例中阐述的数值被尽可能精确地报告。然而，任何数值本身都包含一定的误差，这些误差必然是由各自测试测量中出现的标准偏差引起的。
在描述所公开的实施例的内容中(尤其是在所附权利要求的上下文中)使用的单数术语和类似的指代物应被解释为涵盖单数和复数，除非本文中另有说明或者与上下文明显矛盾。本文的数值范围的叙述仅旨在用作单独引用落入该范围内的每个单独数值的速记方法。除非本文中另有说明，否则每个单独的值都被并入说明书中，如同其在本文中被单独引用一样。本文描述的所有方法可以以任何合适的顺序执行，除非本文中另有说明或者与上下文明显矛盾。本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明所公开的实施例，而不构成对以其他方式要求保护的实施例的范围的限制。说明书中的任何语言都不应被解释为指示对所公开和预期的实施例的实践来说是必要的任何未要求保护的元素。
本文公开的具体实施例可以使用由语言组成或基本上由语言组成的权利要求来进一步限制。当在权利要求中使用时，无论是提交的还是根据修改添加的，过渡术语“由...组成”排除权利要求中未指定的任何元素、步骤或成分。过渡术语“基本上由...组成”将权利要求的范围限制为特定的材料或步骤，以及对基本和新颖特征没有实质性影响的材料或步骤。如此要求保护的实施例在本文被固有地或明确地描述和实现。
本文公开的可替代元件或实施例的分组不应被解释为限制。每个组成员可以单独地或者与该组的其他成员或本文中发现的其他元件的任何组合来引用和要求保护。预期出于方便和/或可专利性的原因，组的一个或多个成员可以被包括在组中或从组中删除。当任何这样的包含或删除发生时，说明书被认为包含修改后的组，从而满足在所附权利要求中使用的所有马库什组的书面描述。
本文描述了某些实施例，包括本公开的作者已知的用于实施所公开和预期的实施例的最佳模式。当然，在阅读了前面的描述后，对这些描述的实施例的变化对于本领域普通技术人员来说将变得显而易见。作者期望熟练的技术人员适当地采用这种变化，且作者打算以不同于本文具体描述的方式来实践所公开和预期的实施例。因此，当前公开和预期的实施例包括适用法律允许的、所附权利要求中列举的主题的所有修改和等同物。此外，上述元件在其所有可能的变型中的任何组合都包括在本公开中，除非本文中另有说明或者与上下文明显矛盾。
此外，在整个说明书中，大量参考了专利和印刷出版物。上述引用的参考文献和印刷出版物中的每一个都单独通过引用整体并入本文。
最后，应当理解，本文所公开和预期的实施例是对构思的发明的原理的说明。可以采用的其他修改在本公开的范围内。因此，作为示例而非限制，根据本文的教导，可以使用替代配置。因此，所公开的实施例不限于所示出和描述的精确情况。
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