药物喷射设备及其控制方法

专利名称：药物喷射设备及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种药物喷射设备及其控制方法，所述药物喷射设备构造成使得使用 者可以在携带该药物喷射设备时使用该药物喷射设备，并且可以用于使使用者吸入药物的 吸入设备以及类似物。
背景技术：
为了使诸如吸入器的药物喷射设备所喷射的药物到达目标部位，喷射液滴直径和 使用者的呼吸动作成为重要的因素。至于喷射液滴直径和呼吸动作，各自根据药物到达的 部位有合适条件。因而，在吸入治疗中，其治疗效果取决于使用者如何吸入。在PCT国际申请Νο.ΗΙΟ-507096的日本公布中，说明了可以通过在预定的吸入流 速和吸入量的范围内喷射雾化的药物而实现具有较高的肺沉积率和较好的效率的吸入。在 PCT国际申请Νο.ΗΙΟ-507096的日本公布中公开的吸入设备可以被控制成使得当使用者的 吸入流速达到预定值时开始喷射药物，并且当使用者的吸入流速达到某一预定的吸入量时 停止喷射药物。另外，在PCT国际申请No. 2006-506151的日本公布中，公开了一种记录使用者的 吸入模式并且根据该模式喷雾的技术，该技术作为以适当的吸入分布(profile)吸入液滴 的手段。根据该技术，通过事先测量使用者的呼吸模式并且在吸入器中记录信息，喷雾能以 脉冲的方式与呼吸同步。另一方面，已经开发了这样的吸入设备，即，所述吸入设备使药物的微小液滴沿着 空气流路径喷射，经由咬嘴吸入的空气流动通过所述路径，从而利用喷墨系统的喷射原理 让使用者吸入液滴(参见日本专利申请特开No. 2004-283245)。这些吸入设备具有能够以 相等的微粒直径精确地喷射预定量药物的优点。在以上提及的背景技术中说明的吸入设备中，即使在喷雾开始时的吸入参数是适 当的，随后的吸入操作也可能是不合适的。然而，不能期望使用者每次执行同样的吸入操 作，并且当药物仅在实现适当的吸入分布时释放药物时，不能保证通过一次吸入就可施用 整个剂量。例如，当在吸入的中间使用者因为某一原因而停止吸入时，药物的喷射量没有达 到所述剂量的可能性较高。这样，在传统的吸入设备中，由于不能掌握使用者是否安全地吸入了一剂药物，所 以不能说可以执行定量控制。

发明内容
本发明的目的是，在根据使用者的吸入动作而喷射药物的药物喷射设备中，提供 一种药物喷射设备及其控制方法，所述药物喷射设备可以与使用者的吸入操作无关地以设 定的剂量安全地给使用者施药。本发明涉及一种药物喷射设备，其喷射药物以给使用者施药，其特征在于，所述药 物喷射设备包括
药物喷射单元，其具有产生用于喷射药物的能量的元件；驱动控制单元，其控制元件的驱动开始和驱动停止；和喷射量判定单元，其在元件执行驱动停止之后判定从药物喷射单元喷射的药物的 总量，当由喷射量判定单元所判定出的药物的总量没有达到设定的喷射量时，驱动控制单 元使元件能够执行驱动，从而喷射从设定的喷射量与药物的总量之间的差所计算出的药物的量。药物喷射设备可以包括驱动条件判定单元，其判定元件执行从设定的喷射量与药 物的总量之间的差所计算出的药物的量的喷射的驱动条件。药物喷射设备可以包括用于检测使用者的吸入的传感器，并且驱动控制单元基于 来自传感器的输出信号而控制元件的驱动开始和驱动停止。药物喷射设备可以包括显示器单元，在所述显示器单元中，显示了由喷射量判定 单元所判定出的药物的总量是否达到设定的喷射量的判定结果。元件可以是给药物提供热能的电热换能器。喷射量判定单元可以基于电热换能器的驱动条件判定喷射量。本发明涉及一种药物喷射设备的控制方法，所述药物喷射设备喷射药物以给使用 者施药，其特征在于，所述控制方法包括开始药物的喷射；停止该药物的喷射；判定从药物的喷射开始到喷射停止所喷射的药物的总量；判断该总量是否达到设定的喷射量；以及当判断出药物的总量没有达到设定的喷射量时，使药物喷射设备能够喷射从设定 的喷射量与药物的总量之间的差所计算出的药物的量。控制方法可以包括判定用于喷射从设定的喷射量与药物的总量之间的差所计算 出的药物的量的喷射条件。药物喷射设备可以通过检测使用者的吸入而开始药物的喷射，并且可以基于使用 者的随后的吸入条件而停止药物的喷射。根据本发明的药物喷射设备，即使在一次吸入中所喷射的药物的量没有达到事先 在设备中设定为一个剂量的喷射量时，也可以喷射欠缺的喷射量。因此，使用者可以吸入设 定的剂量。本发明的其它特征和优点将从以下参照附图的说明而变得明显，贯穿附图，其中 相同的附图标记表示相同的或类似的部件。


图1是示出喷射药物以给使用者施药的本发明的药物喷射设备的概念上的构造 的视图；图2A、2B、2C和2D是示出当使用者执行适当的吸入时在药物的喷射周期与使用者 的吸入之间的关系的图表；图3A、3B、3C和3D是示出当使用者的吸入较弱并且设定的药物的喷射量不能在一 次吸入中被喷射时在药物的喷射周期与使用者的吸入之间的关系的图表；
图4A、4B、4C和4D是示出当使用者的吸入速率过强并且超过适当的吸入速率的上 限时在药物的喷射周期与使用者的吸入之间的关系的图表；图5是示出本发明的药物喷射设备的控制方法的示例的流程图；图6是示出吸入器100的外观的透视图，所述吸入器100是本发明的药物喷射设 备的示例并且使使用者吸入药物；图7示出其中图6中的吸入器中的舱盖18打开的状态；图8是其中喷射头部单元107和药罐108成一体的盒101的透视图；图9是其中图8中的帽21保护喷射头部8的状态的原理剖视图；图10是其中图9中的药罐108被推到喷射头部单元107中的状态的剖视图，并且 使药罐108和喷射头部单元107 二者连通；图11是示出喷射操作周期和喷射量之间的关系的图表；图12是示出喷射频率和喷射量之间的关系的图表；图13是第二示例中的药盒101的连接之前的剖视图；图14是第二示例中的药盒101的连接之后的剖视图；图15是示出研究药罐108中的压力和喷射量之间的关系的实验结果的图表；以及图16A和16B包括第三示例中的药盒101的剖视图。
具体实施例方式现在将参照附图详细地说明本发明的优选实施例。另外，相同的附图标记基本上表示相同的部件，并且将省略它们的说明。(药物喷射设备)图1中示出喷射药物以给使用者施药的本发明的药物喷射设备的概念上的构造。 产生用于喷射药物的能量的元件布置在喷射头部107中，所述喷射头部107是药物喷射单 元，并且当所述元件通过头部驱动电路104驱动时，药物从喷射口喷射。适当的是容纳有待 喷射的药物的药罐108连接到喷射头部107，并且喷射头部107和药罐108成一体以构造药 盒101。这种一体式的盒能可拆卸地附装到药物喷射设备。适当的是CPU 103包括至少存 储器103a、驱动条件判定单元103b和驱动控制单元103c，所述CPU 103是控制整个设备的 控制单元。在存储器103a中存储有整个设备的许多设定，并且尤其，存储有使用者的剂量 和类似设定。以下，使用者的剂量可以称为“设定的喷射量”。驱动控制单元103c发送命令 到头部驱动电路104以执行喷射能量产生元件的驱动开始和驱动停止，即，喷射头部107的 驱动控制。从吸入和喷射同步的角度来说，适当的实施例是，基于来自检测使用者的吸入的 传感器102的输出信号执行元件的驱动开始和驱动停止，即，药物的喷射开始和喷射停止 的控制。作为其它的实施例，可以涉及通过使用者的按钮操作或类似操作而开始喷射，并且 在喷射执行了预定的时间之后停止喷射。该具体的时间可以事先根据使用者的吸入时间和 类似参数被设定为适当的值。当通过吸入检测传感器102检测到使用者的吸入时，输出信号被发送到CPU 103， 通过驱动控制单元103c开启喷射头部107的驱动，并且喷射药物。另外，当通过吸入检测传 感器102判定使用者的吸入结束时，或者当通过吸入检测传感器102判定使用者的吸入没 有处于适当的吸入状态时，通过驱动控制单元103c停止喷射头部107的驱动，并且药物的
5喷射结束。这里，通过作为喷射量判定单元的喷射量识别单元105判定在周期中喷射的药 物的总量。然后，通过由喷射量识别单元105所判定出的药物的总量与存储器103a中所记 录的设定的喷射量相比较，判断喷射的药物的总量是否达到设定的喷射量。当喷射的药物 的总量没有达到设定的喷射量时，能够再次通过驱动控制单元103c驱动喷射头部107，从 而喷射基于与设定的喷射量的差所计算出的药物的量。虽然适当的是这里所计算出的量是 其自身与设定的喷射量和喷射的药物总量之间的差相对应的量，但是本发明不限于此。例 如，就诸如类固醇的不必控制精确量的药物而言，也可想到的是稍超过以上提及的差来施 用该药物。本发明的本质是基于一次喷射中的喷射量与事先设定的喷射量之间的差而执行 第二次喷射。甚至当不能通过一次吸入吸入剂量(设定的喷射量)时，也可以执行与设定 的喷射量相同或者几乎相同的喷射量。这样，当执行第二次喷射时，作为判定单元的驱动条件判定单元103b可以对喷射 头部107的驱动条件进行判定，以用于喷射基于与设定的喷射量的差所计算出的药物的 量。然后，根据所判定的驱动条件，可以通过使喷射头部107能够被驱动控制单元103c驱动 而执行喷射与设定的喷射量相同的量。即使当喷射量识别单元105不能掌握在喷射中就地 的药物喷射量时，通过提前判定用于获得预定喷射量的喷射条件以及根据这些条件执行驱 动，也可以判定预定量的喷射完成。另外，喷射量识别单元105根据实施例布置在CPU 103 中。这里，第二次和随后的喷射可以自动地执行或者可以通过使用者的切换按压而执 行。当自动地执行时，可以基于吸入检测传感器102的输出信号而执行。药物喷射设备的主体可以具有诸如IXD显示器的显示器单元106，并且在该显示 器单元106中可以显示对是否达到设定的喷射量的判定结果以及类似参数。这里，药物喷射单元(喷射头部)107具有两个或更多个喷射口，和设定成与喷射 口有一对一、一对多和多对一关系的任意的喷射能量产生元件。可以将给药物提供热能的 电热换能器或者给药物提供机械能的机电换能器作为示例。即，作为药物的喷射方法，可以 将使用电热换能器给药物提供热能并且喷射药物的方法(热喷射系统)和使用给药物提供 机械能的机电换能器(例如，压电元件)的振荡压力而喷射药物的方法(压电喷射系统) 作为示例。这些系统可以称为喷墨系统。可根据药物的类型或类似物选择喷射方法。当使用热喷射系统时，关于每个喷射头部，可以提高喷射口的孔口、用于喷射的热 脉冲的热量和作为电热换能器的微型加热器的尺寸准确度和可重复性。因而，可以获得较 窄的液滴直径分布。另外，头部制造成本较低，并且对需要频繁地更换头部的较小设备的适 用性也较高。因此，当药物喷射设备要求具有可携带性或者便利性时，尤其可以采用热喷射 类型的喷射原理。这里，将举例说明用于任意地控制药物的喷射量的驱动条件的判定方法。首先，可 通过改变当药物喷射时的喷射操作周期而改变喷射量。这里，在本说明书中，“喷射操作周 期”或者“喷射周期”意思是在连续地给出一系列脉冲的情况下从给喷射能量产生元件提供 第一个脉冲开始到给出最后一个脉冲完成为止的时间，即，当供给用于喷射能量产生的脉 冲串时的一系列周期。可以通过使喷射操作周期变长而增大药物喷射量。另外，还可以通 过改变喷射能量产生元件的喷射频率而不是改变喷射操作周期来改变喷射量。这里，“喷射 频率”等同于每单位时间给喷射能量产生元件提供的用于喷射药物的脉冲信号的数量。喷
6射频率可以称为驱动频率。另外，可以通过结合这两种方法而改变用于获得必要剂量的药物喷射量。作为用于本发明的吸入检测传感器，可以将布置在空气流路径中的压力传感器作 为示例。通过压力传感器检测由于使用者的吸入而在空气流路径中产生的压力变化(负压 波动)，可以掌握吸入状况，例如使用者的吸入开始以及随后的吸入强度。除此之外，可以使 用测量空气流动路径中气体流量的普通的流量传感器。用于本发明的药物的概念不但包括诸如显示出药理和生理效果的药类化合物，而 且包括除了药类化合物以外的、用于诱人的口味或者诱人的气味的复合物、染料、色素和类 似物。于是，药物是液体还是粉末是无关紧要的。另外，用于本发明的药物流体意思是药液或者包含药物的液体介质。药物流体中 可以包括任意的添加剂。溶解、分散、乳化、悬浮以及浆状中的任一种可以足以作为液体的 药物状态，并且当在液体中均勻时更好。当使用药液作为药物时，适当的是液体的主要介质是纯净水或者有机溶剂，并且 考虑到药液被施加到活体中，适当的是纯净水是主要介质。(操作模式)药物喷射设备的一次喷射操作周期取决于使用者的吸入条件，所述药物喷射设备 是本发明的适当的实施例并且具有吸入检测传感器102。在这种情况下，尤其，在一次喷射 操作周期中喷射的药物的总量可能没有达到事先设定为一个剂量的喷射量。以下将具体地 说明本发明的药物喷射设备的控制方法，虽然吸入被分成多次，但是所述药物喷射设备也 可以在该情况下安全地喷射设定的喷射量。图2A至4D中示出被认为是药物喷射周期和使用者的吸入之间的关系的图形。图 2A、3A和4A示出使用者的吸入速率(吸入强度)的变化，所述使用者的吸入速率可通过吸 入检测传感器直接测量。这些变化也称为“吸入分布”。图2B、3B和4B是从吸入开始的吸 入量的时间序列变化，并且分别成为在图2A、3A和4A示出的吸入分布的时间积分值。图 2C、3C和4C示出当给喷射能量产生元件提供脉冲时的周期。由阴影示出的周期是喷射周 期。图2D、3D和4D示出每次的药物的喷射总量。横轴是在各种情况下的时间。图2A至2D示出使用者执行适当的吸入的情况。仅在使用者的吸入流速处于由图 2A中的虚线所示出的预定吸入流速内的范围内执行药物的喷射。当使用者开始吸入并且 检测预定的吸入流速时，通过驱动控制单元103c开始喷射。在吸入流速保持在适当的范围 内的同时，当在没有停止喷射的情况下喷射量达到设定的喷射量Vt时结束喷射。在该情况 下，可以在一次吸入中喷射设定的喷射量。图3A至3D是使用者的吸入较弱并且设定的喷射量不能在一次吸入中喷射的情况 的图表。由于在喷射设定的量之前吸入速率是在预定的范围的下限以下，所以停止喷射。 通过喷射量识别单元105判定喷射的药物的总量Vt，并且在下一次吸入时喷射剩余的剂量 Vr ( = V1-Vt)。通过驱动条件判定单元103b判定用于喷射的元件的驱动条件。即使当在第二次吸入中根据所判定的驱动条件而执行喷射时，由于仅在上述的适 当的范围内执行喷射，可想到的是，即使在第二次吸入中喷射量也可能没有达到设定的喷 射量。在该情况下，计算再次喷射的药物的总量，并且将加上第一次吸入时喷射的药物总量 所得到的量与设定的喷射量相比较。然后，再次判定驱动条件，从而喷射与设定的喷射量的差相对应的药物量。该操作重复，直到喷射的药物总量达到设定的喷射量为止。图4A至4D是当使用者的吸入速率太强并且超过适当的吸入速率的上限时的图 表。虽然吸入速率进入适当的界限并且已经开始喷射，但是因为超过上限而停止喷射。此 后，虽然在吸入操作的后半部分再一次处于适当的界限内，但此时也不喷射药物。这是因 为显然由于使用者的一次吸入量已经接近于饱和，所以肺沉积效率在吸入的后半部分中下 降。与图3A至3D的情况类似，计算喷射的药物总量和设定的喷射量之间的差，并且促使使 用者执行下一次吸入。然后，类似地，根据吸入执行喷射，直到喷射量达到设定的喷射量为 止。虽然适当的吸入速率范围是大约0. lL/s至1. OL/s，并且是对于成年人来说，但吸 入速率范围也会根据个体差异、疾病、条件和类似因素而改变。作为用于判定喷射周期的吸入条件的呼吸参数，除了以上提及的吸入速率以外， 可以使用吸入量。“吸入速率”意思是在空气流路径中产生的空气流的速度，并且其基于经 过吸入检测单元中的给定点的空气的速度而计算。“吸入量”是通过对吸入速率数据进行时 间积分所计算出的吸入的空气的量。适当的吸入条件根据待使用的药物而不同。根据使药物起作用的呼吸器官的部 位，设定适于它们的适当的液滴直径、微粒尺寸分布以及吸入条件。如果待吸入的药物是支气管扩张剂，则由于待施加药物的部位是支气管，药物最 好不要到达肺泡。虽然最优的条件也依据使用者的身体和生理特征，但是已经证实通常最 好使液滴具有某一微粒尺寸分布而且不增大吸入流速以及不增加吸入量。另外，在给整个身体定量供给如胰岛素的情况下，最好避免药物沉积在支气管中 并且最好使液滴到达肺泡。而且此时，虽然最优的条件也依据使用者的身体和生理特征，但 是已经证实通常最好使液滴的直径在1 μ m至5 μ m，使微粒尺寸分布较陡，使吸入流速变得 较小，并且增加吸入量。吸入条件的设定被设定成使得当吸入速率在某一范围内时喷射标志(FLG)可以 变成ON。此外，有利的是从对吸入速率的时间积分得到吸入量，并且将相对于事先测量的使 用者的最大吸气量(IC)的比率增加到所述吸入条件。通过在该条件中添加吸入量，可以在 用待吸入的空气填充肺之前将喷雾的药物输送到肺。期望的是基于使用的药物和对使用者的呼吸分布的分析确定实际的吸入条件的 设定。常规肺功能测试的数据用于呼吸分布的分析，并且设定吸入条件。这种吸入条件数 据可以记录在主体内的记录介质上，或者使用者可以将这种吸入条件数据作为外存储器来 存储。(设备驱动的流程图)在图5中示出本发明的药物喷射设备的控制方法的示例的流程图。首先，当设备 的电源通过使用者推压电力按钮的操作或者类似操作而启动时，药物喷射设备执行最初 设定(S001)。具体地，确定设定的喷射量Vt是否在存储器103a中设定为一个剂量，并且 在从喷射开始的时间t处对喷射总量Vt的计数被复位为零。另外，错误检测被复位。CPU 103监测来自吸入检测传感器102的输出信号，并且确定吸入条件是否落入预定的范围内 (S002)。当使用者开始吸入并且吸入条件落入预定的范围内时，通过驱动控制单元103c开 始喷射头部107的驱动，并且开始药物的喷射(S003)。当吸入条件没有落入预定的范围内时，继续等待喷射启动。在喷射期间判定当时药物的喷射量Vt是否已经达到设定的喷射量VT(S004)。以 下将举例说明执行该判定的方法。首先，可以通过喷射量识别单元105就地判定喷射量Vt。在该情况下，可以直接判 定是否达到设定的喷射量VT。接下来，由于确定了用于喷射设定的喷射量Vt的喷射条件， 所以可以根据喷射条件判定喷射是否已经完成。当通过该判定而知道Vt达到Vt时，喷射结束(S006)。在该喷射期间，还基于吸入 检测传感器102的输出信号而连续地监测吸入条件是否落入预定的范围内(S005)。当吸入 条件落入预定的范围内时，喷射持续地进行。当吸入条件是在预定的范围之外时，即使喷射 量还没有达到Vt，也结束喷射(S006)。当喷射结束时，执行错误判定(S007)。这里，不但执 行喷射量是否已经达到Vt的判定，而且执行例如作为喷射能量产生元件的小型加热器的温 度和阻力是否指示异常值以及是否已经不正常地执行喷射的判定。当没有错误时，电源关 闭，正如已经完成预定的喷射量那样，并且操作结束。当有错误时，程序切换到S008。当有 除了喷射量(N)方面的错误以外的错误时，在显示器板块106上显示错误的内容，并且向使 用者给出这些错误的警告(S009)。在喷射量方面的错误的情况下，示出剩余的剂量VJ = V1-Vt)，并且促使使用者第二次吸入。另外，根据需要通过驱动条件判定单元103b计算在喷 射t时的喷射条件(S010)。喷射量Vt的计数器被复位为零，并且第二次喷射中的设定的 喷射量Vt被设定成剩余的剂量Vp错误检测被复位(S011)。以下重复以上提及的流程，直 到完全喷射出设定的喷射量为止。(喷射量识别单元)作为用于本发明的用于判定喷射量的装置，当喷墨的喷射原理用于药物喷射单元 时，可以从给定的脉冲的数量(以下，称为喷射射出数量)和液滴直径来计算喷射量。由于 取决于喷射口(喷嘴)的直径，因而可以把液滴直径设定为事先设定的常数，并且可以从喷 射条件计算喷射射出数量。在该计算方法中，即使在一次吸入期间在喷射条件改变的情况 下执行喷射，也可以准确地掌握其喷射量。另外，当药罐108的容量根据内部药物的量改变时，还可以通过检测容量变化而 掌握喷射的量。至于容量变化，可以涉及一种通过诸如光学类型的或者超声波类型的距离 传感器检测构成药罐108的一部分的可运动壁的位移的方法。另外，由于可以通过在喷射 头部107和药罐108之间安装液体流量传感器而测量被供给到喷射头部107的液体量，所 以也可以从该值获得喷射量。此外，在除了喷射头部107的喷射口以外药罐108是与外部空气隔离的气密性容 器且在喷射期间不必改变药罐的容量的情况下，可以通过测量在药罐中出现的与喷射量相 对应的压力变化而获得喷射量。例如，可以使用测量药罐的内部压力的压力传感器。这些喷射量识别单元可以独立地使用，或者可以结合地使用。(实施例1)图6是示出吸入器100的外观的透视图，所述吸入器100是本发明的药物喷射设 备的示例并且使使用者吸入药物。主体护层由外壳17和舱盖18形成。附图标记40指示 舱盖的锁定释放按钮。采用这样的构造，即，所述构造为钩部部分19(图7)通过与被弹簧 供能的锁定释放按钮40 —体地操作的钩部保持轴捕获，所述钩部部分19设置成使得舱盖
918在使用中不会打开。该构造被构造成使得当舱盖18被打开时，可以通过推压释放按钮 40而释放对钩部的捕获，并且可以通过沿着舱盖18打开的方向被供能的未示出的弹簧的 力而打开舱盖18。用于显示剂量、时间、错误和类似参数的显示器单元106设置在舱盖18 中。另外，设置有用于使使用者执行设定的菜单切换按钮U、作为设定按钮的上按钮12和 下按钮13以及确定按钮14。图7示出其中图6中的吸入器中的舱盖18打开的状态。当舱盖18打开时，可以 看到喷射头部单元107和药罐108，所述喷射头部单元107是可从设备本体拆卸的药物喷射 单元，所述药罐108是药物容纳单元。喷射头部单元107朝向空气流路径7喷射药物。虽 然在图6中示出空气流路径7，但是在图7中通过盖31隐藏了空气流路径7的一部分。通 过从入口(咬嘴)20吸入空气，使用者可以吸入喷射到空气流路径7中的药物。在该实施 例中，入口 20和空气流路径7成一体。入口 20每次吸入后被扔掉，或者在吸入后被清洁以 被再次使用。当药罐108中的药物的量小于设定的喷射量时，喷射头部单元107和药罐108 将被更换掉。例如，由于在主体中准备了对喷射量计数的功能，并且可通过该喷射量计数功 能计算剩余的量，可行的是执行更换时间的通知以促使使用者更换，或者不执行喷射直到 完成更换为止。附图标记31指示驱动单元保护盖，其用于使使用者不容易碰触到吸入器的 内部机构。在驱动单元保护盖31的背部中，安装有电路板和多种控制电路，固定有诸如马 达的驱动机构、诸如传感器的检测单元、电池以及类似物，在所述电路板上有布置在设备本 体内的CPU 103、ROM、RAM或类似物。在图8中示出喷射头部单元107和药罐108成一体而形成的盒101的透视图。布 置有头部保护帽21，所述头部保护帽21具有药物流体吸收体，从而接触到喷射头部8的喷 射口表面，以用于防止喷射口变形的目的或者防止喷射口被弄脏的目的。头部保护帽21释 放喷射头部8，从而在药物喷射时能够将药物从喷射口喷射到空气流路径7。图8中示出释 放状态。喷射头部单元107主要由壳体39构造，并且喷射头部8是在打印机领域中众所周 知的热喷墨式喷射头部。在喷射头部8的喷射口表面的周边中有框架24，所述框架24在保 护时接触到帽21并且由橡胶制成。在壳体39的未示出的表面上布置有用于供给电力的电 连接构件(接触销)，以用于使设置在喷射头部8中的加热器从设置在主体中的电源产生热 能。图9是帽21保护图8中的喷射头部8的状态的原理剖视图。在壳体39中，有空 心针体38，药物流体通道42设置成连接到该空心针体38，并且药物流体被供给到喷射头部 8。药罐108主要由玻璃容器33构造以用于容纳药物。在玻璃容器33的顶端处，固定的橡 胶止动器36通过玻璃容器33以及由铝制成的嵌缝金属配件37压制。然后，在玻璃容器33 的后边缘侧，设置有可运动的橡胶止动件34，并且可运动的橡胶止动件34将运动了由于从 玻璃容器33中的喷射而减少的药物32的量。通过该构造维持药剂容器33的密封特性，并 且药物32的变性和浓度变化将被抑制到最小。在可运动的橡胶止动件34中，设置有连接 节点45，该连接节点45具有使所述橡胶止动件34正向运动的主体侧柱塞。图10是图9中的药罐108被推到喷射头部单元107中的状态的剖视图，并且使药 罐108和喷射头部单元107 二者连通。该图示出如下的状态，S卩，在该状态中空心针体38穿 透固定的橡胶止动件36，形成药物通道42，并且药罐108中的药物流入喷射头部8中。通
10过在喷射头部单元的加热器、顶面部分以及喷射喷嘴中填充药物而能够喷射。通过推动可 运动的橡胶止动件34而执行药物32到喷射头部8的填充(图11)。在以上构造中，可以使用由喷射的液滴的数量计算的方法作为判定和掌握喷射量 的手段。公式1是基于喷墨系统的数字喷射的喷射量的操作表述。Vt = V1XnXfXtXA(公式 1)Vt 在时间t秒之后喷射的量V1 一个液滴的体积η 喷嘴的数量f:喷射频率t 喷射驱动时间A 校正值这里，校正值A是当施加一个驱动脉冲时，通过从一个喷嘴喷射的、除了主要液滴 以外的、被称为辅液滴(satellites)的液滴来校正体积的系数。在喷墨系统中，由于喷射 的液滴直径取决于喷嘴的直径，因此主要液滴的微粒直径是恒定的。另外，由于辅液滴的喷 射依据喷射条件也是恒定的，可以通过事先记录V1和A的值而准确地执行测量在t秒内喷 射的量。考虑到通过例如脉冲宽度和驱动电压影响辅液滴的喷射。“脉冲宽度”这里是在一 个脉冲信号应用中的应用时间。另外，“驱动电压”是给喷射能量产生元件提供的电压。由 于喷嘴数量η是喷射药物的孔的数量，用于喷射的数量被应用到公式1。待使用的喷嘴数量 可通过喷射条件改变。图11中的图表中示出喷射操作周期和喷射量之间的关系。实施这样的实验，即， 所述实验为去离子水以IOkHZ的喷射频率、5. 6 μ m的液滴直径、和2000个的喷嘴数量喷射， 并且测量在绘制的相应喷射周期中的喷射量。通过使用用于将液体供给到喷射头部的细管 (内径16 ιηιηφ )，测量由于喷射而减少的喷射的液体的长度，并且从这些结果计算体积 而判定喷射量。喷射量结果几乎与喷射操作周期成比例。当这些实验条件被应用到公式ι 时Vt = 4/3 ·Π · (2. 8)3Χ2000(个)X 10 (kHz) Xt (秒)X 1. 15. . . (1)这与图 11 中
的结果较好地一致。图12中的图表示出喷射频率和喷射量之间的关系。实施这样的实验，即，所述实 验为去离子水以1. 0秒的喷射时间、5. 6μπι的液滴直径、和2000个的喷嘴数量喷射，并且测 量在相应的喷射频率下的喷射量。喷射量结果几乎与喷射频率成比例。当这些实验条件被 类似地应用到公式1时Vt = 4/3 · Π · (2·8)3Χ2000(个)Xf(kHz) Χ1·0(秒)XL 15··· (2)这与图 12
中的结果较好地一致。这样，当使用喷墨系统的喷射原理时，可以从喷射条件计算预定的喷射周期中的 喷射总量。如果计算剩余的喷射量Vp则判定第二次喷射的喷射条件，但是当没有改变诸如 喷射频率的条件时，驱动条件判定单元103b判定，从而与第一次喷射中的喷射周期相比缩 短了该喷射周期。这样，当采用该实施例时，必要的是判定第二次喷射中的喷射条件。当适当的吸入速率的范围是0. lL/s至l.OL/s并且在IOmm2的截面积的空气 流路径部分中借助压力传感器执行检测时，以上提及的适当的范围可检测为-0. 12kPa至 _6kPa。(实施例2)接下来，将说明从药罐的内部压力变化判定喷射量的方法的实施例。虽然在该实 施例中吸入设备主体的外形与第一示例中的吸入设备主体的外形相同，但是该设备具有这 样的构造，即，所述构造为药盒101可以测量药罐108中的压力。图13和14中示出该实施 例中的药盒101的剖视图。图13示出连接之前的剖视图，并且图14示出连接之后的剖视 图。在喷射头部单元107内部，有空心针体38，药物流体通道42设置成连接到该空心 针体38，并且药物流体被供给到喷射头部8。药物流体通道42在中途沿着压力检测开口 23 的方向出现分支。压力检测开口 23连接有设置在吸入设备本体侧面中的压力传感器。在 压力检测开口 23中，布置有用于在主体附装之后在压力传感器连接时防止压力泄漏的密 封件(0型环)22。罐中的压力从分支的小孔通过上部分中的空间被传递到压力检测开口 23。该空间 的上部分(划分压力检测开口 23和该空间的表面)成为由柔性材料构成的膜，并且通过主 体侧中的压力传感器从由压力变化导致的膜位移来检测罐内部压力。药盒101的其它主要构造与第一示例的药盒的其它主要构造相同。在图15中的图表中示出研究药罐108中的压力和喷射量之间的关系的实验结果。 对于内部容量为2mL的罐，以3 μ m的液滴直径、IOkHz的喷射频率、和一秒的喷射时间来执 行喷射，并且喷射量为2 μ L/次。在喷射期间，可运动的橡胶止动件34固定成不运动。另 外，药罐108的内部是气密性容器，并且除了喷射头部8的喷射口以外与外部空气隔离。因 此，当药物流体从喷射口 8喷射时，与喷射量相对应，在容器中出现负压。虽然负压较小， 但是负压值和喷射量有几乎成比例的关系，但是当随着负压变大而喷射量渐渐减少且变 成-20kPa时，空气从喷射头部抽出，而不能执行喷射。在这些条件下，喷射量可以通过该方 法判定到40 μ 1的范围。因此，只要以上提及的罐内部压力与喷射量之间的关系被事先存储在吸入设备本 体中，就可以判定喷射量。(实施例3)图16Α和16Β中示出根据本发明的第三实施例的药盒101的剖视图。图16Α是喷 射的早期的状态的剖视图，并且图16Β是喷射推进并且药罐中的药物流体减少的状态的剖 视图。在该实施例中，可运动的橡胶止动件34在喷射期间在保持药罐中的负压恒定的情况 下通过活塞运动。在该情况下，由于橡胶止动件的运动量和药物流体的喷射量以一对一的 关系相对应，因此可以通过测量橡胶止动件的运动而判定喷射量。由于可运动的橡胶止动件34固定有铁芯45，并且设置在柱塞47的顶端处的磁体 46与铁芯45相互吸引，柱塞47和可运动的橡胶止动件34被固定。根据药物流体的喷射， 可运动的橡胶止动件34通过柱塞47运动。与可运动的橡胶止动件34相对地设置有位置传感器49，并且在磁体46的一部分 中设置有检测板48。通过使用位置传感器49读取可运动的橡胶止动件34的运动量，可以 准确地测量喷射量。因此，只要橡胶止动件的运动量和喷射量之间的关系被事先存储在吸入设备本体中，就可以判定喷射量。除了药物吸入以外，本发明的药物喷射设备可以用于多种应用。例如，还可以用于 芳香剂的喷雾式喷射设备、诸如尼古丁的奢侈品的吸入设备、以及类似设备。因而，本发明 的药物喷射设备可应用于需要特定的卫生喷射的多种应用。本发明不限于上述实施例，并且各种变化和修改能在本发明的精神和范围内作 出。因此，为了让公众知道本发明的范围，给出所附的权利要求。本申请要求2008年1月25提交的日本专利申请No. 2008-014458和2008年4月 11日提交的日本专利申请No. 2008-103554的优先权，这两个申请的全部内容通过参考包 含于此。
权利要求
一种药物喷射设备，其喷射药物以给使用者施药，其特征在于，所述药物喷射设备包括药物喷射单元，其具有产生用于喷射所述药物的能量的元件；驱动控制单元，其控制所述元件的驱动开始和驱动停止；和喷射量判定单元，其在所述元件执行驱动停止之后判定从所述药物喷射单元喷射的药物的总量，其中，当由所述喷射量判定单元所判定出的药物的总量没有达到设定的喷射量时，所述驱动控制单元使所述元件能够执行驱动，从而喷射从所述设定的喷射量与所述药物的总量之间的差所计算出的药物的量。
2.根据权利要求1所述的药物喷射设备，包括驱动条件判定单元，所述驱动条件判定 单元判定所述元件执行从所述设定的喷射量与所述药物的总量之间的差所计算出的药物 的量的喷射的驱动条件。
3.根据权利要求1或2所述的药物喷射设备，其特征在于，所述药物喷射设备包括用于 检测使用者的吸入的传感器，并且所述驱动控制单元基于来自所述传感器的输出信号而控 制所述元件的驱动开始和驱动停止。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的药物喷射设备，包括显示器单元，在所述显示器 单元中，显示关于由所述喷射量判定单元所判定出的药物的总量是否达到所述设定的喷射 量的判定结果。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的药物喷射设备，其特征在于，所述元件是给所述 药物提供热能的电热换能器。
6.根据权利要求5所述的药物喷射设备，其特征在于，所述喷射量判定单元基于所述 电热换能器的驱动条件判定喷射量。
7.—种药物喷射设备的控制方法，所述药物喷射设备喷射药物以给使用者施药，其特 征在于，所述控制方法包括开始药物的喷射；停止所述药物的喷射；判定从所述药物的喷射开始到所述喷射停止为止所喷射的药物的总量；判断所述总量是否达到设定的喷射量；以及当判断出所述药物的总量没有达到所述设定的喷射量时，使所述药物喷射设备能够喷 射从所述设定的喷射量与所述药物的总量之间的差所计算出的药物的量。
8.根据权利要求7所述的控制方法，包括判定喷射从所述设定的喷射量与所述药物的 总量之间的差所计算出的药物的量的喷射条件。
9.根据权利要求7或8所述的控制方法，其中，所述药物喷射设备通过检测使用者的吸 入而开始所述药物的喷射，并且基于所述使用者随后的吸入状况而停止所述药物的喷射。
全文摘要
本发明涉及一种药物喷射设备，其喷射药物以给使用者施药，所述药物喷射设备包括药物喷射单元，其具有产生用于喷射药物的能量的元件；驱动控制单元，其控制元件的驱动开始和驱动停止；和喷射量判定单元，其在元件执行驱动停止之后判定从药物喷射单元喷射的药物的总量，当由喷射量判定单元所判定出的喷射的药物的总量没有达到设定的喷射量时，驱动控制单元使元件能够执行驱动，从而喷射从设定的喷射量与喷射的药物的总量之间的差所计算出的药物的量。
文档编号B65D83/14GK101918058SQ200980102596
公开日2010年12月15日 申请日期2009年1月23日 优先权日2008年1月25日
发明者今井满, 川原敬祐, 政田阳平, 武井正弘 申请人:佳能株式会社