用于调节递送装置中的气流的方法和装置与流程

背景技术：

需要用于将诸如药剂等化合物给予至受试者的新的方法和装置。特别地，需要用于将化合物递送至受试者的方法和装置，其中所述化合物被雾化以落入特定颗粒尺寸范围内。在一些情况下，特定尺寸范围内的颗粒可以被有效地递送至深肺。例如，迫切需要在没有与可燃烟草产品有关的致癌物质和其他化学物质的情况下以特定剂量和特定颗粒尺寸范围将尼古丁递送至受试者的改进方法和装置。

技术实现要素：

本文提供了一种用于产生凝结气雾剂的装置，所述装置包括：(a)具有上游第一入口和下游出口的汽化室；(b)在所述汽化室中的位于所述上游第一入口和所述下游出口之间的加热元件；(c)与所述汽化室流体连通的气流通路，其中所述气流通路包括构造成允许空气基本上层流到所述气流通路中的第二入口，其中第二入口在所述加热元件的下游；和(d)在所述装置上或中的用于改变所述汽化室中的气流的部件或设备。改变所述汽化室中的气流可以用来改变在所述汽化室中产生的凝结气雾剂的颗粒尺寸，和/或用来改变从所述装置排出的可见蒸汽的量。

所述装置可以包括构造成控制所述上游第一入口的尺寸的设备或部件。在所述汽化室中产生的凝结气雾剂颗粒的总气体动力学中位数直径(massmedianaerodynamicdiameter(mmad))可以为约1μm～约3μm，或者为约0.2μm～约0.6μm。滑动件可以构造成可滑动地覆盖所述上游第一入口。可移除孔口可以构造成改变所述上游第一入口。所述可移除孔口任选地构造成插入所述上游第一入口中。所述可移除孔口的开口可以具有比所述上游第一入口的截面面积小的截面面积。

所述设备可以是电子控制的。使用者界面可以设置为与所述设备进行电子通信，使得所述使用者界面构造成允许使用者选择由所述装置产生的凝结气雾剂的颗粒尺寸。所述电子控制的设备可以构造成改变所述上游第一入口的尺寸。通过打开或关闭所述上游第一入口可以改变所述上游第一入口的尺寸。所述装置通常具有与所述汽化室流体连通的烟嘴(mouthpiece)和在所述加热元件上游的多个入口。所述凝结气雾剂可以包含尼古丁。

在某些情况下，所述装置具有：与所述加热元件流体连通的液体储器；包含尼古丁的液体；构造成改变所述出口和/或第二入口的尺寸的设备。挡板可以位于所述加热元件的上游，使得所述挡板构造成在所述汽化室内滑动。在某些情况下，所述设备构造成基于使用者的输入来移动。

本文提供了一种用于调节从凝结气雾剂产生装置产生的凝结气雾剂的颗粒尺寸的方法，所述方法包括：(a)提供凝结气雾剂产生装置，所述装置包括：(i)汽化室，其中所述汽化室具有上游第一入口和下游出口；(ii)在所述汽化室中的加热元件，其中所述加热元件位于所述上游第一入口和所述下游出口之间；和(iii)与所述汽化室流体连通的气流通路，其中所述气流通路包括构造成允许空气基本上层流到所述气流通路中的第二入口，其中第二入口在所述加热元件的下游；以及(b)对用于调节所述汽化室中的气流的设备进行调节，其中调节所述汽化室中的气流改变了在所述汽化室中产生的凝结气雾剂的颗粒尺寸。

通过打开或关闭所述上游第一入口可以改变所述上游第一入口的尺寸。

用于调节上游第一入口的尺寸的设备与用于调节第二入口的尺寸的设备可以是相同的，或者可以是不同的。所述用于调节上游第一入口的尺寸的设备是盖子，例如构造成覆盖所述上游第一入口和第二入口的可滑动的盖子。所述用于调节第二入口的尺寸的设备可以控制经过所述装置的阻力。调节所述上游第一入口的尺寸可以控制凝结气雾剂的颗粒尺寸，例如以使得所述装置产生mmad为约1μm～约5μm或者具有可见蒸汽或没有可见蒸汽的凝结气雾剂颗粒。可以使用多个上游第一入口。

本文提供了一种用于产生凝结气雾剂的装置，所述装置可以包括：(a)构造成产生凝结气雾剂的汽化室，其中所述汽化室具有上游入口和下游出口；(b)在所述汽化室中的加热元件，其中所述加热元件位于所述上游入口和所述下游出口之间；(c)流量传感器；和(d)接收所述装置的使用者的吸入概况的设备，其中所述装置构造成基于所述吸入概况来改变所述装置的特性。所述装置还可以包括构造成允许使用者改变所述装置的特性的使用者界面，其可以使得所述凝结气雾剂更有效地递送至使用者的深肺；使得所述装置的使用者呼出较少量的凝结气雾剂；调节所述凝结气雾剂的诸如口感或外观等感觉效果。

可选择地，所改变的特性是由所述加热元件汽化的液体的量；施加到所述加热元件的电流的量；或所述入口的尺寸。所述流量传感器可以是热线式流量计或叶片式流量计或构造成测量吸入真空的压力变换器。如果使用所述压力变换器，那么所述压力变换器可以构造成计算吸入速率。所述设备可以包括微处理器和无线通信装置。所述装置可以构造成基于使用者的吸入概况来计算用于产生凝结气雾剂的最佳参数。在这种情况下，所改变的特性可以包括凝结气雾剂的颗粒尺寸；产生使用者吸入体积的气雾剂的时间；气流经过所述装置的阻力，或所述装置的使用者的吸入速率。

所述吸入概况可以包括使用者在一段时间内的吸入速率；吸入的空气的总体积；或所述装置的使用者的峰值吸入速率。所述装置可以编程为基于所述吸入概况来自动地改变所述装置的特性，或允许使用者基于所述吸入概况来手动改变所述装置的特性。

附图说明

图1示出了用于产生凝结气雾剂的装置的烟嘴、旁路空气、加热元件、滑动件、入口孔和滑动件。

图2示出了用于产生凝结气雾剂的装置的可更换的孔口。

图3示出了用于调节产生凝结气雾剂的装置中的气流和汽化的挡板滑块。

图4示出了用于调节产生凝结气雾剂的装置中的气流和汽化的滑块。

图5示出了利用用于产生凝结气雾剂的装置获得的预测吸入概况。

图6是示出了可以与所述装置一起使用的计算机系统的第一示例性架构的方块图。

图7是示出了计算机网络的图。

图8是示出了可以与所述装置结合使用的计算机系统的第二示例性架构的方块图。

具体实施方式

导致吸烟成瘾的因素有很多。其中一些因素包括尼古丁成瘾以及从气味、味道到与吸烟相关的社会交往的心理因素。促使香烟成瘾的一个因素是与烟雾本身的吸入和呼出相关的感觉暗示。一些电子烟(e-cig)产生大量的蒸汽以模仿香烟烟雾。在一些情况下，为了避免蒸汽在肺中沉积并防止呼出蒸汽，先前的装置构造成提供尺寸为0.2微米至0.6微米的气雾剂颗粒。0.2微米至0.6微米的气雾剂颗粒通常太小而不能在正常呼吸期间在重力作用下沉降在肺中。0.2微米至0.6微米的大多数气雾剂颗粒可以被吸入，但随后被呼出。

本文提供了产生尺寸在1微米～3微米的范围内的气雾剂的装置、系统、试剂盒和组合物。与更小的颗粒相比，1微米～3微米范围内的气雾剂颗粒更有效地沉降在肺中并且不容易呼出。本文所述的装置和方法提供了更接近地复制与可燃香烟相关的尼古丁沉积的电子烟。本文所述的装置和方法提供了可以提供与吸可燃香烟相关的感觉效果的尼古丁药代动力学曲线(pk)。

此外，本公开的呼吸系统药物递送装置可以具有足够低的内部阻力，以使使用者能够直接吸入肺中。这通常被认为是有利于诸如尼古丁等试剂的深肺递送，并且能够实现快速的尼古丁药代动力学(pk)。其他可燃香烟可能具有足够高的阻力以防止直接吸入肺，从而需要使用者通过使用嘴巴呼吸动作来吸入或抽吸。

本装置和系统可以是电子试剂(例如，尼古丁)递送平台的一部分。用于递送试剂(例如，尼古丁)的电子平台可以用于以特定剂量向受试者递送具有特定平均颗粒尺寸、ph值和气流特性的试剂(例如，尼古丁)，该气流特性可能会影响喉咙后面的碰撞和上气道沉积。在一个实施方案中，电子递送平台调节随着时间的推移向使用者递送试剂(例如，尼古丁)的时间表。此外，本文提供了以下方法：跟踪试剂(例如，尼古丁)的使用以基于使用者(特别是相对于吸食烟草或使用含尼古丁产品的人)的目标来建议配量策略。

此外，本公开的呼吸系统药物递送装置可以具有足够低的内部阻力，以使使用者能够直接吸入肺中。这通常被认为是有利于诸如尼古丁等试剂的深肺递送，并且能够实现快速的尼古丁药代动力学(pk)。其他可燃香烟可能具有足够高的阻力以防止直接吸入肺，从而需要使用者通过使用嘴巴呼吸动作来吸入或抽吸。

在一些情况下，由装置100提供的颗粒尺寸通过控制夹带汽化尼古丁混合物的空气的量来控制。通过控制通向汽化室的开口(孔口)104的尺寸可以实现对通过汽化室102的流量的控制。通过控制开口的尺寸，可以控制所得的颗粒尺寸。使用者可以改变该开口尺寸，使得他们可以控制颗粒尺寸，从而可以影响由装置产生的可见蒸汽的量以及其他感觉特性方面的蒸汽电子烟体验。在一些情况下，使用者可以选择更大的颗粒尺寸(1～3μm)以更接近地复制香烟的尼古丁沉积，以及以更离散的方式吞云吐雾，并且在另一种情况下，他们可以选择0.5μm的气雾剂以更接近地模仿像吸烟一样呼出可见蒸汽的视觉形态。这可以通过使用者操纵滑动件106或改变进气开口尺寸的其他方法来实现，如图1所示。产品也可以与可更换的孔口120一起使用，其中使用者将该可更换的孔口插入设备中，如图2所示。可选择地，该装置可以具有使用者界面，使用者通过该使用者界面选择气雾剂尺寸并且内置电子器件打开或关闭开口。挡板滑块130可以位于加热元件108的上游。挡板滑块可以用于使加热元件或汽化区域周围的空气转向，如图3所示。

吸烟者表现出宽范围的吸入概况(inhalationprofile)。一个吸烟者与另一个吸烟者之间有吸入速率和总吸入体积的变化。吸入速率从吸烟者实现的峰值吸入速率到实际概况也可以是千差万别(例如，如图4所示，开始较慢的吸入速率相对于开始较快的吸入速率)。深肺沉积的效率取决于诸如气雾剂的颗粒尺寸、气雾剂递送至肺的时间(在吸入体积中晚期vs.早期)和吸入速率等许多因素。吸入概况也可以在气雾剂是否沉积在呼吸道中和气雾剂沉积在呼吸道的哪里方面发挥作用。更快的吸入速率可能会由于惯性碰撞而导致更大的气雾剂颗粒沉积在喉咙的后面、口腔和上气道中。总吸入体积较低的浅呼吸可以受益于较早递送的气雾剂，其吸入体积允许将气雾剂赶到深肺中，而不使气雾剂留在口腔、喉咙和上气道中。

本发明的装置和方法允许使用者改变装置上的阻力，从而允许使用者具有可以进行深肺递送或复制可燃香烟的抽吸动作的装置。通过改变控制通过汽化室102的流量的入口104的尺寸和旁路或次级入口110的尺寸，使用者可以控制经过装置100的阻力，并且同时可以控制所得的气雾剂颗粒尺寸。

可以在任何时间段内完成阻力的改变，例如可以在一个月、几天、几小时或几分钟内完成阻力的变化。可以在同一个“吸烟期间”内完成阻力的变化。例如，受试者可选择高阻力和小颗粒尺寸以更接近地复制与可燃香烟体验相关的感觉、感受或尼古丁药代动力学(pk)。使用者可以在几次最初深度吸入(例如使一系列吸入中的尼古丁体验最大化(例如，从而减少尼古丁渴望))之后选择或改变阻力/颗粒尺寸。

使用者可以切换蒸汽的吸入阻力和/或颗粒尺寸特性以更多地关注吞云吐雾体验的感觉方面。在其中吹出大的烟羽和烟圈在社交方面是不可接受的一些情况下，使用具有很少呼出迹象或没有呼出迹象的更大的气雾剂可能是有利的。在图1的装置中，可以移动滑动件106以覆盖或露出加热元件108上游的空气入口104或加热元件108下游的空气入口110。

装置100可以具有汽化室102和一个或多个上游第一入口104以及下游出口112。气流通路150与汽化室流体连通，其中气流通路包括构造成允许空气基本上层流到气流通路中的第二入口110，其中第二入口在加热元件的下游。在一些情况下，本公开的装置包括与汽化室流体连通的烟嘴。

本装置可以包括用于改变出口112和/或入口104和/或入口110的尺寸的设备。该设备可以位于加热元件的上游。在一些情况下，该设备是可以位于加热元件的上游并且任选地构造成在汽化室内滑动的挡板。汽化室102可以构造成限制通过气流通路150的气体流，以允许汽化液体制剂的凝结。

流量计可以嵌入装置中以测量使用者的吸入模式。流量计可以是热线式流量计、测量吸入真空并计算吸入速率的压力变换器或使吸入速率偏转的叶片式流量计或一些其他合适的流量计。该装置可以具有微处理器或能够基于使用者的典型吸入模式或呼吸概况(breathingprofile)来计算产生气雾剂的最佳参数的通信装置(例如，蓝牙)。例如，该装置可以允许经由使用者根据使用者的个性化吸入模式和呼吸概况来调节汽化参数等为使用者定制使用者的吸入概况。反之，装置本身可以调节参数以更接近地匹配针对每个单独的使用者/受试者的理想吸入特性。

可以调节的参数的非限制性例子包括：(a)汽化的尼古丁混合物的量；(b)施加到加热元件上的电流，从而影响颗粒尺寸和产生吸入体积的气雾剂的时间；或(c)入口开口的尺寸，从而影响经过装置的阻力和吸入速率，并确定是否可以进行嘴或肺呼吸动作以及确定吸入速率。可以针对“隐形性”(例如，呼出量少)或视觉和感觉效果(例如，烟圈、口感等)来调节装置以将试剂最大效率地递送至使用者。

转到图6，各种计算机架构适用于本公开的电子控制设备和使用者界面。图6是示出了可以与本发明的示例性实施方案结合使用的计算机系统300的第一示例性架构的方块图。在图6中，示例性计算机系统可以包括用于处理指令的处理器302。处理器的非限制性例子包括：intelcorei7^tm处理器(intelcorei7^tmprocessor)、intelcorei5^tm处理器(intelcorei5^tmprocessor)、intelcorei3^tm处理器(intelcorei3^tmprocessor)、intelxeon^tm处理器(intelxeon^tmprocessor)、amdopteron^tm处理器(amdopteron^tmprocessor)、三星32位riscarm1176jz(f)-sv1.0^tm处理器(samsung32-bitriscarm1176jz(f)-sv1.0^tmprocessor)、armcortex-a8三星s5pc100^tm处理器(armcortex-a8samsungs5pc100^tmprocessor)、armcortex-a8applea4^tm处理器(armcortex-a8applea4^tmprocessor)、marvellpxa930^tm处理器(marvellpxa930^tmprocessor)或具有等同功能的处理器。多线程执行可以用于并行处理。在一些实施方案中，无论是在一个计算机系统中、在集群中，还是在包括多个计算机、移动电话和/或个人数据辅助装置的网络上的分布式系统中，都可以使用多个处理器或具有多个核的处理器。

如图6所示，高速缓冲存储器301可以与处理器302连接或并入处理器302中，以为处理器302最近或频繁使用的指令或数据提供高速存储器。处理器302通过处理器总线305与北桥306连接。北桥306通过存储器总线304与随机存取存储器(ram)303连接，并且管理处理器302对ram303的访问。北桥306还通过芯片组总线307与南桥308连接。南桥308又与外围总线309连接。例如，外围总线可以是pci、pci-x、pciexpress或其他外围总线。北桥和南桥常常被称为处理器芯片组，并管理处理器、ram和外围总线309上的外围部件之间的数据传输。在一些架构中，代替使用单独的北桥芯片，北桥的功能可以并入处理器中。系统300可以包括与外围总线309连接的加速器卡312。加速器可以包括现场可编程门阵列(fpga)或用于加速某些处理的其他硬件。

软件和数据储存在外部储存器313中，并且可以加载到ram303和/或缓冲存储器301中以供处理器使用。系统300包括用于管理系统资源的操作系统以及在操作系统上运行的应用软件，操作系统的非限制性例子包括：linux、windows^tm、macos^tm、blackberryos^tm、ios^tm、apple制造的操作系统和其他具有等同功能的操作系统。

在这个例子中，系统300还包括与外围总线连接的网络接口卡(nic)310,311，用于向诸如网络附加存储(networkattachedstorage(nas))等外部储存器和可以用于分布式并行处理的其他计算机系统提供网络接口。

图7是示出了具有多个计算机系统402a,402b、多个移动电话与个人数据助理402c以及网络附加存储(nas)401a,401b的网络400的图。在一些实施方案中，系统402a,402b,402c可以管理数据存储并优化对储存在网络附加存储(nas)401a,401b中的数据的数据访问。数学模型可以用于数据并且可以使用跨接计算机系统402a,402b和移动电话与个人数据辅助系统402c的分布式并行处理来评估。计算机系统402a,402b和移动电话与个人数据辅助系统402c还可以提供用于存储在网络附加存储(nas)401a,401b中的数据的自适应数据重组的并行处理。

图8仅示出了例子，并且多种其他计算机架构和系统可以与本发明的各种实施方案结合使用。例如，刀片服务器可以用来提供并行处理。处理器刀片可以通过底板连接以提供并行处理。储存器还可以与底板连接或通过单独的网络接口作为网络附加存储(nas)。在一些实施方案中，处理器可以维持单独的存储器空间并通过网络接口、底板或其他连接器来传输数据，以便由其他处理器进行并行处理。在一些实施方案中，一些或所有处理器可以使用共享的虚拟地址存储器空间。

图8是使用共享的虚拟地址存储器空间的多处理器计算机系统的方块图。该系统包括可以访问共享的存储器子系统502的多个处理器501a～f。系统在存储器子系统502中并入多个可编程硬件存储器算法处理器(memoryalgorithmprocessor(map))503a～f。map503a～f可以分别包括存储器504a～f和一个或多个现场可编程门阵列(fpga)505a～f。map提供可配置的功能单元，并且可以向fpga505a～f提供特定的算法或部分算法，以与相应的处理器密切配合地进行处理。在这个例子中，为了这些目的，各map可由所有的处理器全局访问。在一种配置中，各map可以使用直接存储器访问(directmemoryaccess(dma))来访问相关联的存储器504a～f，从而允许其独立于相应的微处理器501a～f并且与相应的微处理器501a～f异步地执行任务。在这种配置中，map可以将结果直接馈送到另一个map以用于算法的流水线技术和并行执行。

上述计算机架构和系统仅是例子，并且多种其他计算机、移动电话以及个人数据助理架构和系统可以与示例性实施方案结合使用，包括使用通用处理器、协处理器、fpga和其他可编程逻辑装置、片上系统(soc)、专用集成电路(asic)以及其他处理和逻辑元件的任何组合的系统。各种数据存储介质可以与示例性实施方案结合使用，包括随机存取存储器、硬盘驱动器、闪速存储器、磁带驱动器、磁盘阵列、网络附加存储(nas)以及其他本地或分布式数据储存装置和系统。

在示例性实施方案中，可以使用在上述或其他计算机架构和系统中的任一个上执行的软件模块来实现计算机系统。在其他实施方案中，系统的功能可以部分地或完全地在固件、诸如图8中引用的现场可编程门阵列(fpga)等可编程逻辑器件、片上系统(soc)、专用集成电路(asic)或其他处理和逻辑元件中实现。例如，设定处理器和优化器可以通过使用诸如图6所示的加速器卡312等硬件加速器卡来实现硬件加速。

确定个性化的使用者目标

定制目标可以使同一尼古丁递送平台能够用来为不同的吸烟者实现多种有益的健康益处，从完全戒烟到部分戒烟(例如，在工作日不吸烟)，再到部分或完全戒掉尼古丁(即，完全停止尼古丁摄入)，再到认知矫正。在一个实施方案中，定制目标使得同一尼古丁递送平台能够用于实现完全戒烟。在另一个实施方案中，定制目标使得同一尼古丁递送平台能够用于实现完全地戒掉尼古丁或实现完全戒烟而不复发。在另一个实施方案中，定制目标使得同一尼古丁递送平台能够用于实现完全尼古丁戒除而不出现尼古丁戒除症状。

电子健康工具可以包括基于网络和移动的工具。例如，对于基于网络的工具，自我报告的措施可以用来帮助本文提供的装置的吸烟者或新的使用者基于其尼古丁依赖程度、健康状况、健康目标、经济目标(即，降低花费在香烟上的金钱量)、目标体重或体重的变化或者其他因素来确定首要目标。可以在网络后端(webbackend)或电子尼古丁递送装置上评估针对吸烟刺激的注意偏向和尼古丁依赖性的其他认知量度的测试，以评估戒烟后的复发风险，于是这可以用来确认使得吸烟的复发几率最小化的使用模式。在一些情况下，诸如尼古丁受体多态性等生物标记、信息也可以被添加到使用者的简档中以帮助确定针对个体使用者的最佳结果。

当使用移动装置时，可以在转换到电子尼古丁递送平台之前跟踪吸烟模式，它可以使得真实世界的、生态有效的实际行为评估能够被用作随后规定的电子尼古丁递送设备的使用模式的基础。

定制的反馈

通过使用本文提供的电子尼古丁递送装置来系统地跟踪尼古丁给予，并将这些结果传送到基于网络的后端数据库，可以定制对使用者的反馈以帮助促进某些健康目标的实现。这种定制的反馈可以以多种方式使用。例如，实现某些使用模式(例如，在最初从吸烟转变之后给予足够的尼古丁以预防强烈的渴望，或者根据针对戒掉尼古丁的计划的依次递减量给予新的最少量的尼古丁)可以产生可以加强使用者的尼古丁给予模式的虚拟信用或实际货币奖励。

定制的反馈还可以用来利用在戒烟中很重要的心理学原理。例如，基于由本文提供的电子尼古丁递送装置呈现的真实世界尼古丁挑战(例如，通过给予不含尼古丁或含有比曾经给予使用者的尼古丁更少的尼古丁的测试剂量，并表明他们的尼古丁渴望在该挑战剂量之后没有增加或显著增加)，通过表明使用者对尼古丁的依赖性变得越来越小，可以向使用者给出他/她的使用模式与他/她的目标(例如，戒烟)一致或者旨在提高他/她的自我效能的反馈。例如，反馈还可以使用包括赚取虚拟点的游戏理论来吸引使用者，这可以用于实现装置的其他动作或者增强其在虚拟在线世界中的地位，或者兑换成用于真实世界中的增强。

在一些情况下，电子尼古丁递送装置或网络后端系统可以通过对使用者给出他/她的使用模式是成功戒烟的其他使用者的指标的反馈来增强其自我效能。在一些情况下，电子尼古丁递送装置或网络后端系统可以对使用者给出他/她的平均尼古丁剂量在随时间减少(尽管它最初保持恒定或几乎不变)的反馈，从而增强自我效能并增加他/她面对暗示可能触发吸烟过失或复发的吸烟环境时的抵抗力。

“约”可以指所标示的参考数字加上或减去所标示的参考数字的10％。例如，术语“约4”可以包括3.6～4.4的范围。