CN101347649A - 吸入器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种吸入器。本发明的目标是在用于供用户吸入从喷头喷射的药物的吸入器中，在吸气的早期将液滴携带在气流中，从而提高吸气效率。根据本发明的一个实施例，从开始吸气之前用户呼出气体的操作起，即，从呼气阶段起，由压力检测单元检测由呼气所产生的正压B，并将该正压B与存储在存储单元中的标准模式进行比较，从而，准备了用户的呼气轮廓。估计呼气结束时间和下一次吸气的开始时间之间的时间差t，接下来基于这些信息，确定喷射开始时间T1。

Description

吸入器

技术领域

本发明涉及吸入器，该吸入器被配置为使得被用户携带，并被使用以将药物作为微小液滴来喷射和吸入，从而有效地服用卫生保健药物。

背景技术

近年来，由于医学和自然科学的进步，平均寿命延长，高龄化社会已经来临。另一方面，由于饮食习惯和生活环境的变化、环境污染的增加，以及由病毒和细菌引起的新的疾病和传染病的发现，人们对健康的忧虑已经增加。特别是在称为发达国家的国家中，具有诸如糖尿病和高血压之类的与生活方式有关的疾病的患者的增多已经带来了问题。

另一方面，医疗机构的数量并没有响应于这些患者数量的增多而增多，某些地区没有患者可以定期前往的医疗机构。因此，对包括政治措施的未来行动有所担心。

下面，将通过具体示例进行描述。在目前有增多趋势的患糖尿病的患者中，患有叫做I型的胰岛素依赖型糖尿病的患者必须按时注射胰岛素，因为胰腺不能分泌胰岛素。由于胰岛素目前是通过皮下注射方式用药的，因此，用户的身体的和精神上的负担是沉重的。

为减轻这样的用户负担，已经开发出了笔状的注射器，该注射器具有很细的针并且几乎不会带来疼痛。然而，患有I型糖尿病的患者除了必须按时将胰岛素用药之外，常常与健康人过着相同的生活。因此，即使注射器是笔型的，患者在精神上也不情愿在别人面前进行注射，以致于难以在正确的时间将胰岛素用药。结果，这样的方法具有不能对用户进行正确治疗的可能性。

此外，似乎是由于抽烟等等所导致的慢性肺炎而产生的慢性阻塞性肺病(COPD)也是与生活方式有关的肺部疾病，这近年来也得到了关注。此疾病的早期症状轻微，难以察觉，以致于肺功能随着年龄的增长而下降，最后导致慢性呼吸功能不全和全身状况的恶化，妨碍了日常生活。在很多情况下，通过使用定量喷雾吸入器(MDI)或干粉吸入器(DPI)，吸入具有支气管扩张作用的药物，来对COPD进行常规治疗。

利用使用户通过吸入来服药的药物喷射设备，实现用户的治疗，该治疗可以充分利用诸如电子病历之类的信息数据库。这样的药物喷射设备具有用于存储有关用户个人的信息的存储单元，所述信息包括用户的病历和医学处方的信息。药物喷射设备也是便携式终端，其还被用作药物被作为微滴喷射并被用户吸入的药物吸入器，该药物喷射设备具有用于控制吸入器以喷射药物的控制部分。

如上文所描述的药物喷射设备可以根据医学处方准确地控制药物的剂量。据此，与常规的药物用药方法不同，在药物用药时，不必使用诸如注射器之类的医疗器材。因此，无需专业知识即可轻松地进行操作，并且由注射针所引起的用户疼痛也可免去。

此外，一般已知，由吸入所引起的药物微滴的肺内沉积取决于药物的粒子直径。例如，要传到支气管的附近，需要药物直径大约为7μm的粒度分布，要传到位于肺的较深部位的肺泡，需要药物直径大约为3μm的窄粒度分布。通过将借助进行高精细打印的打印机而发展的喷墨技术(特别是热喷墨技术)应用于药物喷射，液态药物可以变为具有窄粒度分布的微小液滴。通过此技术，与常规治疗相比，可以实现效率更高的服药或更准确地将药物传到患病部位(参阅国际公开WO95/01137和WO02/04043)。

传统上，在吸入药物时，由压力检测单元检测到用户的呼吸动作，即，由吸入动作而在气流通路中产生的负压，并且与压力检测单元的输出关联地开始喷射。此时，如果在压力检测单元检测到负压的时候喷射药物，那么，甚至当检测到由使用环境的变化等等，而不是由于用户的吸入而产生的临时且微小的压力变化时，也喷射药物，以至于药物可能被白白浪费。这样的喷射在卫生学方面也不利。因此，一般而言，如果气流通路中的负压超过固定值，则确定压力变化是由于用户的吸入而产生的，并开始药物的喷射。也就是说，为了开始喷射，需要从已经开始吸气时起过去预定的时间。此外，取决于用户的吸入方式，直到压力到达可以确定已经进行了吸入的压力水平为止的时间在许多情况下是不同的。

另一方面，当对肺执行药物处理时，为了最有效地将药物从肺泡吸收到人体中，似乎需要药物到达肺中的最远部位。为此，如已知的，理想的是，在吸入的早期液滴被携带在气流中。然而，在如上文所描述的在已经检测到预定的负压之后才开始喷射的方法，难以在吸入的早期将液滴携带在气流中。

发明内容

本发明是为解决上面的问题而作出的，相应地，其目标是提供与常规吸入器相比能够在用户吸入的早期更加快速地并确定地携带所喷射药物的吸入器。

为实现上述目标，本发明提供了一种吸入器，包括：喷射单元，用于喷射由用户吸入的药物；气流通路，用于将已经从喷射单元喷射的药物引导到吸入口；检测单元，用于在气流通路中的空间中或在与气流通路连通的空间中，检测用户通过吸入口的呼气；估计单元，用于估计用户的呼气结束和吸入开始之间的时间差；以及控制单元，用于控制喷射单元的驱动，其中控制单元基于通过来自检测单元的输出和由估计单元估计的时间差而确定的呼气结束时间，开始喷射单元的驱动。

通过上文所描述的配置，实现了下面所描述的优点。检测在开始吸气之前用户呼出气体的操作，即，呼气操作，据此可以确定呼气的结束时间。此外，还可以预测下一次吸入的开始时间(时序)。基于这些信息，与常规吸入器相比，借助喷射的开始可以执行高效的吸入。

当通过用户的自发呼吸吸入药物时，通过预测用户吸入操作时的吸气开始，并基于该预测控制喷射单元，无需使用外部测量仪器，药物可以在吸入的早期被携带。

不必观察长期的呼吸模式，用户不会受到限制。此外，由于在呼气结束之后执行喷射，药物不会浪费，吸入效率得到提高。

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的其他特征和优点将显而易见，在附图中，类似的参考字符在所有图中表示相同或类似的部分。

附图说明

图1是显示了根据实施例1的吸入器的配置的分解图。

图2是显示了图1中所显示的吸入器的外观的透视图。

图3A和3B是用于描述吸入器的操作的曲线图。

图4是显示了用于模式化由呼气和吸气产生的正压和负压的方法的曲线图。

图5是显示了根据实施例2的吸入器的控制部分的方框图。

图6是显示了根据实施例2的吸入器的操作的流程图。

具体实施方式

现在将根据附图详细描述本发明的优选实施例。

实施例1

图1和2显示了实施例1的吸入器的主要部分。此吸入器具有吸入器本体101和药物盒102。药物盒102包括喷头，该喷头是用于喷射供用户吸入的药物的喷射单元，还包括贮存药物的贮存器。喷头可以具有这样的配置，其中，可以喷射具有液滴直径在1和5μm之间的窄粒度分布的液滴。例如，喷头可以具有这样的配置，该配置具有用于向药物提供热能的电热换能器(热喷墨系统)，或用于向药物提供机械能的机电换能器(压电喷墨系统)。在使用热喷墨系统的情况下，对于单个喷头，可以提高喷射口的直径、用于进行喷射的热脉冲的热值、用于产生热脉冲的微型加热器的尺寸精度以及可再现性。因此，可以获得窄的液滴直径分布。此外，喷头的制造成本低，对其中必须经常更换喷头的小型吸入器的适用性也比较高。因此，在吸入器需要便携性或方便性的情况下，热喷墨系统特别有利。

药物盒102被可拆卸地附接到吸入器本体101上提供的盒附接部分。此外，当药物盒102被附接到盒附接部分时，其电连接部分与盒附接部分中的电触点109进行连接，通过该连接，从吸入器本体侧上的电池和控制电路供应电力和各种控制信号。在吸入器本体上还提供了CPU，这是用于控制喷头的驱动的控制单元。因此，通过上文所描述的电接触，可以执行喷头的驱动控制。

在吸入器本体101中提供的气流通路103将从喷头喷射的药物引导到作为吸入口的管口(mouthpiece)105。在图1和2中，由于与其他部件的布局关系，气流通路103被形成为弯曲的。然而，气流通路103也可以被形成为直线地延伸。当药物盒102被附接到盒附接部分时，喷头的喷射口表面被暴露于气流通路103。在气流通路103中的空间中，布置了压力检测单元(压力传感器)104，这是用于检测压力波动的检测单元。压力传感器本身也可以在与气流通路103连通的空间中提供。对于当用户吸入液态药物时所使用的管口105，其凹部与在气流通路103中提供的凸部啮合，如此，管口105可以可分离地附接到吸入器本体101。从卫生学的角度来看，期望药物盒102和管口105只使用一次，然后被扔掉或定期更换，因此，可以使用药物盒102和管口105集成在一起的结构。

在下面的描述中，压力检测单元104被用作用于检测用户的呼气和吸气的检测单元。然而，压力检测单元不限于这种。例如，作为用于检测用户的呼气和吸气的单元，也可以考虑流量计，其测量通过用户的呼吸所产生的气流。

气流通路103在一端有入口(进气口)106，在另一端有出口(排气口)107。当管口105安装在出口107上并按下操作按钮时，形成了可以从药物盒102的喷头喷射药物的状态。通过吸入操作从入口106引入空气，喷射到气流通路中的药物通过附接到出口107的管口105被带入人体中。

当通过用户的呼气或吸气在气流通路103中产生气流时，压力检测单元104检测负压或正压作为电信号。

此外，布置有滑型盖子108。通过滑动地关闭盖子108，气流通路103的打开部分被关闭，药物盒102被固定。图1和2显示了打开的状态。电源开关可以与盖子108的关闭相关联地操作。

如图3A所显示的，在常规吸入器中，由压力检测单元检测由于吸气动作而在气流通路中产生的负压A，当到达预定的负压时，首先与该压力检测单元的输出相关联地开始喷射。也就是说，在喷射开始时的时间T1，从开始吸气时起过去预定时间是不可避免的。通常，可以由压力检测单元从吸气开始时检测所产生的负压。然而，为了区别由诸如风或振动之类的干扰所引起的错误输出与由吸气所引起的正常输出，或者为了检查输出是能够到达肺的吸引力，必须提供等待时间，直到到达某种程度的检测水平。因此，还取决于用户的吸气方式，到达该检测水平的时间是不同的。也就是说，从开始吸气时到开始喷射时，产生不确定的时间差。

此外，在吸气的最后阶段，当吸引量小于从口腔到呼吸道的死腔容积(dead space volume)时，吸入的空气不能到达肺部，并被照原样排放到人体的外面。因此，当压力检测单元的输出低于某一检测水平，以及检测到吸气的最后阶段时(时间T2)，喷射不可避免地结束。因此，允许进行喷射的有效时段是不确定的。

相应地，在本发明中，如图3B所显示的，在用户吸入液态药物之前，用户将管口放在他/她的嘴里，并呼出气体。由压力检测单元检测通过此呼气在气流通路中产生的正压B。与常规吸气检测一样，呼气开始的检测可以从当压力检测单元的输出到达某一水平时的时间T3开始，以防止错误的检测。同样由呼气产生的正压B，与负压A一样，从检测到呼气开始起到达峰值，并且随着呼气结束而降低。通过记录此数据，吸入器可以检测呼气结束的时间。也就是说，当在压力传感器已经生成用于告知检测到正压的输出信号之后压力变为零时的时间可以被确定为呼气结束时间。

为了防止药物浪费，喷射必须在呼气完成并且向气流通路的外面排出气体的气流停止的状态下开始。在呼气已经结束之后，用户开始连续的吸气。通常，当呼气变成吸气的过程中有时间差t。可以认为，此时间差t具有个体差异，该个体差异取决于性别、体格、年龄，或在用户患有呼吸道疾病的情况下疾病的状态。因此，基于用户的个体数据估计的时间差被作为表预先存储在吸入器本体中的存储单元中。通过参考此表，可以由运算单元确定吸气开始的时序。在此实施例中，此表充当估计单元。基于来自压力传感器的输出确定的呼气结束时间以及作为表记录的时间差t的信息，控制单元开始驱动喷头，从而开始喷射药物。从而，液滴在吸气的早期被携带在气流上，因此，可以更加有效地将液态药物用药。

如上文所描述的，为了防止液态药物浪费，喷射必须在呼气完成并且向气流通路的外面排出气体的气流停止的状态下开始。类似地，在吸气的最后阶段，当剩余的吸引量小于从口腔到呼吸道的死腔容积时，吸入的空气不能到达肺部，并被照原样排放到人体的外面。然而，如果满足了呼气完成以及可以吸引多于死腔容积的吸入空气这一条件，则可以任意确定喷射开始的时间T1。

在吸入器特别用于治疗肺部疾病以及用于治疗肺本身的情况下，需要使液态药物到达患病的部位。通过改进呼气结束和吸气开始之间的时间差t和吸气轮廓(profile)的预测精度，在吸气的早期，液态药物被携带在气流上。从而，不仅可以更加有效地将液态药物用药，而且可以改善液态药物到达部位的精度。也就是说，根据必要的用药方法，可以在从吸气开始之前的时间到吸气开始之后的时间之间的任意时序开始喷射。

在本发明中，由于目标是相对于常规治疗在吸气的更早阶段开始喷射，所以通过上文所描述的过程估计喷射开始，并且该喷射开始不限于确定的吸气开始时间。然而，在用户呼气结束之前开始喷射是不利的。

从上文所描述的角度，下面描述本发明中的控制单元开始驱动喷射单元的有利时间。首先，在从通过检测单元的输出确定呼气时到从用户的吸气开始起已经过去了预定时间段为止这段时间内，控制单元可以开始驱动喷射单元。预定的时间段是图3A中的T1，即，直到负压到达阈值的时间，在该阈值，压力传感器可以确定用户的吸气。通过这样做，可以比在只检测吸气的情况下更早的时序开始药物的喷射。此外，在从当通过检测单元的输出确定呼气时到当用户吸气开始时这段时间内，控制单元也可以开始驱动喷射单元。对于下面所描述的实施例，同样如此。

实施例2

实施例2具有与实施例1相同的吸入器配置。在实施例2的吸入器中，如图3A所显示的，测量由于呼吸产生的正压A和负压B，并可以将所述正压A和负压B作为诸如呼气强度、时长等等的轮廓记录下来。此轮廓不必记录所有压力波形。例如，如图4所显示的，可以记录从检测时间T1、T3到最大压力时间Ta、Tb，以及压力下降时间T2、T4的正压A和负压B作为模式化的压力数据Ap、Bp。

图5是显示了此实施例的吸入器的控制部分的方框图，而图6是显示了此实施例的操作的流程图。图5中所显示的控制部分具有算术单元111和存储单元(存储器)112，并通过诸如A/D转换器之类的数字化单元113连接到压力检测单元104。

接下来，参考图6描述吸入器的操作。在吸入器的操作开始(S001)之后，检查药物盒102(S002)，并检查剩余的电池寿命(S003)。如果没有问题，则接通电源(S004)，由此，形成了用户可以使用吸入器的状态。在此状态下，吸入器开始检测用户的呼气(S005)。

由压力检测单元104测量液态药物的吸入操作紧前面的呼气，并由算术单元111通过数字化单元113对该呼气进行模式化(S006)。存储单元112具有测得模式存储区域112a，用于存储测得的呼气数据和测得的吸气数据。此外，存储单元112具有标准模式存储区域112b，用于存储对应于个体数据的标准呼气模式，该个体数据包括性别、体格、年龄以及用户的疾病的状态，并且用于存储包括对应于个体数据的时间差的吸气模式。在存储单元112的测得模式存储区域112a中记录测得的模式化的呼气轮廓。将此测得模式与标准模式存储区域112b中记录的标准呼气模式进行比较。由于标准呼气模式对应于包括性别、体格、年龄以及疾病的状态的个体数据，因此，如果测得呼气模式不与标准呼气模式匹配，则作为异常值，给用户告警(S007)。如果确定测得呼气模式正常，则可以选择类似的标准呼气模式。同时，标准呼气模式存储对应的时间差和标准吸气模式，以便可以选择在测量呼气时具有最高概率的时间差和标准吸气模式(S008)。

基于选定的标准吸气模式，确定诸如喷射开始时间、喷射频率、喷射时间以及驱动电压之类的喷射参数(S009)，并开始喷射(S010)。

在本实施例中，基于个体数据和测得的呼气轮廓，确定用户的呼气结束和吸气开始之间的时间差。由于检测到呼气，并且可以确定呼气结束的时间，所以可以将此信息组合以计算吸气开始的时间。基于计算出的吸气开始时间来开始喷射的事实与实施例1相同。在喷射操作过程中，与呼气的测量和模式化一样，也并行地测量和模式化吸气轮廓，并可以将该吸气轮廓记录在存储单元112中。在喷射结束之后，断开电源(S011)，由此操作完成(S012)。

在只监视吸气并且只在产生固定负压的过程中执行喷射的常规方法中，不能预测吸气的时长，并且喷射参数是固定的。在此情况下，由于利用固定的喷射参数进行喷射，因此，对于所需剂量而言，一次吸气操作是不足的，所以，可能需要多次执行吸气操作。或者，为了在短时间内确保必要的剂量，在某些情况下，通过以高频率和高能量执行喷射而对药物盒102施加了负担。

在本实施例中，由于喷射可以通过预测吸气开始来开始，所以，首先，与常规方法相比，可以延长可以执行喷射的时间段。此外，由于从呼气轮廓预测包括紧随喷射之后的吸气的强度和时长在内的吸气轮廓，因此，可以改变诸如喷射频率、喷射时间以及驱动电压之类的喷射参数，以便通过一次吸气操作获得所需的剂量。也就是说，与常规喷射方法相比，可以大量地或在减轻药物盒102的负担的同时，执行喷射。

实施例3

在与实施例2具有相同配置的吸入器中，在使用药物盒102的喷射过程中，也由压力检测单元104测量包括如前所述的时间差的吸气轮廓，并将该吸气轮廓作为呼气/吸气轮廓，记录在存储单元112中。由于呼气和吸气是作为一系列操作执行的，因此，与呼气开始时不同，不必等待负压的检测直到输出到达某一水平时才进行，而是可以作为从正压到负压的连续波形获取轮廓。此外，通过参考过去的数据，对于类似于所获取数据的每一个呼气模式，对轮廓进行分类，并通过出现频率对轮廓进行加权，因此，不必每次使用吸入器时都记录所有波形。

由于累积的模式是与用户自己的呼气对应的时间差和吸气的模式，所以通过重复使用，通过利用测得值或测得值的平均值来修改标准值并取标准值的方法对时间差t进行校正，从而，可以改善预测精度。

实施例4

在类似于实施例3的吸入器中，提供有控制部分，其具有如下操作模式，即，将呼气/吸气轮廓(呼气轮廓和吸气轮廓)记录在存储单元112中，并在吸入实际液态药物之前测量并记录一系列呼气和吸气。基于预先测得的呼气/吸气轮廓，确定呼气结束和吸气开始之间的时间差和吸气轮廓。在此情况下，即使不输入包括性别、体格、年龄以及用户的疾病状态的个体数据，也可以通过用户的迭代操作取得相同效果。

为实现此功能，期望提供视听及其他显示功能，用于告知用户，操作是用于获取呼气/吸气轮廓的操作模式还是液态药物吸入模式。此外，由于预先获取的呼气/吸气轮廓和在吸入液态药物时的呼吸轮廓需要具有高度的相似性，因此，期望如果可能的话，所述模式应该在没有时间间隔的情况下执行。为此，配置可以是，用于获取呼气/吸气轮廓的操作模式和液态药物吸入模式自动并且连续地切换。

本发明不限于上述实施例，在本发明的精神和范围内，可以进行各种变化和修改。因此，为获悉本发明的范围，提供了下列权利要求。

Claims (9)

1.一种吸入器，包括：

喷射单元，用于喷射由用户吸入的药物；

气流通路，用于将已经从喷射单元喷射的药物引导到吸入口；

检测单元，用于在气流通路中的空间中或在与气流通路连通的空间中，检测用户通过吸入口的呼气；

估计单元，用于估计用户的呼气结束和吸入开始之间的时间差；以及

控制单元，用于控制喷射单元的驱动，其中

控制单元基于通过来自检测单元的输出和由估计单元估计的时间差而确定的呼气结束时间，开始喷射单元的驱动。

2.根据权利要求1所述的吸入器，其中，估计单元存储用户的个体数据，并基于所述个体数据来估计用户的呼气结束和吸气开始之间的时间差。

3.根据权利要求2所述的吸入器，其中，估计单元存储基于来自检测单元的输出的用户呼气轮廓，并基于所述个体数据和所述呼气轮廓，估计用户的呼气结束和吸气开始之间的时间差。

4.根据权利要求1所述的吸入器，其中，估计单元存储基于来自检测单元的输出的用户呼气轮廓，并从所述呼气轮廓，预测吸气轮廓。

5.根据权利要求1所述的吸入器，其中，检测单元检测用户的吸气和呼气，基于来自检测单元的输出的用户呼气/吸气轮廓被存储，并且所述时间差被校正。

6.根据权利要求1所述的吸入器，其中，提供了以下操作模式，即，通过使用检测单元只获取用户呼气/吸气轮廓，而没有由喷射单元引起的液态药物的喷射；以及

估计单元存储在所述操作模式下获取的用户呼气/吸气轮廓，并估计用户的呼气结束和吸气开始之间的时间差。

7.根据权利要求1所述的吸入器，其中，检测单元是用于检测气流通路中的压力的压力检测单元。

8.根据权利要求1所述的吸入器，其中，在从通过来自检测单元的输出而确定的呼气结束时间起到从用户的吸气开始过去预定时间为止的时间期间，控制单元开始驱动喷射单元。

9.根据权利要求1所述的吸入器，其中，在从通过来自检测单元的输出而确定的呼气结束时间起到用户的吸气开始时间为止的时间期间，控制单元开始驱动喷射单元。

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