CN102762246A - 流传感器以及气雾剂递送装置 - Google Patents

Abstract

一种气雾剂递送系统（例如，用于将气雾化药物递送给患者的MDI或雾化器）包括处于系统的气雾剂输出通道内的温度传感器。在传感器感测到通道内的预定温度变化时控制器确定系统的气雾剂发生器释放了气雾剂。所述温度传感器还可以包括热流传感器，所述热流传感器包括加热器以及上游和下游温度传感器。所述控制器对上游和下游温度进行比较，以确定通道内流体流的存在、方向和/或大小。所述控制器利用所述气雾剂检测和/或流检测监测与系统的预期使用的顺应性和/或向用户提供正确使用系统的实时指令。所述控制器可以记录所述气雾化和流数据以供以后进行分析。

Description

流传感器以及气雾剂递送装置

本发明总体涉及对用于向例如患者的气道递送气雾剂的气雾剂递送系统（例如，剂量计量吸入器（MDI）和雾化器）的通道中通过的气雾剂和/或流体流的存在的感测。

往往通过向呼吸系统直接递送气雾剂（薄雾）形式的药物来处置诸如囊性纤维化、哮喘和COPD的呼吸道疾病。通常通过诸如剂量计量吸入器（MDI）或雾化器的气雾剂递送系统促进这一气雾化药物递送。

MDI通常包括致动器/气雾剂发生器和加压罐，所述加压罐包含一种或多种药物物质和推进剂，并且经常包含稳定赋形剂。通过配有致动器的阀使所述配方气雾化。一个罐可以包含高达数百剂甚至更多的经过计量的（一种或多种）药物物质。根据药物，每次致动可以包含以通常25到100微升之间的体积递送的从数微克直到数毫克不等的有效成份。为了改善MDI的使用简便性和效率，可以增加间隔器，气雾剂云雾通过所述间隔器抵达患者。MDI的操作通常涉及三个步骤。首先，晃动MDI以使药物与推进剂和赋形剂混合。接下来，通过按下所述罐将团剂释放到间隔器内。在第三步中吸入药物。

雾化器通常包括吸口（mouthpiece）、空气入口/出口、气雾剂发生器和包含流体药物配方的流体容器。此外，其可以包括检测呼吸模式的压力或流传感器。作为范例，在Respironics的I-neb雾化器中，通过高频（超声）振动的活塞来生成气雾剂，其推动药物配方通过网孔。在所述I-neb中，气雾剂生成是不连续的，然而其适于以压力传感器提供的信息为基础的呼吸模式。这样将优化处置，避免浪费药物。所述处置通常在容器变干之后结束。

本发明的一个或多个实施例，提供了一种热流传感器，其包括：定义了上游和下游方向的基座；设置在所述基座上的加热器；设定其位置以感测第一位置处的第一温度的第一温度传感器；以及在所述加热器的下游设置在所述基座上，以感测所述加热器的下游的所述基座的下游温度的下游温度传感器。所述温度传感器和加热器相对于彼此进行定位，使得朝下游方向经过所述基座的流体流使所述第一温度与所述下游温度之间的温度差增大。

根据这些实施例中的一个或多个，所述温度差的大小与经过所述基座的流体的流速的大小成比例。

根据这些实施例中的一个或多个，所述第一温度传感器包括在所述加热器的上游设置在所述基座上，以感测出于所述加热器的上游的所述基座的上游温度的上游温度传感器。

根据这些实施例中的一个或多个，所述温度差为所述下游温度减去所述上游温度，当流体朝上游和下游方向之一经过所述基座时所述温度差为正，而当流体朝上游和下游方向中的另一个经过所述基座时所述温度差为负。

根据这些实施例中的一个或多个，上游温度传感器与加热器之间的上游距离基本等于下游温度传感器与加热器之间的下游距离。

根据这些实施例中的一个或多个，设定所述上游和下游温度传感器的位置，以在加热器开启并且没有通过所述基座的流体流时，上游和下游温度基本相等。

根据这些实施例中的一个或多个，所述温度传感器和加热器相对于彼此进行定位，使得朝下游方向经过所述基座的流体流使下游温度相对于上游温度升高。

根据这些实施例中的一个或多个，所述温度传感器和加热器相对于彼此进行定位，使得朝上游方向经过所述基座的流体流使上游温度相对于下游温度升高。

根据这些实施例中的一个或多个，所述基座包括框架和与所述框架连接的膜，所述框架具有比所述膜更高的热容，所述加热器设置在所述膜上，设定所述下游温度传感器的位置，以感测所述加热器下游的所述膜的温度，并且设定所述上游温度传感器的位置，以感测所述加热器上游的所述膜的温度。

根据这些实施例中的一个或多个，所述基座包括硅框架和与所述硅框架连接的膜，所述硅框架具有比所述膜更高的热容，所述加热器设置在所述膜上，所述下游温度传感器包括热电偶，所述热电偶具有设置在所述硅框架上的参考结（junction）和在所述加热器的下游设置在所述膜上的感测结，并且所述上游温度传感器也包括热电偶，所述热电偶具有设置在所述硅框架上的参考结和在所述加热器的上游设置在所述膜上的感测结。

根据这些实施例中的一个或多个，将所述传感器与气雾剂递送系统结合使用，所述气雾剂递送系统包括气雾剂发生器；气雾剂输出开口；以及从所述气雾剂发生器延伸至所述气雾剂输出开口的流体通道。所述热流传感器与所述通道热连通。所述基座的下游方向沿所述流体通道指向所述气雾剂输出开口。所述系统还包括与所述上游和下游温度传感器连接，从而分别从所述传感器接收分别与上游和下游温度相关的上游和下游温度信号的控制器。所述控制器被构造和布置成通过比较所述上游和下游温度信号来检测所述通道内的流体流。

根据这些实施例中的一个或多个，所述控制器被构造和布置成通过比较所述上游和下游温度信号来确定所述通道内的流体流的方向。

根据这些实施例中的一个或多个，所述控制器被构造和布置成利用来自所述传感器的温度传感器信号来检测所述流体通道内的气雾剂的存在。

根据这些实施例中的一个或多个，所述控制器被构造和布置成在所述温度传感器信号指示温度低于预定温度阈值时确定在所述流体通道内存在气雾剂。

根据这些实施例中的一个或多个，所述预定温度阈值比在不存在气雾剂的情况下并且处于预定最大流速处的预定最小感测温度更低。

根据这些实施例中的一个或多个，所述控制器被构造和布置成根据所感测到的流体流速来改变所述预定温度阈值。

本发明的一个或多个实施例提供了一种用于检测经过流传感器的流体流的方法。所述流传感器包括界定上游方向和下游方向的基座、设置在所述基座上的加热器、设定其位置以感测第一位置处的第一温度的第一温度传感器以及在所述加热器的下游设置在所述基座上的用以感测所述加热器下游的所述基座的下游温度的下游温度传感器。所述方法包括使所述加热器生成热；通过所述第一温度传感器检测所述基座上的第一位置处的第一温度；通过所述下游温度传感器检测所述加热器下游的所述基座的温度；以及通过确定所述第一温度与所述下游温度之间的温度差是否升高来确定流体是否正流经所述流传感器。

根据这些实施例中的一个或多个，所述方法包括将流体是否正流经所述流传感器的确定结果存储在存储器内。

根据这些实施例中的一个或多个，确定所述第一温度与所述下游温度之间的温度差是否升高包括从来自所述第一温度传感器和所述下游温度传感器之一的温度信号减去来自所述第一温度传感器和所述下游温度传感器中的另一个的温度信号。

根据这些实施例中的一个或多个，确定所述第一温度与所述下游温度之间的温度差是否升高包括将来自所述第一温度传感器和所述下游温度传感器之一的温度信号除以来自所述第一温度传感器和所述下游温度传感器中的另一个的温度信号。

根据这些实施例中的一个或多个，通过与所述上游和下游温度之间的温度差相关的测量单位来感测所述温度差。

根据这些实施例中的一个或多个，所述方法还包括由所述温度差的大小来确定经过所述基座的流体的流速的大小。

根据这些实施例中的一个或多个，所述方法还包括基于所述温度差来确定经过所述流传感器的流的方向。

根据这些实施例中的一个或多个，所述第一温度传感器包括在所述加热器的上游设置在所述基座上，从而感测所述加热器上游的所述基座的上游温度的上游温度传感器。

根据这些实施例中的一个或多个，所述方法还包括通过比较所述上游和下游温度信号来确定经过所述流传感器的流的方向，所述的流的方向以所述温度差的符号为基础。

根据这些实施例中的一个或多个，设定所述上游和下游温度传感器的位置，使得在加热器开启并且不存在通过所述基座的流体流时，所述上游和下游温度基本相等。

根据这些实施例中的一个或多个，所述基座包括框架和与所述框架连接的膜，所述框架具有比所述膜更高的热容，所述加热器设置在所述膜上，设定所述下游温度传感器的位置以感测所述加热器下游的所述膜的温度，并且设定所述上游温度传感器的位置以感测所述加热器的上游的所述膜的温度。

根据这些实施例中的一个或多个，所述基座包括硅框架和与所述硅框架连接的膜，所述硅框架具有比所述膜更高的热容，所述加热器设置在所述膜上，所述下游温度传感器包括热电偶，所述热电偶具有设置在所述硅框架上的参考结以及在所述加热器的下游设置在所述膜上的感测结，所述上游温度传感器也包括热电偶，所述热电偶具有设置在所述硅框架上的参考结以及在所述加热器的上游设置在所述膜上的感测结。

根据这些实施例中的一个或多个，所述传感器与气雾剂递送系统的流体通道热连通，所述气雾剂递送系统包括气雾剂发生器和气雾剂输出开口，所述流体通道从所述气雾剂发生器延伸至所述气雾剂输出开口，所述基座的下游方向沿所述流体通道指向所述气雾剂输出开口。

参考附图，考虑以下描述和权利要求，本发明的各实施例的这些和其他方面，以及结构的相关元件的操作方法和功能、部分的组合以及制造的经济性将变得更加显见，所有附图形成本说明书的一部分，其中，在各图中类似的附图标记表示对应的部分。在本发明的一个实施例中，按比例绘制文中例示的结构部件。然而，显然可以理解，附图仅是为了例示和描述的目的，并非意在界定本发明的限定范围。此外，应当认识到，在文中的任何一个实施例中示出或描述的结构特征也可以用到其他实施例中。除非上下文明确地另行指出，否则说明书和权利要求中采用的单数形式的冠词“一”、“一个”和“该”包括复数个论述的目标。

为了更好地理解本发明的实施例以及本发明的其他目的和特征，可以参考下述与附图结合使用的说明，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的MDI的侧视图；

图2是根据本发明的备选实施例的喷射雾化器的部分截面视图；

图3是根据本发明的备选实施例的超声雾化器的截面视图；

图4是根据本发明的各实施例的可以与图1-3中所示的装置中的任何一种结合使用的温度传感器的前视图；

图5是根据本发明的各实施例的可以与图1-3中所示的装置中的任何一种结合使用的备选温度传感器的前视图；

图6是根据本发明的各实施例的可以与图1-3中所示的装置中的任何一种结合使用的热流传感器的前视图；

图7是可以与图1-3中所示的装置中的任何一种和/或图4、5、6和9中所示的传感器结合使用的控制器的框图；

图8是根据本发明的实施例的图6中的流传感器的随经过热流传感器的流速而变化的热电堆输出的曲线图；

图9是根据本发明的各实施例的可以与图1-3中所示的装置中的任何一种结合使用的热流传感器的前视图；以及

图10是在患者利用根据本发明的实施例的装置时温度传感器输出和图9中的流传感器的流传感器输出的曲线图。

根据本发明的各实施例，一种气雾剂递送系统/装置（例如，MDI 100或雾化器200、300（参考图1-3））包括传感器10，其感测所述递送系统内的气雾剂（例如，传感器400、500、700、900（参见图4-6和图9）和/或通过所述气雾剂递送系统的流体流（例如，传感器700、900））。所述气雾剂递送系统100、200、300还包括与传感器10操作性连接的控制器600。

图1-3示出了根据本发明的备选实施例的各种气雾剂递送系统。

例如，如图1所示，根据本发明的实施例的气雾剂递送系统包括MDI100。在美国专利申请公开No.2004/0231665A1中描述了这种MDI 100的一般特征，在此通过引用将其全文内容并入本文。MDI 100包括气雾剂发生器110，其被构造和布置成与具有加压药物的罐120连接。气雾剂发生器110被构造和布置成，在用户朝向气雾剂发生器110向下按压罐120时，将气雾化药物的团剂从罐120有选择地释放到MDI 100的间隔器130中，由此生成气雾剂。MDI 100还包括设置在间隔器130的与气雾剂发生器110相对的一侧的气雾剂输出开口140。

在图示的实施例中，MDI 100包括间隔器130。然而，在不背离本发明的范围的情况下可以省略间隔器130。

在图示的实施例中，气雾剂输出开口140包括面罩150。然而，在不背离本发明的范围的情况下，可以利用任何其他适当的气雾剂输出开口140代替面罩150（例如，吸管状吸口、通气管等）。

流体通道160从气雾剂发生器110延伸至气雾剂输出开口140。将传感器10安装到MDI 100的能够感测通道160的温度的位置。例如，可以将传感器10设置在通道160内（例如，气雾剂发生器和间隔器130之间、间隔器130内部、间隔器130与气雾剂输出开口140之间）。传感器10或者可以设置在界定通道160的壁内或壁上（例如，设置在间隔器130或气雾剂发生器110的壁内）。传感器10或者可以设置在能够使传感器10快速跟随通道160的温度波动的任何位置。

如图2所示，根据本发明的实施例的气雾剂递送系统包括喷射雾化器200。在美国专利申请公开No.2005/0087189A1中描述了这一雾化器200的一般特征，在此通过引用将其全文内容并入本文。雾化器200包括基于喷射的气雾剂发生器210，其依赖加压气体流使容器220内存放的加压流体215气雾化。一系列通路230从气雾剂发生器210延伸至气雾剂输出开口240，并且界定了流体通道260。在图示的实施例中，气雾剂输出开口包括吸口250。

如图2所示，将传感器10安装到雾化器200上使传感器10能够感测通道260的温度的位置。例如，可以将传感器10设置在通道260内（例如，气雾剂发生器210与气雾剂输出开口240之间）。传感器10或者可以设置在界定通道260的壁内或壁上。传感器10或者可以设置在能够使传感器10快速跟随通道260中的温度波动的位置。

如图3所示，根据本发明的实施例的气雾剂递送系统包括超声雾化器300。在美国专利申请公开No.2007/0277816A1中描述了雾化器300的一般特征，在此通过引用将其全文内容并入本文。雾化器300与雾化器200类似，只是雾化器300的气雾剂发生器310包括超声换能器310，来代替喷射雾化器使容器320内的流体315气雾化。具体而言，换能器310将超声能量传播至流体315中，其使得流体315在流体315的表面气雾化。一系列通路330从气雾剂发生器310延伸至气雾剂输出开口340，并界定了通道360。如上文关于雾化器200所解释的，可以将传感器10放置到任何适当的位置（例如，通道360内、界定通道360的壁内或壁上、能够使传感器10快速跟随通道360内的温度波动的位置）。

根据备选实施例，利用使用超声的气雾剂发生器代替气雾剂发生器310，其使网孔板发生振动，随着网孔的振动迫使小的流体液滴通过所述网孔，由此使流体气雾化。

图4-6图示了三种不同的温度传感器400、500、700，可以将其用作气雾剂递送装置100、200、300的传感器10。

图4图示了温度传感器400。传感器400包括电阻随温度变化的温度敏感传感器410。将电阻器410设置在膜420上，膜420跨硅框架430悬置，从而为电阻器410创建基座。因而，将电阻器410设置在所述基座上（例如，附着到所述基座上、与所述基座集成构造到一起、形成于所述基座内、与所述基座毗连等）。膜420具有低热容（例如，比硅框架430低），因而膜420和电阻器410将快速跟随通道160、260、360中的温度变化。

图5图示了根据本发明的备选实施例的温度传感器500。传感器500利用热电偶540或多个串联的热电偶（又称为热电堆510）代替电阻器410来感测温度。与传感器400类似，传感器500包括具有膜520的基座，膜520跨硅框架530的开口悬置。每个热电偶540包括参考结540a和感测结540b。将参考结540a设置在硅框架530上，并感测硅框架530的温度。将感测结540b设置在膜520上，并感测膜520的温度。由于膜520具有比框架530低的热容，因而膜520将比硅框架530快得多地跟随经过通道160、260、360中的传感器500的流体的温度变化。因此，通道160、260、360中的温度变化将导致硅框架530与膜520之间的温度差，由于所述温度差，热电偶540将生成跨所述热电偶540的成比例的电压差。

在图示的实施例中，将参考结540a设置在可以跟随（虽然没有那么快）通道160、260、360的温度的位置。根据备选实施例，可以使参考结540a与通道160、260、360隔得充分远，从而使结540a处的温度受通道160、260、360的温度影响更小。这样隔开可以提供更加准确的、信噪比更高的信号。然而，这样的隔开可能使制造变得复杂，并且提高传感器500的成本，另外传感器500优选是独立的集成单元。

图4和5图示了根据本发明的实施例的两个示范性温度传感器400、500。然而，在不背离本发明的范围的情况下，可以利用任何适当的替代温度传感器来代替这些传感器400、500作为传感器10。例如，温度传感器10可以包括（一个或多个）温度敏感晶体管或者红外温度传感器。温度传感器10可以是位于所述膜上的PTAT电路，并提供与绝对温度成比例的信号。

如图7所示，控制器600包括处理器610、视觉显示器620、音频输出装置630、存储器640、用户输入装置650和触觉输出装置660。然而，根据本发明的各实施例，在不背离本发明的范围的情况下，可以省略控制器600的这些部件（例如，显示器620、存储器640、音频输出装置630、用户输入装置650和/或触觉输出装置660）中的一个或多个。

再返回图1-3图示的气雾剂递送系统100、200、300，具有温度传感器400、500的形式的传感器10通过适当的连线615（或其他数据传输措施，例如无线通信（例如，射频传输、感应数据传输等））操作性连接至图7所示的控制器600。控制器600与传感器400、500连接以从传感器400、500接收与通道160、260、360的温度相关的温度信号。例如，在电阻传感器400中，温度与传感器400的电阻器410的电阻相关，因而所述电阻器的电阻为温度信号。控制器600因此能够通过测跨电阻器410的电阻来确定电阻器410上的温度。在基于热电偶的传感器500中，温度（尤其是参考结540a和感测结540b之间的温度差）与（一个或多个）热电堆510的热电偶540生成的电压相关，因而该电压为温度信号。控制器因此能够通过测量跨热电偶540和（一个或多个）热电堆510的电压来确定感测结540b处的（相对于参考结540a的）温度。

如下文所述，控制器600被构造和布置成利用感测到的温度/温度信号（例如，传感器400的电阻器410的电阻、传感器500的（一个或多个）热电堆的电压）来检测流体通道160、260、360内的气雾剂的存在。

如图1所示，当气雾剂发生器110将气雾化药物的团剂释放到间隔器130中时，由于所释放的气体的膨胀和团剂的挥发性推进剂成分的快速蒸发，通道160的温度下降。例如，气雾剂团剂中的小液滴将快速蒸发，因为所述液滴的总表面大，并且推进剂的沸点低。由于所述蒸发是吸热过程，因而气雾剂将从其所在的环境吸取能量，从而降低了环境的温度，尤其是通道160、260、360内的气体的温度。因此，处于气雾剂发生器110、210、310的下游的通道160、260、360的温度将随着这一气雾剂的通过而降低。温度传感器10、400、500感测这一温度下降。

如图7所示，控制器600的处理器610与传感器10、400、500操作性地连接，并监测由于团剂释放以及通道160、260、360内的气雾剂的存在而导致的温度下降。

根据一个实施例，控制器600监测传感器500，并在温度信号超过预定阈值（例如，1.0个任意单位）时确定释放了团剂。在传感器500中，传感器信号的幅度和膜520与硅框架530之间的温度差成比例。当气雾剂存在时，由于所述膜的相对较低的热容，气雾剂使膜520冷却的速度要比使硅框架530冷却得快，因而在膜520与硅框架530之间存在大的温度差。

上述传感器500可以是环境温度敏感的，因为其感测膜520与框架530之间的温度差，而不是绝对温度。例如，不管是在冷的周围环境下还是在热的周围环境下都利用传感器500，只要在膜520和框架530的环境温度变化之间给传感器500足够的时间，从而达到温度的均衡，那么在通道160、260、360内不存在引起温度差的事件（例如，气雾剂的释放）时，传感器500将感测不到温度差。

根据所述温度传感器的一个或多个实施例，例如，传感器400、基于水银的温度计或者基于双金属的温度计，当在使用气雾剂递送系统100、200、300之前不久开启了控制器600时，那么控制器600可以建立基线温度。控制器600可以将这一感测到的初始基线温度存储在其存储器640中，并在接下来感测到的温度与基线温度的偏离（例如比基线温度更低）超过预定阈值时确定气雾剂存在。

根据备选实施例，档控制器检测到通道160内的温度快速下降时，控制器600确定释放了团剂。例如，如果基于时间的温度下降速率超过了预定阈值，那么处理器610可以确定释放了团剂。例如，如果在预定时帧内产生了超过预定阈值的温度信号下降，那么处理器610可以确定释放了团剂。根据各个实施例，所述温度下降阈值（例如，电阻器410的电阻变化、（一个或多个）热电堆510的电压变化）可以与至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15摄氏度的温度下降相关。根据各种这样的实施例，用于检测温度下降阈值的预定时帧可以短于0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10秒。然而，根据通道160的类型、气雾剂发生器的类型、气雾剂的类型、传感器400、500上的预期流体流速以及各种额外的和/或替代的因素，可以增大或者降低这些阈值，以促进对团剂释放的更加精密和/或准确的检测。

处理器610可以是任何适当类型的处理器。例如，处理器610可以包括集成电路。处理器610可以是数字的或者模拟的。就数字处理器610而言，处理器610可以包括（一个或多个）A/D转换器，从而将模拟温度信号转换成数字信号。处理器610可以包括计算机。处理器610可以通过在所述计算机上运行程序（例如，具有实施处理器610的各种功能的可执行代码的计算机可执行介质）而实施其监测、计算以及其他功能。在不背离本发明的范围的情况下，处理器610可以包括两个或更多分立的处理器的组合。

显示器620可以是任何类型的适当的视觉显示器（例如，具有处于控制器600上的永久性标记的一个或多个LED指示器，所述永久性标记指示每个LED的含义；能够显示文本和/或图像标记的LCD屏幕）。处理器610与显示器620连接，以显示各种信息。例如，处理器610可以在每次释放团剂时通过显示器620提供可见指示。

如图7所示，此外或者备选地，在释放团剂时，处理器610可以使音频输出装置630向用户发出指示。音频输出装置630可以是任何适当类型的噪声发生装置（例如，扬声器、蜂鸣器等）。所述音频指示可以是蜂鸣声，从而让用户知道释放了团剂。或者，所述音频指示可以包括语音（例如，“已经释放了一剂药”）。

如图7所示，除了视觉信号和听觉信号之外或者作为备选，控制器600可以包括触觉指示器660（例如，利用电动机和偏移飞轮的振动器），从而向用户提供触觉反馈（例如，在释放团剂时振动；在检测到故障时振动等）。因而，控制器600可以提供团剂释放指示器，其在释放了团剂时向患者提供音频、视觉和/或触觉指示。

可以利用处理器610帮助用户将其对系统100的使用与团剂的释放协调起来。例如，在处理器所述检测到团剂释放之后的预定时间上，处理器610可以提供患者应当通过气雾剂输出开口140吸气的可见指示（通过显示器620）和/或音频指示（通过音频输出装置630）和/或触觉指示（通过触觉输出装置660）。所述预定时间可以是任何适当的时间（例如，0秒、1秒、2秒）。例如，在确定释放了团剂之后的预定时间上，处理器610可以是音频输出装置630向用户说“现在通过吸口吸入”。

处理器610可以具有对释放的团剂的数量进行计数的递增（incremental）计数器功能。处理器610可以使显示器620以可视的方式指示所释放的团剂的数量。处理器610可以与存储器640连接，并利用存储器640存储通过处理器610和传感器10获得的信息。例如，可以利用存储器640存储释放团剂的递增数量。处理器610还可以包括时间/日期时钟，以及将团剂释放与释放的日期和时间联系起来的功能。处理器610可以将已记录的时间/日期/释放数据存储在存储器640中。处理器610可以使显示器620显示这样的信息。例如，处理器610可以使显示器620指示上次团剂释放的时间和/或日期。这样的历史数据可以帮助患者掌握系统100的使用情况，并了解接下来应当何时使用系统100。处理器610本身可以掌握患者应当何时接受下一药物剂量，并在是下一剂量的时间时向患者提供视觉、听觉和/或触觉指示。

如图7所示，控制器600可以包括与处理器610连接的用户输入装置650。用户输入装置650可以包括用于使用户能够向控制器600提供信息的任何适当的装置。例如，用户输入装置650可以包括一个或多个按钮，例如，小键盘或键盘。用户输入装置650可以包括结合到显示器620内的触摸屏输入装置。用户输入装置650的按钮/开关之一可以是控制器600的开启/关闭开关。

可以利用用户输入装置650向控制器600提供各种信息。例如，用户输入装置650可以具有计数复位按钮，每当用户用新的罐120更换了已使用过的药物罐120就按下该按钮。在通过输入装置650接收到复位信号时，处理器610可以将计数器重置为0，从而对从罐120释放了多少药物团剂进行计数。

处理器610可以被构造和布置成在罐120接近变空时向用户发出指示（例如，在计数超过了预定阈值时提供指示），从而使用户知道要么更换罐120，要么准备好一个新的可用的罐。用户可以基于附接至系统100的罐120的类型将所述阈值（或者控制器600可以通过其计算适当的阈值的某些其他数据）通过用户输入装置650输入到控制器600中。或者，控制器600可以通过罐120本身（例如，罐上的RFID）来确定这样的信息。

根据本发明的备选实施例，处理器610可以利用与罐120内的剂量数相关的信息使显示器620上显示的计数器递减。因此，所述计数器将示出在罐120内还有多少剂量。

控制器600可以与气雾剂发生器110的激活机构连接，从而使处理器610能够确定何时对所述激活机构进行激活。例如，所述控制器可以利用压力开关，其检测何时按下了罐120从而释放了团剂。然后，在接收到这样的激活信号时，处理器610能够由传感器10确定是否实际释放了团剂。如果已触发了所述激活机构，但未感测到团剂，那么处理器610可以向用户提供指示发生了故障的视觉或听觉信号（例如，气雾剂发生器故障，罐120空了）。

如图2和3所示，控制器600可以结合雾化器200、300发挥类似的功能。例如，处理器610可以按照与上文相对于系统100的团剂释放检测描述的相同或类似的方式利用温度信号来检测通道260、360内的气雾剂的存在。

例如，当气雾剂发生器210、310开始使来自容器220、230的流体气雾化时，气雾化液滴的蒸发将快速降低存在气雾剂的通道260、360的温度。如上所述，当检测到快速温度下降（例如，在预定时间内的温度下降超过了预定温度差阈值）时，处理器610能够确定在通道260、360内存在气雾剂（并因此确定气雾剂发生器210、310正在使流体气雾化）。

相反，快速温度升高指示气雾剂发生器210、310已经停止对容器220、230内的流体的气雾化。处理器610能够通过检测这种快速温度升高来检测气雾化的停止。例如，当检测到快速温度升高（例如，预定时间内的温度升高超过了预定温度差阈值）时，处理器610能够确定已经停止了气雾剂生成。用于检测气雾化的停止（以及所伴随的通道260、360内的气雾剂的消失）的温度差和预定时间可以与用于检测气雾化开始的阈值相同，也可以不同

或者，控制器600可以利用任何适当的方法由温度信号来检测气雾化的开始和/或停止（例如，上文相对于MDI 100描述的任何方法，例如，检测何时温度与基线温度的偏离超过了预定阈值）。

处理器610可以在通道260、360中存在气雾剂时提供视觉指示（通过显示器620）、听觉指示（通过音频输出装置630）和/或触觉指示（通过触觉输出装置660）。控制器600可以向用户指示气雾剂发生器210、310何时开始使容器220、320中的流体气雾化，和/或何时停止对来自容器220、320的流体的气雾化（例如，在容器220、320变干时）。例如，控制器600在检测到通道260、360内的气雾剂时，以视觉、听觉和/或触觉的方式指示患者从气雾剂输出开口240、340吸气。

由于雾化器的典型剂量要求患者持续使用系统200、300，直到所有的药物/流体都气雾化为止，因而控制器600可以指示用户通过气雾剂输出开口240、340持续呼吸，直到处理器610通过检测到气雾剂发生器210、310不再生成气雾剂而检测到容器220、320已经变干为止。一旦检测到变干，那么控制器600可以通过视觉、听觉和/或触觉的方式指示用户停止使用雾化器200、300。例如，音频输出装置630可以用语言指示患者“剂量完成——您现在可以停止使用雾化器”。在检测到变干时，控制器600可以自动关闭气雾剂发生器210、310。

文中所利用的“变干”一词是指基本上已经使容器220、320内的所有可气雾化流体气雾化，因而气雾剂发生器21、310继续工作所气雾化的额外的流体量微不足道（例如，因而气雾剂输出低于容器220、230内具有充足流体时的正常输出的20%、15%和/或10%）。因而，即使在容器220、320内留有一定流体时，容器220、320也可能“变干”。

一些雾化器则对气雾化和患者的呼吸周期进行协调，例如，仅在患者吸入时或者仅在患者吸入的预期部分使药物气雾化。在这样的雾化器中，处理器610可以只有在气雾剂发生器210、310正在工作但仍然未在通道260、360内检测到气雾剂时确定容器220、320已经变干。

与MDI 100的情况一样，可以使控制器600与雾化器200、300结合使用，以记录使用数据。例如，处理器610可以将雾化器200、300的每次使用的时间、日期和/或持续时长记录在存储器640中。处理器610可以将所记录的数据显示在显示器620上（例如，上次使用的时间和/或日期、规划的下一次使用的时间等）。存储器640可以由用户和/或医疗提供者访问，以便于对记录数据的分析。

在图1所示的实施例中，可以将控制器600安装到MDI 100的其余部分上。在图2和3所示的实施例中，所述控制器与系统200、300是分离的，但通过连接线615束缚到所述系统上。根据本发明的备选实施例，在不背离本发明的范围的情况下，控制器600与系统100、200、300的其余部分可以具有任何其他适当的物理关系（例如，合并到任何系统的外壳内，或者与所述系统的其余部分分离）。

图6图示了热流传感器700，可以将其用作与包括气雾剂递送系统100、200、300在内的本发明的各实施例结合使用的传感器10。热流传感器700包括上游温度传感器710、下游温度传感器715、包括跨硅框架730的开口悬置的膜720的基座以及居中设置在所述膜720上的加热器750。

根据一个或多个实施例，利用已知芯片/半导体制造技术制造传感器400、500、700（包括框架430、530、730、膜420、520、720以及各种电部件410、510、710、715、750）。可以利用在名为“THERMAL FLOW SENSORINTEGRATED CIRCUIT WITH LOW RESPONSE TIME AND HIGHSENSITIVITY”的专利申请中公开的方法制造传感器400、500、700，通过引用将其全文内容并入本文。

基座界定了上游和下游方向，在图6中通过流向箭头指出了下游方向。根据各实施例，相对于通道160、260、360设置传感器700的位置，从而使传感器700/基座的下游方向与流体从气雾剂发生器110、210、310朝向气雾剂输出开口140、240、340流动的流体流动方向对准。换言之，基座的下游方向沿流体通道160、260、360指向气雾剂输出开口140、240、340，因而所感测到的流向传感器700的下游方向的流指示在通道160、260、360内朝向气雾剂输出开口140、240、340方向的流体流（即，指示患者的吸入），并且反之，所感测到的流向传感器700的上游方向的流指示通道160、260、360内的朝向气雾剂发生器110、210、310的流体流（即，在将传感器700的位置设定为使呼出气体经过传感器700的系统中，指示患者的呼气）。

加热器750与控制器600连接，从而从控制器600接收使加热器750加热的电流。加热器750可以是任何适当的加热器，例如，电阻器。加热器750对膜720加热，从而建立起在中央，即加热器750所在位置为最高，而在起着热沉作用的硅框架730上为最低的温度分布。

在传感器730的操作过程中，控制器600可以向加热器750提供恒定电流。然而，根据备选实施例，在不背离本发明的范围的情况下，控制器600可以使所述电流发生变化。

所图示的温度传感器710、715包括热电堆710、715，每个热电堆包括多个热电偶540，每个热电堆包括参考结740a和感测结740b。将参考结740a设置在硅框架730上，并感测其温度。将上游温度传感器710的感测结740b设置在处于加热器750的上游的位置的膜720上，并感测其上游温度。热电堆710因此生成电压形式的上游温度信号，所述电压与热电堆710的参考结740a处的硅框架730和处于加热器750的上游的热电堆710的感测结740b之间的温度差成比例。

将下游温度传感器715的感测结740b设置在处于加热器750的下游位置的膜720上，并感测其下游温度。热电堆715因此生成电压形式的下游温度信号，所述电压与处于热电堆715的参考结740a处的硅框架730和处于加热器750的下游的热电堆715的感测结740b之间的温度差成比例。

由于膜720具有比框架730低的热容，因此膜720将比硅框架730更加快速地跟随经过通道160、260、360中的传感器700的流体的温度变化。因此，通道160、260、360中的温度变化将导致硅框架730和膜720之间的温度差，由于所述温度差，热电偶740将生成成比例的电压差。

根据一个或多个实施例，膜420、520、720包括快速跟随通道160、260、360内的温度变化的衬底（例如，具有低热容的材料）。例如，膜420、520、720可以包括具有低热容的材料的相对较薄的层，从而使其对周围环境内的温度变化做出快速响应。根据各实施例，420包括硅、氮化硅、氧化硅、聚酰亚胺、聚对苯二甲撑和/或玻璃。这样的特征可以提高取决于流的温度差与加热器750的耗散功率的比率。

在图示的实施例中，框架430、530、730包括硅。然而，框架430、530、730或者可以包括任何其他适当的材料。根据一个或多个实施例，如果可能的话，框架430、530、730包括比膜420、520、720更慢地跟随通道160、260、360内的温度变化的材料（例如，比膜420、520、720更厚的材料和/或具有比其更高的热容的材料）。

在各实施例中，由于硅框架730的高相对热扩散系数，硅框架730的上游侧与下游侧之间的温度变化相对于膜720的上游侧与下游侧之间的温度差小。因此，硅框架730的上游侧与下游侧（即，设置了参考结704a的位置）之间的温度差要比膜720中（即，设置了感测结740b的位置）的温度变化小得多，因此根据本发明的一个或多个实施例，可以将其忽略。

如图6所示，将温度传感器710、715按照热对称的方式分别设置在加热器750的上游侧和下游侧。在将加热器750居中设置在膜720上，并且膜720的上游和下游热容和扩散系数相对于加热器750对称的实施例中，上游温度传感器710与加热器750之间的上游距离可以基本等于下游温度传感器715与加热器750之间的下游距离。

作为传感器710、715的这种对称放置的结果，在不存在经过传感器700的朝向上游/下游方向的流体流的情况下，在加热器750工作时，上游和下游温度（以及上游和下游温度信号）基本上彼此相等（例如，彼此均处于10、5、4、3、2或1摄氏度内）。当在加热器750工作的同时有流体经过传感器700向下游流动时，随着所述流推动/携带着来自加热器750的热量离开上游传感器710向下游朝下游传感器715传输，下游温度将相对于上游温度上升。反之，当在加热器750工作的同时流体经过传感器700向上游流动时，随着所述流推动着热量离开下游传感器715向上游朝上游传感器710传输，下游温度将相对于上游温度下降。然而，应当指出，沿任意方向的流体流都可能随着所述流对通道160、260、360和传感器700的冷却超过加热器750对膜720的加热而导致上游和下游绝对温度下降。

上游和下游温度之间的温度差的幅度与流体流速的大小成比例，因为流体流速越快那么沿流动方向推动/携带的热量就越多。在图示的实施例中，根据与实际上游和下游温度相关的热电堆710、715中的电压差定义流传感器温度差。在传感器710、715相对于加热器750热对称设置的实施例中，流传感器温度差的符号指示经过传感器700的流的方向。例如，如果将传感器710、715的极性设置为，在感测结740b比参考结740a冷时，所述传感器登记正极性电压，因而在所述流指向下游时，所述流传感器温度差（例如，被定义为上游传感器710的电压信号减去下游传感器715的电压信号的电压差异）将具有正极性，而在所述流指向上游时其将具有负极性。所述差异的绝对幅度（例如，电压的幅度）与经过传感器700的绝对流速成比例（通常以非线性的方式，但未必如此）。

通过使上游和下游传感器710、715相对于加热器750热对称放置可以得到（a）偏移（offset）自由流速确定（无流得出零信号），（b）由差信号的符号确定流向的能力，（d）与所述差信号的绝对值同等相关的上游和下游流速。由于传感器710、715的对称性的原因，所述差信号（例如，流速信号）还可以对周围温度的变化不具敏感性。这是因为热电堆710的信号和热电堆715的信号二者均以相同的绝对量变化，在对两信号相减或相除时所述绝对量向发生抵消。

尽管在图示的传感器700中，传感器710、715以对称的方式分别设置在加热器750的上游和下游，然而也可以根据本发明的备选实施例以其他替代方式设置上游传感器710。例如，如果仅希望测量流向下游的流，那么可以将上游传感器710设置在通道160、260、360中的远离加热器750从而基本不受加热器750影响的部分内。然而，出于文中解释的原因，根据一个或多个实施例，传感器710、715的对称布置尤其倾向于改善校准、提高准确度和精确度。

尽管图示的温度传感器710、715包括热电堆，然而作为替代所述温度传感器在不背离本发明的范围的情况下也可以包括任何其他适当类型的温度传感器。

尽管文中描述了特定的流传感器700，然而在不背离本发明的范围的情况下可以将各种各样的替代流传感器与本发明的各实施例结合使用。

控制器600可以被构造和布置成通过各种方式使用热流传感器700。如图7所示，将控制器600通过连线615与传感器10、700连接。如上所述，控制器600通过这些连线615向加热器750递送电流。控制器600还通过连线615与传感器710、715连接，从而分别从传感器710、715接收分别与上游和下游温度相关的上游和下游温度信号。控制器600将上游和下游温度信号进行比较，从而通过比较上游和下游温度信号来检测通道160、260、360内的流体流。

控制器600被构造和布置成通过比较上游和下游温度/信号来确定通道160、260、360内的流体流的存在和方向。例如，如果控制器600确定上游和下游温度大致相等，那么控制器600确定没有流体流过通道160、260、360。如果控制器600确定下游温度相对于上游温度升高了（或者在各种热对称实施例中高于上游温度），那么控制器600（或者其处理器610）确定流体朝向气雾剂输出开口140、240、340向下游流动。相反，如果控制器600确定下游的温度相对于上游温度下降了（或者就各种热对称实施例而言低于上游温度），那么控制器600（或者其处理器610）确定所述流体朝向气雾剂发生器110、210、310向上游流动。

控制器600可以通过任何适当的方式对上游和下游温度/信号进行比较。例如，控制器600可以从下游温度减去上游温度，并利用所述结果的符号确定流向，其中，结果零指示没有流体流。或者，控制器600可以通过使一个除以另一个来对上游和下游温度/信号进行比较，并通过商大于一还是小于一来确定流向，其中，商为一表示没有流体流。

控制器600还可以利用传感器700确定通过传感器700的流体流速。所确定的流体流速未必采取绝对项（例如，米/秒或者升/秒）的形式。相反，可以按照与流体流速相关的变量的形式来确定和表达流体流速。例如，在控制器600从来自热电堆715的下游温度信号（以伏表示）减去来自热电堆710的上游温度信号（以伏表示）的实施例中，可以以伏（或者基于所利用的温度传感器的类型以任何其他适当的绝对或者相对尺度）表示得到的流体流速。控制器600可以通过使各温度差信号（例如以伏表示）与实际流速（例如，米/秒、升/秒等）联系起来的预定转换算法来确定通道160、260、360内的实际积计流速或者经过传感器700的流体的实际线性流速。所述算法可以是以数学的方式计算的，或者可以是通过确定已知流速上的温度差信号的受控试验凭经验生成的。

控制器600还可以将传感器700的温度传感器710、715中的一个或两个用作与上文论述的传感器500的热电堆510类似的温度传感器。例如，如果利用了两个传感器710、715，那么可以将其信号加起来，以创建随温度变化的信号。因此能够按照与传感器500类似的方式使用传感器700，以检测通道160、260、360内的气雾剂的存在。

在流传感器700的工作过程中，加热器750对膜720加热，而经过传感器700的空气流将使所述膜冷却。如图8所示，在最高流速上达到膜720的最低温度，并且反之依然。在图8中，y轴（“热电堆输出（任意单位）”）表示根据所述传感器的一个实施例来自两传感器710、715的累积温度信号。x轴表示流速。如图8所示，所述累积温度信号/累积温度与流速成反比。由于加热器750相对于参考结740b对感测结740a加热，因而所述累积信号是正的。

如图8所示，所述累积温度信号还随气雾剂的存在发生变化。随流速变化的温度曲线800（图8顶部的曲线）是设置了传感器700的通道内不存在气雾剂时的示范性曲线。随流速变化的温度曲线810（图8底部的曲线）是传感器700感测到通道内存在气雾剂时的示范性曲线。由加热器750耗散的热量确定膜720的温度变化，例如，少量的功率（power）将伴随不断变化的流带来小的温度变化。当存在气雾剂时，受到加热的膜720的温度将冷却下来。对于小的加热器750的耗散水平而言，气雾剂的存在将使膜720冷却到在不存在气雾剂的情况下处于最高流速处的温度以下。换言之，在所有其他变量均为常数的情况下，在存在气雾剂的情况下处于零流速处的累积温度将低于不存在气雾剂时处于最高流速处的累积温度。将阈值水平820设定为恰好处于不存在气雾剂时处于最高流速处的最低温度以下。当温度降低到这一阈值水平820以下时将检测到气雾剂的经过。在图示的传感器700中，当膜720比所述框架730凉时，所述累积温度信号是负的。在图示的传感器700中，在不存在气雾剂时所述累积温度信号将为正，因为加热器750将相对于处于硅框架730上的距加热器750更远的参考结740a对膜720上的与加热器750接近的传感器710、715的感测结740b加热。

能够使加热器750的热输出优化，从而使竞争（competing）变量平衡。如上所述，降低加热器750的输出将使不存在气雾剂时的快速流速和存在气雾剂时的缓慢流速之间的区分更为容易。另一方面，还能够对加热器750的输出进行优化，从而使预期流速下上游和下游温度之间的差最大化，进而对所述传感器的对流速进行检测和量化的能力的信噪比进行优化。

根据备选实施例，控制器600利用自适应温度阈值820更加精确地检测气雾剂的存在。如通过图8中的曲线800所示，在不存在气雾剂时膜720的（相对于硅框架）累积温度信号与流速之间的关系是已知的。由于如上文所述控制器600能够利用传感器700通过比较上游和下游温度信号来计算流速，因而控制器600能够利用已知的流速连同已知的累积温度信号与流速的关系（在不存在气雾剂的情况下）来确定什么是不存在气雾剂时的累积温度信号。控制器600因此能够将自适应气雾剂检测温度信号设定为稍微低于不存在气雾剂时的已知流速处的预期信号。如果（在温度信号随膜720的温度上升和下降的实施例中）感测到的累积温度信号下降到瞬时自适应阈值以下，那么控制器600确定气雾剂存在。因而，自适应阈值820将随着感测到的流速降低。根据利用自适应阈值820的一个或多个实施例，实际膜720的温度与阈值水平820之间的差异可以是小的差异，并且因而能够检测到较小的温度下降（因此，检测到较小的气雾剂量）。而且，根据利用自适应阈值820的一个或多个实施例，自适应阈值水平820便于使用更高的加热器750的热输出，其可以提高传感器感测气流的能力的信噪比。根据利用自适应阈值820的一个或多个实施例，没有必要通过限定最大流速来确定用以设置阈值水平820的最低温度。

图9图示了根据本发明的备选实施例的热流传感器900。在不背离本发明的范围的情况下，可以利用传感器900代替文中描述的传感器400、500、700中的任何一个。传感器900与传感器700等同，只是增加了分立的温度传感器910，并将其安装到了膜720上。在图示的实施例中，传感器900与上文描述的传感器400的电阻器410类似是一种电阻性温度传感器。或者，实际上可以既利用传感器400和传感器700两者来制造像传感器900这样的传感器。

控制器600按照与控制器600连接至上文论述的传感器400的电阻器410所采取的类似的方式连接至所述电阻性温度传感器910。所述控制器还按照与上文相对于传感器700论述的类似的方式连接至加热器750和传感器710、715。这样的电阻性温度传感器910的使用可以使所述传感器能够测量绝对温度（与利用诸如热电偶的传感器测量相对温度形成对比）。

图10图示了利用控制器600通过传感器900测量通道内的温度和流的试验结果。x轴表示时间。顶部的线920指示流传感器900对用户的呼吸模式的响应（示出了大约五次完整呼吸）。线920的y轴与上游与下游温度传感器710、715之间的温度差相关（例如，以实际温度（例如，摄氏度）、温度信号差（例如，如果传感器710、715为热电堆利用伏，对于电阻性上游和下游温度传感器利用欧姆）表示）。在线920中，下面的平坦部分表示吸入和呼出之一，而上面的平坦部分则表示吸入和呼出中的另一个（取决于传感器900被设置为从下游温度减去上游温度还是相反）。在释放气雾剂时，在流传感器900的信号中观察到一个小的尖峰930，其表明流传感器900几乎不受气雾剂的影响。

在图10中，下面的线940与电阻器910（也可以将其称为热敏电阻）感测的温度相关，因而线940的y轴与通道温度相关（例如，以通过欧姆计量的电阻表示，以实际温度表示）。线940的噪声图案是由流的变化引起的加热器的温度波动造成的。当释放了气雾剂时，电阻器910的电阻下降到水平950处，其远低于没有气雾剂存在时的最低水平。如上文相对于传感器700所述，控制器600可以利用预设的或者自适应的温度阈值960，并且在线940/温度信号跨阈值960时确定存在气雾剂。

根据备选实施例，利用传感器700，并且利用加热器750的电阻本身而非利用分立的电阻器910来感测温度，其方式与上文相对于传感器900描述的方式相同。

可以结合气雾剂递送装置100、200、300使用热流传感器700、900，从而向这些装置提供额外的或者替代的功能。

例如，在MDI 100的使用过程中，用户应当相对于团剂的吸入适当地设定团剂释放的时间。根据意图不同的使用方式，可能希望患者在释放团剂的同时立即（或者在释放团剂之后经过预定时间量才）吸入，或者希望在吸入过程中释放团剂。如上所述，控制器600能够利用传感器700、900来检测气雾化药物的团剂的释放。此外，由于控制器600能够利用传感器700、900检测通道160内的流的存在、方向和/或大小，因而控制器600能够确定用户何时正在通过气雾剂输出开口140吸入。控制器600因此能够监测患者与预期释放/吸入定时的顺应性，和/或向用户发出指令，从而帮助患者更好地掌握释放和吸入时间。

就监测而言，控制器600可以将每次团剂释放于每次吸入之间的时间设定关系（例如，相对的起始时间、停止时间、持续时长）记录在存储器640中。这样用户或者医疗专业人员将能够对所存储的数据进行访问，以评估患者与预期的MDI 100的使用的顺应性。

控制器600可以将感测到的释放/吸入之间的关系与预定的预期关系进行比较，并提供有关患者是否正确地掌握了释放和吸入时间的指示（例如，通过显示器620以视觉的方式，通过音频输出装置630以听觉的方式，和/或通过触觉输出装置660以触觉的方式）。如果患者的时间掌握不合适，那么控制器600可以提供有关患者未来如何能够更好地遵照预期时机把握的指示（例如，“下一次请相对于气雾剂的释放更快（或更晚）吸入”的视觉或听觉指示）。

此外和/或备选地，控制器600可以向患者提供有关何时释放团剂和/或吸入的实时指示。例如，如果应当在患者吸入的中间（或者某一其他预期点）释放团剂，那么在控制器600通过流传感器700、900检测到患者正处于吸入的中间时，控制器600可以提供视觉、听觉或触觉指令，来激活气雾剂发生器110。或者，在控制器600通过允许控制器600开启或关闭气雾剂发生器110、210、310的方式连接至气雾剂发生器110、210、310的实施例中，在控制器600确定相对于所感测到的患者呼吸模式为合适的时机时，控制器600可以自己开启气雾剂发生器110、210、310。

或者，如果希望患者在释放团剂之后的预定时间吸入，那么控制器600可以提供适当定时的视觉、听觉或触觉吸入指示。

控制器600可以按照上文相对于MID 100描述的类似的方式使流传感器700、900与雾化器200、300结合使用。例如，控制器600可以对气雾剂发生器210、310实施的气雾化以及患者通过气雾剂输出开口240、340的吸入的时间、持续时长和相对时机进行监测，并将其记录在存储器640中。用户、医疗专业人员或者其他适当的人员或机器以后可以利用这一数据对患者与预期治疗状况的顺应性进行评估。所述数据可以保证指示患者以不同的方式使用装置200、300，和/或保证对装置200、300的工作方式进行调整（例如，通过调整例如每次气雾剂释放的时间和时机来调整所述装置本身的操作，从而更好地匹配患者的呼吸模式）

本领域已知，经常希望使患者的呼吸模式与雾化器200、300的气雾化相协调。例如，将各种雾化器设计成在患者吸入时而不是在患者呼出时使药物气雾化，从而减少药物的浪费，当然还有其他原因。控制器600可以利用流传感器700、900检测吸入和呼出，从而相应地控制气雾剂发生器210、310的激活时机。在这样的实施例中，控制器600操作性地连接至气雾剂发生器210、310，从而使控制器能够开启和停止气雾剂发生器210、310。

尽管上文描述了具有示范性气雾剂发生器110、210、310的气雾剂递送装置100、200、300，然而在不背离本发明的范围的情况下，可以利用替代类型的气雾剂递送装置和气雾剂发生器来代替这些示范性装置100、200、300和/或发生器110、210、310。

在图示的实施例中，将传感器10设置在气雾剂递送装置100、200、300内的示范性位置上。然而，在不背离本发明的范围的情况下，也可以将传感器10设置在备选位置上。例如，可以重新设置传感器10的位置，以提高传感器检测吸入、呼出和/或气雾剂的能力。可以对传感器10的位置进行优化，从而使感测各种状况的竞争目标达到平衡。

例如，在图1所示的装置100中，将传感器10放置到气雾剂发生器110的附近可以提高传感器检测气雾剂的存在的能力。然而，在这一位置上，传感器10可能无法检测到患者呼气，因为可能没有显著的呼出流抵达传感器10，尤其是在呼气阀被设置得更加靠近吸口140的情况下。或者，可以将传感器10设置在非常适于检测这样的吸入/呼出流的位置上（在图1中通过虚构图将其示为传感器10a）。然而，这样的放置可能涉及传感器10检测气雾剂存在的灵敏度的损失，因为传感器10a的放置离气雾剂发生器110更远。

出于相同的原因，可以重新设置与装置200相结合的图2所示的传感器10的位置，在图2中通过虚构图将其示为传感器10b。尽管对传感器10b这样放置可以提高传感器检测患者呼出和吸入的能力，然而这样的放置可能降低传感器检测气雾剂的灵敏度，因为传感器10b被设置得离气雾剂发生器210更远。

此外，在一个或多个实施例中，可以利用传感器10来检测流，而非检测气雾剂的存在。在这样的实施例中，可以将传感器10设置在使其与气雾剂的相互作用降至最低或者消除所述相互作用的位置上，从而使传感器10受到的基于气雾剂的污染降至最低。例如，如图2中通过传感器10c表示的虚构图所示，可以将传感器10c放置到处于气雾剂发生器210的上游的吸入流体通道内，从而在不会受到传感器10c的下游生成的气雾剂的显著污染的情况下感测吸入。类似地，如图2中通过传感器10d表示的虚构图所示，可以将传感器10d放置到呼出通道内，从而在限制其遭受气雾剂污染的同时提高其感测患者呼气的能力。

与可以利用图3中的装置300中的传感器10的类似备选位置提高优先测量（例如，气雾剂的存在、吸入、呼出）的灵敏度。

在图示的实施例中，传感器位置10b、10c、10d提供了传感器10的备选位置。然而，根据其他实施例，装置100、200、300可以利用多个传感器10，每个传感器10致力于不同的测量。例如，在装置200中，装置200可以利用传感器10检测气雾剂，传感器10c检测吸入，传感器10d检测呼出。

在图示的实施例中，将气雾剂递送装置100、200、300设计为使药物气雾化，将气雾剂输出开口140、240、340设计为促进气雾化药物通过患者的口和/或通气管递送到患者的气道（例如，咽喉、支气管、肺）内。然而，根据备选实施例，在不背离本发明的范围的情况下，气雾剂递送系统可以具有备选功能（例如，增湿、诸如空气清凉剂的加香气雾剂的扩散）。此外和/或备选地，可以在任何希望感测给定位置上的气雾剂的存在和/或感测流体流（通过流的存在、流向和/或流的大小表示）的系统中利用本发明的一个或多个实施例。例如，可以在输气管线中利用文中描述的流传感器700、900，从而对流进行感测。因而，本发明的各实施例不限于气雾剂生成和/或递送背景下的使用。

文中描述的各种温度传感器可以直接（例如，传感器设置在通道内），也可以间接（例如，传感器设置在通道壁内，因而传感器通过感测壁的温度间接感测通道内的温度）感测通道160、260、360内的温度。

文中利用的感测温度不要求感测绝对温度。倒不如说，感测温度只需生成某种类型的与温度相关的信号或信息。例如，可以通过与参考位置的温度差来表示温度测量结果（例如，通过热电偶的参考结和感测结）。没有必要将温度测量结果转换成标准温度单位（例如，华氏温度、摄氏温度、开氏温度）。倒不如说温度测量结果可以只是与温度相关（例如，成正比、成反比），因而例如对于电阻温度传感器而言可以通过欧姆/电阻表示温度测量结果，对于热电偶式温度传感器而言可以通过伏表示温度测量结果。

文中利用的气雾化开始和停止这些词语不是绝对的。而是说在气雾化高于或者低于预定阈值时可以检测到气雾化的开始和停止。例如，在气雾化相对于气雾剂发生器的正常工作过程中发生的气雾化降低到了预定阈值以下（例如，低于正常气雾化的20%、15%、10%）时可以确定气雾化停止。

通道160、260、360可以包括气隙，气体/空气通过所述气隙从气雾剂发生器110、210、310移动至气雾剂输出开口140、240、340。或者，通道160、260、360还可以包括界定了气隙的表面，气体/空气从气雾剂发生器110、210、310通过所述气隙移动至所述气雾剂输出开口140、240、340。通道160、260、360还可以包括界定了所述气隙的表面的壁。

提供前述图示实施例的目的在于说明本发明的结构和功能原理，而不是旨在构成限制。相反，旨在使本发明的原理包含处于下述权利要求的精神和范围内的任何及全部变化、更改和/或替换。

Claims (34)

1.一种热流传感器，其包括：

基座，其界定上游方向和下游方向；

加热器，其设置在所述基座上；

第一温度传感器，将其设定在感测第一位置处的第一温度的位置；以及

下游温度传感器，在所述加热器的下游设置在所述基座上，以感测所述加热器的下游的所述基座的下游温度，

其中，所述温度传感器和加热器相对于彼此进行定位，使得朝所述下游方向经过所述基座的流体流使所述第一温度与所述下游温度之间的温度差增大。

2.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述温度差的大小与经过所述基座的所述流体的流速的大小成比例。

3.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述第一温度传感器包括在所述加热器的上游设置在所述基座上，以感测所述加热器的上游的所述基座的上游温度的上游温度传感器。

4.根据权利要求3所述的传感器，其中：

所述温度差包括所述下游温度减去所述上游温度，

当流体朝所述上游方向和所述下游方向之一经过所述基座时，所述温度差为正，并且

当流体朝所述上游方向和所述下游方向中的另一个经过所述基座时，所述温度差为负。

5.根据权利要求3所述的传感器，其中，所述上游温度传感器与加热器之间的上游距离基本等于所述下游温度传感器与所述加热器之间的下游距离。

6.根据权利要求3所述的传感器，其中，设定所述上游温度传感器和所述下游温度传感器的位置，使得当所述加热器开启并且不存在通过所述基座的流体流时，所述上游温度和所述下游温度基本相等。

7.根据权利要求6所述的传感器，其中，所述温度传感器和加热器相对于彼此进行定位，使得朝下游方向的流体流使所述下游温度相对于所述上游温度提高。

8.根据权利要求7所述的传感器，其中，所述温度传感器和加热器相对于彼此进行定位，使得朝上游方向经过所述基座的流体流使所述上游温度相对于所述下游温度提高。

9.根据权利要求3所述的传感器，其中：

所述基座包括框架和与所述框架连接的膜，

所述框架具有比所述膜更高的热容，

所述加热器设置在所述膜上，

设定所述下游温度传感器的位置以感测所述加热器下游的所述膜的温度，以及

设定所述上游温度传感器的位置以感测所述加热器上游的所述膜的温度。

10.根据权利要求3所述的传感器，其中：

所述基座包括硅框架和与所述硅框架连接的膜，

所述硅框架具有比所述膜更高的热容，

所述加热器设置在所述膜上，

所述下游温度传感器包括热电偶，所述热电偶具有设置在所述硅框架上的参考结以及在所述加热器的下游设置在所述膜上的感测结，并且

所述上游温度传感器包括热电偶，所述热电偶具有设置在所述硅框架上的参考结以及在所述加热器的上游设置在所述膜上的感测结。

11.与气雾剂递送系统结合的根据权利要求3所述的传感器，所述气雾剂递送系统包括：

气雾剂发生器；

气雾剂输出开口；

延伸至所述气雾剂输出开口的流体通道，设定所述气雾剂发生器的位置，使得由所述气雾剂发生器生成的气雾剂进入所述流体通道，其中，所述热流传感器与所述通道热连通，其中，所述基座的所述下游方向沿所述流体通道指向所述气雾剂输出开口；

与所述上游温度传感器和所述下游温度传感器连接，从而分别从所述传感器接收分别与所述上游温度和所述下游温度相关的上游温度信号和下游温度信号的控制器，

其中，所述控制器被构造和布置成通过比较所述上游温度信号和所述下游温度信号来检测所述通道内的流体流。

12.根据权利要求11所述的组合，其中，所述控制器被构造和布置成通过比较所述上游温度信号和所述下游温度信号来确定所述通道内的流体流的方向。

13.根据权利要求12所述的组合，其中：

将所述传感器设置在由所述气雾剂发生器生成的气雾剂进入所述通道的位置的下游；并且

所述控制器被构造和布置从利用来自所述传感器的温度传感器信号来检测所述流体通道内的气雾剂的存在。

14.根据权利要求11所述的组合，其中：

将所述传感器设置在由所述气雾剂发生器生成的气雾剂进入所述通道的位置的上游；并且

所述控制器被构造和布置成通过比较所述上游温度信号和所述下游温度信号来检测所述通道内的吸入流。

15.根据权利要求11所述的组合，其中：

将所述传感器设置在由所述气雾剂发生器生成的气雾剂进入所述通道的位置的下游；并且

所述控制器被构造和布置成利用来自所述传感器的温度传感器信号来检测所述流体通道内的气雾剂的存在。

16.根据权利要求15所述的组合，其中，所述控制器被构造和布置成在所述温度传感器信号指示温度低于预定温度阈值时确定在所述流体通道内存在气雾剂。

17.根据权利要求16所述的组合，其中，所述预定温度阈值比在不存在气雾剂的情况下并且处于预定最大流速处的预定最小感测温度更低。

18.根据权利要求16所述的组合，其中，所述控制器被构造和布置成根据所感测到的流体流速来改变所述预定温度阈值。

19.一种用于检测经过流传感器的流体流的方法，所述流传感器包括界定上游方向和下游方向的基座、设置在所述基座上的加热器、设定其位置以感测第一位置处的第一温度的第一温度传感器以及在所述加热器的下游设置在所述基座上，以感测所述加热器的下游的所述基座的下游温度的下游温度传感器，所述方法包括：

使所述加热器生成热；

经由所述第一温度传感器检测所述基座上的第一位置处的第一温度；

经由所述下游温度传感器检测所述加热器的下游的所述基座的下游温度；以及

通过确定所述第一温度与所述下游温度之间的温度差是否增大来确定是否有流体正流经所述流传感器。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括将是否有流体正流经所述流传感器的确定结果存储在存储器内。

21.根据权利要求19所述的方法，其中，确定所述第一温度与所述下游温度之间的温度差是否升高包括从来自所述第一温度传感器和所述下游温度传感器之一的温度信号减去来自所述第一温度传感器和所述下游温度传感器中的另一个的温度信号。

22.根据权利要求19所述的方法，其中，确定所述第一温度与所述下游温度之间的温度差是否升高包括将来自所述第一温度传感器和所述下游温度传感器之一的温度信号除以来自所述第一温度传感器和所述下游温度传感器中的另一个的温度信号。

23.根据权利要求19所述的方法，其中，通过与所述上游温度和所述下游温度之间的温度差相关的测量单位来感测所述温度差。

24.根据权利要求19所述的方法，还包括从所述温度差的大小确定经过所述基座的所述流体的流速的大小。

25.根据权利要求19所述的方法，还包括基于所述温度差确定经过所述流传感器的流的方向。

26.根据权利要求19所述的方法，还包括基于所述温度差确定经过所述流传感器的流的方向和大小。

27.根据权利要求19所述的方法，其中，所述第一温度传感器包括在所述加热器的上游设置在所述基座上，从而感测所述加热器上游的所述基座的上游温度的上游温度传感器。

28.根据权利要求27所述的方法，还包括通过比较所述上游和下游温度信号确定经过所述流传感器的流的方向，所述的流的方向以所述温度差的符号为基础。

29.根据权利要求27所述的方法，其中，设定所述上游温度传感器和所述下游温度传感器的位置，使得在所述加热器开启并且没有通过所述基座的流体流时，所述上游温度和所述下游温度基本相等。

30.根据权利要求27所述的方法，其中：

所述基座包括框架和与所述框架连接的膜，

所述框架具有比所述膜更高的热容，

所述加热器设置在所述膜上，

将所述下游温度传感器设定在感测所述加热器下游的所述膜的温度的位置，以及

将所述上游温度传感器设定在感测所述加热器上游的所述膜的温度的位置。

31.根据权利要求27所述的方法，其中：

所述基座包括硅框架和与所述硅框架连接的膜，

所述硅框架具有比所述膜更高的热容，

所述加热器设置在所述膜上，

所述下游温度传感器包括热电偶，所述热电偶具有设置在所述硅框架上的参考结以及在所述加热器的下游设置在所述膜上的感测结，以及

所述上游温度传感器包括热电偶，所述热电偶具有设置在所述硅框架上的参考结以及在所述加热器的上游设置在所述膜上的感测结。

32.根据权利要求27所述的方法，其中：

所述传感器与气雾剂递送系统的流体通道热连通，所述气雾剂递送系统包括气雾剂发生器和气雾剂输出开口，

所述流体通道延伸至所述气雾剂输出开口，设定所述气雾剂发生器的位置，使得由所述气雾剂发生器生成的气雾剂进入所述流体通道，并且

所述基座的所述下游方向沿所述流体通道指向所述气雾剂输出开口。

33.根据权利要求32所述的方法，还包括基于所述温度差来确定所述流体通道内的流的方向和大小。

34.根据权利要求32所述的方法，还包括从所述第一温度和所述下游温度中的至少一个来检测所述流体通道内的气雾剂的存在。

Images