CN110545867A - 潮式吸入器自适应定量 - Google Patents

Abstract

一种干粉吸入器，包括用于保持干粉和气体的具有孔口的第一腔室，以及通过至少一个通道直接连接到第一腔室的第二腔室，用于从第一腔室接收雾化形式的干粉并将该雾化的干粉递送给用户。压力传感器监测第二腔室中的压力。联接到第一腔室的振动器使干粉雾化并使雾化的粉末移动通过该通道，从而将干粉作为雾化的干粉从第一腔室递送到第二腔室。振动器控制单元基于第二腔室中监测到的压力和定量方案控制振动器的操纵，其中，定量时间由每次吸入的体积决定。

Description

潮式吸入器自适应定量

现有申请的交叉引用

本申请要求在2017年3月22日提交的美国临时专利申请号62/475,079的优先权权益，该申请的全部内容以参见的方式特别纳入本文。

技术领域

实施例总地涉及医药品和药物的递送领域。在监测和调节向患者递送医药品或药物中可以发现特定的用途，并且将结合这种用途进行描述，尽管考虑了其他用途。

背景技术

已知呼吸道的某些疾病通过直接应用治疗剂来对治疗有反应。由于这些药剂最容易以干粉形式获得，因此通过鼻或口吸入粉末材料最方便地实现它们的应用。这种粉末形式可以更好地利用药剂，因为药物准确地放置在期望的并且可能需要它的作用的部位处；因此，非常微小剂量的药物通常与通过其他方式施用的较大剂量同样有效，结果显著降低了不期望的副作用和药剂成本的发生率。替代地，粉末形式的药物可用于治疗呼吸系统疾病以外的疾病。当药物沉积在肺的非常大的表面区域上时，它可能非常迅速地被吸收到血流中；因此，这种施用方法可以代替通过注射、片剂或其他常规方式给药。

现有的干粉吸入器(DPI)通常具有将药物(活性药物加载体)引入高速空气流的装置。高速气流用作破碎微粉化颗粒簇或将药物颗粒与载体分离的主要机制。这些装置存在若干问题并具有若干缺点。首先，传统的DPI，通常是被动装置，不包含传感器或机构来调节一定剂量的干粉制剂的递送。许多传统的DPI设计成在一次强制吸入中递送完整剂量。这些缺点通过要求它们通过具有适量流动阻力的吸入器维持困难的呼吸模式而影响更严重感染的患者。

发明内容

本文描述的实施例涉及用于调节通过吸入器递送的医药品或药物的剂量的方法、设备和/或系统。在某些实施例中，吸入器能够监测患者的呼吸，使得它能在每次吸入时将少量药物制剂释放到患者的吸气流中。在一个实施例中，定量方案利用以相同数量的连续吸入递送的药物递送或“注入”的一系列短脉冲来递送完整剂量。期望减少递送完整剂量所需的时间量和连续吸入次数。这样做的原因是为了减少严重感染的患者所需的精力，这些患者可能难以通过具有一定量的流动阻力的吸入器来维持受控的呼吸。

在另一个实施例中，吸入器能够利用自适应过程，较佳地最小化呼吸次数并因此最小化吸入器递送全剂量干粉药物制剂所需的时间的自适应技术。除了最小化呼吸次数外，该过程还被设计成确保每次吸入药物粉末后都有足够量的追随空气体积，以便可以有效地将药物携带到肺部的较深区域。在另一个实施例中，吸入器利用最小化药物递送时间和努力的自适应方法，并且有效地用于不同的呼吸方式，诸如潮式呼吸或重复的强制吸气操纵(“抽吸(pipe smoking)”)或两者的组合之类。这种多模式呼吸功能尤其重要，因为有些患者习惯于使用计量剂量吸入器或被动干粉吸入器进行强制吸气操纵，而其他患者习惯于使用雾化器进行潮式呼吸。

这些方法、设备和/或系统提供了显著优点。首先，监测患者呼吸循环的体积以确定压电激活时间有助于确保可获得一定量的追随体积(chase volume)，同时最小化所需的吸入次数。尤其是当与利用流速中的峰值后下降结合作为防止药物粉末呼出的安全机制时，这是特别有利的。其次，监测患者呼吸循环的流速用作在呼吸小于假定体积的情况下结束注入的安全机制。在这些实施例中，如果当前的呼吸大于先前的呼吸，则可以增加压电激活时间，并因此增加与单次注入相关的剂量递送时间，以补偿呼吸之间的差异，从而最小化总定量期时间。此外，在大多数成人呼吸情况下的总定量时间显著减少，尤其是当存在更强的吸入时。这通过以更短的治疗时间奖励患者来鼓励更有效的吸气努力，同时为更严重的病例提供较弱和/或更多变的呼吸模式。

通过具体实施方式和附图，各种其他方面、特征和优点将变得显而易见。应当理解，前面的概述和以下的具体实施方式都只是示例性的，而不是对实施方式的范围的限制。如说明书和权利要求书中使用，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示物，除非文中另有明确说明。另外，如说明书和权利要求书中所用，术语“或”表示“和/或”，除非文中另有明确规定。

附图说明

图1A-C示出了根据一个或多个实施例的吸入器的立体图。

图2示出了根据一个或多个实施例的吸入器控制单元的功能框图。

图3和4示出了根据一个或多个实施例的用吸入器递送一剂量药物的方法的流程图。

图5-8示出了根据一个或多个实施例的描绘使用定量技术的患者的呼吸模式的曲线图。

具体实施方式

在下面的描述中，为了解释说明，阐述了多种特定细节以提供对于实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些具体细节或具有等同布置的情况下实践这些实施例。在其他情况下，以框图形式示出了公知的结构和装置，以避免不必要地模糊本发明的实施例。

本实施例涉及用于受试者吸入的作为干粉的药剂的给药的装置。该装置的一些实施例可以分类为干粉吸入器(DPI)。该装置的一些实施例也可以分类为干粉喷雾器(与液体喷雾器相反)，特别是当使用潮式呼吸在多次吸入时递送干粉药剂时。该装置在本文中可互换地称为“装置”或“吸入器”，两者均指用于受试者吸入的作为干粉的药剂的给药的装置，较佳地在多次吸入时，并且最佳地在使用潮式呼吸时。“潮式呼吸”较佳地指在休息时正常呼吸期间的吸入和呼出，与强迫式呼吸相对。

吸入装置的结构和操作

图1A-C示出了吸入器100，其构造成通过装置的嘴件接收用户的吸入，较佳地经由潮式呼吸，并且在多次连续吸入时递送一剂量的药剂。在图1A-C中所示一个实施例中，吸入器100可以构造成不止一次地激活变换器102以将完整的药剂剂量从药包104递送给用户。在操作期间，当用户通过嘴件吸入时，空气被吸入吸入器的空气入口，通过装置中的气流导管，并从嘴件出来进入用户的肺部；随着空气通过空气流导管被吸入，干粉药剂被排出到气流通道中并被夹带在用户的吸入空气中。因此，气流导管较佳地限定从空气入口到出口(即，由嘴件形成的开口)的空气路径。每个呼吸循环包括吸入和呼出，即每次吸入之后呼出，因此连续吸入较佳地指连续呼吸循环中的吸入。在每次吸入之后，用户可以呼出回吸入器的嘴件中，或者呼出到吸入器外部(例如，通过从嘴件移开他或她的嘴并将吸入的空气排出到旁边)。在一个实施例中，连续吸入指的是每次用户通过吸入器吸入，其可以是或可以不是每次患者吸入它们的呼吸时。

在一个实施例中，吸入器100可含有多个预先计量剂量的包含至少一种药剂的干粉药物成分，其中，多个预先计量剂量的每个单独剂量在诸如泡罩106之类的药包104内部。如本文所用，泡罩106可包括适于容纳一定剂量的干粉药剂的容器。较佳地，多个泡罩可以布置为条带上的袋，即药包。根据较佳实施例，各个泡罩可以布置在包括基底片材和罩盖片材的可剥离的药物条带或包装上，在基底片材中形成泡罩以在其中限定用于容纳不同药剂剂量的袋，罩盖片材密封到基底片材，使得罩盖片材和基底片材可以剥离开；因此，相应的基底和罩盖片材彼此可剥离地分离，以释放包含在每个泡罩内部的剂量。泡罩还可以较佳地以间隔的方式、更佳地以渐进的布置(例如，系列渐进)布置在条带上，使得每个剂量是可分别接近的。

图1A-C示出了吸入器100，其构造成不止一次地激活变换器102以将完整的药剂剂量从单个泡罩106递送给用户。在一个实施例中，吸入器100可包括空气流导管108，空气流导管108构造成当用户通过嘴件110吸入时允许空气行进通过吸入器100。在一个实施例中，吸入器100可包括吸入传感器112，吸入传感器112构造成检测通过空气流导管108的气流并在检测到气流时将信号发送到控制器114。在一个实施例中，控制器114可以构造成当传感器112检测到空气流时(在一些情况下，当检测到第一空气流时)激活药物条带推进机构116。药物条带推进机构116可以构造成例如使药物条带104前进固定距离(例如，一个泡罩的长度)，使得泡罩106与定量腔室118紧密接近(或在一个实施例中，与定量腔室118相邻或基本上相邻)。在一个实施例中，隔膜(未示出)可以构造成覆盖定量腔室118的开口端。在一个实施例中，变换器102可以面对定量腔室118的隔膜。在一个实施例中，控制器114可以构造成在检测到激活事件时激活变换器102。在一个实施例中，可能需要检测多次吸入以触发变换器102的激活。例如，控制器114可构造成在传感器112检测到空气流时(在一些情况下，当检测到后续空气流时，例如，第二、第三或更晚的空气流)激活变换器102。变换器102可以构造成振动，从而振动隔膜，以雾化药剂并将其从泡罩106转移到定量腔室118中。在一个实施例中，变换器102的振动还将雾化的药剂递送到定量腔室118中，通过出口通道120，并通过嘴件110递送给用户。

变换器102可以是由具有高频，并且较佳地具有超声共振振动频率(例如，大约15至50kHz)的材料制成的压电元件，并且取决于施加到压电元件的激励电的频率和/或幅度使其以特定频率和振幅振动。可用于构成压电元件的材料的示例可包括石英和多晶陶瓷材料(例如，钛酸钡和锆钛酸铅)。有利地，通过以超声频率振动压电元件，可以避免与以较低(即声音)频率振动压电元件相关联的噪声。

在一些实施例中，吸入器100可包括吸入传感器112(在本文中也称为流量传感器或呼吸传感器)，其感测患者何时通过该装置吸气；例如，传感器112可以是压力传感器、气流速度传感器或温度传感器的形式。根据一个实施例，每当传感器112检测到用户吸入时，可以将电子信号传送到包含在吸入器100中的控制器114，使得在用户若干吸入时递送剂量。例如，传感器112可包括传统的流量传感器，其产生指示空气流导管108中的空气流的流量和/或压力的电子信号，并且经由电连接将这些信号传送到包含在吸入器100中的控制器114，用于基于那些信号和存储在存储器(未示出)中的定量方案来控制变换器102的致动。较佳地，传感器112可以是压力传感器。可根据实施例使用的压力传感器的非限制性示例可包括本文的微机电系统(MEMS)压力传感器或纳米机电系统(NEMS)压力传感器。吸入传感器可以位于空气流导管108中或附近，以检测用户何时通过嘴件110吸入。

较佳地，控制器114可以体现为专用集成电路芯片和/或一些其他类型的非常高度集成的电路芯片。替代地，控制器114可以采用微处理器或分立的电气和电子部件的形式。如下面将更全面地描述的，控制器114可以根据从传感器112接收的信号和存储在存储器(未示出)中的定量方案来控制从传统电源154(例如，一个或多个DC电池)供应到变换器102的电力。可以经由振动器和控制器114之间的电连接将电力供应到变换器102。在一个实施例中，可以将由控制器114产生的电激励施加到变换器102，并且电功率转换子电路(未示出)以激励频率将DC电源转换为高压脉冲(通常为220Vpk-pk)。

存储器可以包括电子地存储信息的非暂时性存储介质。存储器可包括光学可读存储介质、基于电荷的存储介质(例如，EEPROM、RAM等)、固态存储介质(例如，闪存驱动器等)和/或其他电子可读存储介质中的一个或多个。电子存储器可以存储定量算法、由处理器确定的信息、从传感器接收的信息、或者实现如本文所述的功能的其他信息。

在操作中，泡罩106可以以前述方式剥离打开并放置在剂量腔室118中的开口附近。用户通过空气流导管108吸入空气，并且通过空气流导管108产生空气流。吸入空气流的流量和/或压力可以由传感器112感测并传输到控制器114，控制器114基于根据信号和存储的定量方案将电力供应到变换器102。控制器114可以调节供应到变换器102的电力的幅度和频率，直到它们被优化用于最佳可能的解聚集并且将粉末从胶囊悬浮到空气流中。

转到图2，现在将描述控制器114的各种功能部件和操作。如本领域技术人员将理解的，尽管图2中示出的功能部件涉及数字实施例，但是应当理解，图2的部件可以在模拟实施例中实现。

吸入检测

在一个实施例中，控制器114可以包括微控制器150，用于基于从传感器112接收的信号和存储在存储器152中的定量方案来控制供应到变换器102的电源154。

在一个实施例中，传感器112可以构造成在检测事件已经发生之后发送检测到吸入的信号。检测事件可包括满足选定数量的定量呼吸(例如，1、2、3、4或五个初步的定量呼吸)、固定量的定量呼吸(例如，呼吸的空气的总体积或质量)或选定的阈值。在另一个实施例中，在吸入器100打开之后，可以通过传感器112监测空气流导管108中的压力，以确定用户何时开始呼吸。例如，微控制器150可以通过计算空气流导管108内的压力变化率来确定用户是否在呼吸。然后将压力变化率与预定的上限和下限进行比较，以确保发生了适当的变化率。这些上限和下限用于抵制诸如海拔的突然变化、在移动车辆中使用潮式吸入器、门的打开或关闭、快速移动的天气系统等的环境中的周围压力干扰，由于压力传感器的高灵敏度，这些干扰可能导致错误触发。当变化率在预定的上限和下限之间时，微控制器150第一次可以在该点之前平均预定数量的压力样本以计算基线压力。

在一些实施例中，一旦检测到吸入开始，微控制器150可累积按比例缩放至体积流速单位的压力值以计算吸入体积。随着呼吸继续，按比例缩放的压力值的累积可能响应于呼出开始的穿过零点进入正范围(positive range)的压力值而停止。在一个实施例中，微控制器150可以将吸入体积与预定阈值进行比较，以确定检测到的体积值是否是适当的吸入体积。如果吸入体积超出预定阈值，则微控制器150可以检测用户的下一个呼吸循环的吸入的开始。如果吸入体积不超出预定阈值，则忽略当前的呼吸并重复确定用户的第一呼吸循环的吸入体积。

在一些实施例中，当下一次吸入的开始被检测为适当的压力变化率，并且相对压力超过预定的触发阈值时，微控制器150可以产生定量触发。响应于在第二呼吸循环中产生的定量触发，微控制器150可使药物条带前进到变换器102上的位置。响应于对于任何后续呼吸循环产生的定量触发，微控制器150可以根据定量方案激活变换器102。例如，在一些实施例中，定量方案可以将变换器102激活达预定的持续时间。在一些实施例中，整个定量方案可能需要十个有效的后续呼吸循环。例如，对于第三至第六呼吸循环，定量触发器可以激活变换器102达100毫秒，并且对于第七至第十呼吸循环，可以激活变换器102达300毫秒(总激活时间为1.6秒)。应当理解，定量方案的呼吸循环次数和预定持续时间不是限制性的，并且可以基于药物和/或用户的特征而变化。

应当理解，对于一个或多个后续呼吸循环可以重复定量期，以确保在对于该特定呼吸循环产生定量触发之前，空气流导管108中的相对压力高于预定的触发阈值。在产生定量触发之后的预定时间间隔内未检测到呼吸循环的吸入的开始的情况下，可以重置定量期。在一个实施例中，如果定量期被重置，则可以在未检测到的呼吸循环上重新开始定量方案。例如，如果在预定时间间隔内未检测到第六呼吸循环的吸入开始，则定量期将重置并且可以计算新的基线压力。然而，不是重复已经执行的触发事件，而是在第六呼吸循环上继续定量方案。

自适应触发

在另一个实施例中，控制器114可以基于从传感器112接收的信号和存储在存储器152中的自适应定量方案来控制供应到变换器102的电源154。类似于先前描述的吸入检测方法，微控制器150可以使用压力变化率确定吸入的开始，然后计算第一呼吸循环的吸入体积。当体积超过预定阈值时，微控制器150可以检测吸入的开始并计算第二呼吸循环的吸入体积。

在一些实施例中，假定对于每次呼吸体积将是相似的，微控制器150可以利用计算的第一次和第二次吸入的体积来确定下次吸入的定量注入体积。定量注入体积可以例如基于一些固定的百分比，比如测量的总体积的40％。应当理解，可以基于许多因素来调节定量注入值，这些因素包括但不限于每个呼吸循环的吸入体积、剂量、剂量的最小数量等。

在一些实施例中，类似于先前描述的吸入检测技术，只要压力变化率在适当的范围内，微控制器150就可以基于已达到先前呼吸循环中的最小体积结合达到吸入流速阈值来激活变换器102。在一些实施例中，变换器102可以在单个脉冲或者快速重复较短的脉冲中激活。较短脉冲的优点是药物粉末将以较慢的速率引入患者的吸气流中以改善肺中的沉积，特别是如果患者以相对高的流速吸入。应当理解，微控制器150可以基于测量的对于每次吸入的流速来确定使用两种激活方法中的哪一种。

在吸入期间，控制器114可响应于计算的体积等于从先前吸入确定的定量注入体积来停用变换器102。应当理解，此时，所有剩余的吸入空气用作在该注入期间分配的药物的追随体积。同样在吸入期间，微控制器150可以监测流速以确定在达到峰值(或持续的)值之后流速何时开始降低。如果这在达到定量注入体积之前发生，则作为安全机制，微控制器150可以使变换器102停用，以确保一些最小的追随体积可以通过。可选地，如果在达到注入体积之后流速仍然很高，则微控制器150可以继续变换器102的操作，直到流速开始降低。后一选项有助于缩短定量时间，但也可能导致更小的追随体积。在一些实施例中，用于确定何时峰值吸入率已经过去的方法可以包括在吸入的高流量部分期间的一些滞后以避免过早地结束注入。例如，可将流速和/或体积变化的速率或幅度用作输入以确定峰值吸入速率。

本领域普通技术人员将理解，可以对于一个或多个后续呼吸循环重复定量期，以确保定量期完成。在一个实施例中，当累积的总定量注入持续时间(压电元件激活时间)等于预定的总时间时，定量期可以结束。作为示例，当总定量注入持续时间等于预定的总时间时，在这种情况下为1.6秒[相当于上述第一实施例中使用的总注入持续时间(4次注入×每次注入100ms)+(4次注入×每次注入300ms)]时，可以发生定量期的结束。

示例性流程图

图3示出了根据一个或多个实施例的用吸入器递送一剂量药物的示例性方法300的流程图。

在操作302中，检测用户的第一呼吸循环的吸入的开始。作为示例，在打开吸入器之后，监测流动通道中的压力以确定用户何时开始吸入。这是通过计算流动通道内的压力变化率来确定的。然后将压力变化率与预定的上限和下限进行比较，以确保发生了适当的变化率。当变化率在预定的上限和下限之间时，第一次，利用该点之前的预定数量的压力样本的平均值来计算基线压力。如果变化率不在预定的上限和下限之内，则忽略当前的呼吸循环，并且重复检测用户的第一呼吸循环的吸入的开始。

在操作304中，确定用户的第一呼吸循环的吸入体积。作为示例，在检测到第一呼吸循环的吸入开始之后，收集压力值直到压力值越过零点进入第一呼吸循环的呼出开始的正范围。根据流速＝(压降)^1/2/流动阻力的关系，将压力值转换为已知流动通道108的流动阻力的流速值。将流速值关于时间进行数字积分以计算吸入体积。在一个实施例中，将吸入体积与预定阈值进行比较，以确定检测到的体积值是否是适当的吸入体积量。如果吸入体积超出预定阈值，则确定用户第二呼吸循环的吸入的开始。如果吸入体积不超出预定阈值，则忽略当前呼吸并重复操作302和304。

在操作306中，检测用户的第二呼吸循环的吸入的开始。作为示例，类似于第一呼吸循环的吸入开始的检测，监测流动通道中的压力以确定用户何时开始吸入。将压力变化率与预定的上限和下限进行比较，以确定是否发生了适当的压力变化。如果变化率不在上限和下限之内，则忽略当前的呼吸循环，并且重复检测用户的第二呼吸循环的吸入的开始。

在操作308中，响应于检测到第二呼吸循环的吸入开始而产生定量触发。作为示例，一旦检测到用户的第二呼吸循环的吸入开始，则将流动通道中的相对压力与预定的触发阈值进行比较。如果流动通道中的相对压力高于预定的触发阈值，则产生定量触发。如果流动通道中的相对压力没有超出预定的触发阈值，则忽略该呼吸循环，并且重复在操作306中检测用户的第二呼吸循环的吸入的开始。

在操作310中，响应于在第二呼吸循环期间产生的定量触发，使药物条带前进。例如，在一个实施例中，所产生的定量触发在第二呼吸循环期间使药包前进。

在操作312中，检测用户的一个或多个后续呼吸循环的吸入的开始。类似于操作306，监测流动通道中的压力以确定用户何时开始吸入。将变化率与预定的上限和下限进行比较，以确定是否发生了适当的压力变化。如果变化率不在预定的上限和下限之内，则忽略当前的呼吸循环，并且重复检测用户的后续呼吸循环的吸入的开始。

在操作314中，响应于检测到后续呼吸循环的吸入开始而产生后续定量触发。作为示例，类似于操作308，一旦检测到用户的后续呼吸循环的吸入开始，则将流动通道中的相对压力与预定的触发阈值进行比较。如果流动通道中的相对压力高于预定的触发阈值，则产生后续定量触发。如果流动通道中的相对压力没有超出预定的触发阈值，则忽略当前的呼吸循环，并且重复在操作312中检测用户的另一个后续呼吸循环的吸入的开始。

在操作316中，响应于在一个或多个后续呼吸循环期间产生的后续定量触发，根据定量方案激活压电元件。例如，在一个实施例中，所产生的后续定量触发可以根据预定的定量方案将压电元件激活预定的持续时间。在一个实施例中，整个定量方案可能需要十个有效的后续呼吸循环。例如，对于第三至第六呼吸循环，定量触发器可以激活压电元件达100毫秒，并且对于第七至第十呼吸循环，定量触发器可以激活压电元件达300毫秒(1.6秒的总激活时间)。应当理解，定量方案的呼吸循环次数和预定持续时间不是限制性的，并且可以基于药物和/或用户的特征而变化。例如，对于第三至第六呼吸循环，定量触发器可以将压电元件激活从约25至约250毫秒、或从约50至约200毫秒、或从约65至约145毫秒、或从约75至约125毫秒、或约100毫秒的任何值，并且对于第七至第十呼吸循环，定量触发器可以激活压电元件从约125至约650毫秒、或从约175至约500毫秒、或从约225至约400毫秒、或从约250至约350，或约300毫秒的任何值，或者其间的任何值。

本领域普通技术人员将明白和理解，对于一个或多个后续呼吸循环可以重复操作312和314，以确保为该特定呼吸循环产生定量触发之前，流动腔室中的相对压力高于预定的触发阈值。在产生定量触发之后的预定时间间隔内未检测到呼吸循环的吸入的开始的情况下，可以重置定量期并返回到操作302。如果定量期被重置，则可以在未检测到的呼吸循环上重新开始定量方案。

图4示出了根据一个或多个实施例的用吸入器递送自适应剂量的药物的示例性方法400的流程图。

在操作402中，计算用户的第一呼吸循环的吸入体积。作为示例，在打开吸入器之后，监测流动通道中的压力以确定用户何时开始第一呼吸循环的吸入。这是通过计算流动通道内的压力变化率来确定的。当变化率在预定的上限和下限之间时，第一次，利用该点之前的预定数量的压力样本的平均值来计算基线压力。如果压力的变化率不在预定的上限和下限之内，则忽略该呼吸循环，并且重复检测用户的第一呼吸循环的吸入的开始。检测到吸入开始后，收集压力值直到压力值越过零点进入呼出开始的正范围。根据流速＝(压降)^1/2/流动阻力的关系，将压力值转换为已知流动通道108的流动阻力的流速值。将流速值关于时间进行数字积分以计算第一呼吸循环的吸入体积。在一个实施例中，将吸入体积与预定阈值进行比较，以确定检测到的体积值是否是适当的吸入体积量。如果吸入体积超出预定阈值，则计算用户第二呼吸循环的吸入体积。如果吸入体积不超出预定阈值，则忽略当前的呼吸循环并重复在操作402中确定用户的第一呼吸循环的吸入体积。

在操作404中，基于第一呼吸的吸入体积确定定量注入体积。例如，将对于第一呼吸循环计算的吸入体积用于确定每个后续呼吸循环的定量注入体积。在一个实施例中，定量注入体积可以基于第一和第二呼吸循环的总吸入体积的固定百分比，比如计算的总吸入体积的约25％至约75％、或约35％至约65％、或约40％至约50％。应当理解，定量方案的定量注入体积不是限制性的，并且可以基于药物和/或用户的特征而变化。使用本文提供的指导，本领域技术人员将能够进行使用药物和/或用户的各种特征有效地确定定量方案的定量注入体积的开发操作。

在操作406中，检测用户的第二呼吸循环的吸入的开始。例如，监测流动通道中的压力以确定用户何时开始第三呼吸循环的吸入。将变化率与预定的上限和下限进行比较，以确定是否发生了适当的压力变化。如果变化率不在上限和下限之内，则忽略第三呼吸循环，并且重复在操作408中检测用户的呼吸循环的吸入的开始。

在操作408中，响应于检测到第三呼吸循环的吸入开始而产生定量触发。作为示例，一旦检测到用户的第三呼吸循环的吸入开始，则将流动通道中的相对压力与预定的触发阈值进行比较。如果流动通道中的相对压力高于预定的触发阈值，则产生定量触发。如果流动通道中的相对压力没有超出预定的触发阈值，则忽略该呼吸循环，并且重复在操作408中检测用户的第三呼吸循环的吸入开始。

在操作410中，响应于在第二呼吸循环期间产生的定量触发，使药物条带前进。例如，在一个实施例中，所产生的定量触发在第二呼吸循环期间使药物条带前进。

在操作412中，检测用户的一个或多个后续呼吸循环的吸入的开始。类似于操作408，监测流动通道中的压力以确定用户何时开始吸入。将变化率与预定的上限和下限进行比较，以确定是否发生了适当的压力变化。如果压力的变化率不在预定的上限和下限之内，则忽略该后续呼吸循环，并且重复检测用户的后续呼吸循环的吸入的开始。

在操作414中，响应于检测到后续呼吸循环的吸入开始而产生后续定量触发。作为示例，类似于操作410，一旦检测到用户的后续呼吸循环的吸入开始，则将流动通道中的相对压力与预定的触发阈值进行比较。如果流动通道中的相对压力高于预定的触发阈值，则产生后续定量触发。如果流动通道中的相对压力没有超出预定的触发阈值，则忽略该后续呼吸循环，并且重复在操作414中检测用户的另一个后续呼吸循环的吸入的开始。

在操作416中，响应于在一个或多个后续呼吸循环期间产生的定量触发，激活压电元件。例如，压电元件可以在单个脉冲或者对于每个后续呼吸循环的快速重复脉冲中激活。在一个实施例中，可以基于每个呼吸循环的测量的流速确定压电元件激活。例如，具有较低流速的呼吸循环的定量方案可以利用单个脉冲，而具有较高流速的呼吸循环可以利用快速脉冲。

在操作418中，监测后续呼吸循环的流速以计算后续呼吸循环期间的吸入体积。例如，一旦检测到后续吸入的开始，就收集压力值直到压力值越过零点进入呼出已经开始的正范围。根据流速＝(压降)^1/2/流动阻力的关系，将压力值转换为已知流动通道108的流动阻力的流速值。将流速值关于时间进行数字积分以计算后续吸入体积。

在操作420中，响应于后续吸入体积等于定量注入体积，停用压电元件。作为示例，响应于计算的后续吸入体积等于定量注入体积，停用压电元件。应当理解，此时，所有剩余的吸入空气用作在该注入期间分配的药物的追随体积。在一个实施例中，可以基于在后续呼吸循环的吸入期间监测的流速来优化定量期。例如，如果在达到定量注入体积之前达到峰值或持续值之后监测的流速开始降低，则作为安全机制，可以将压电元件停用，以确保一些最小的追随体积可以通过。在另一个实施例中，如果在达到注入体积之后监测的流速高，则压电元件的激活可以继续，直到监测的流速开始降低。应该理解，这可以缩短定量时间，但是可以导致更小的追随体积。

应当理解，对于一个或多个后续呼吸循环可以重复操作414至420，以确保累积的总实际注入持续时间(压电激活时间)完成预定的定量方案。在一个实施例中，整个定量方案可以基于总定量时间，比如从约0.5秒至约5秒、或从约0.75秒至约4秒、或从约1秒至约2.5秒、或约1.6秒或者其间的任何价值。在这种情况下，后续呼吸循环的数量将基于在每个后续呼吸循环期间压电元件的激活时间的持续时间。一旦压电元件的激活时间等于总实际注入持续时间，则定量期就完成了。

根据示例性实施例，图5示出了使用本文所述的自适应触发技术从使用吸入器的COPD(慢性阻塞性肺病)患者收集的呼吸模式。患者的呼吸方式涉及强制吸气操纵，表明强烈、稳定的抽吸，其中呼出未通过吸入器。如图5所示，患者的呼吸循环包括强的、稳定的流速和体积，如图中底部的两条线所示。由于自适应触发技术，完成剂量递送所需的吸入次数的显著减少是从使用非自适应(固定)触发技术的情况下的八次减少到使用本发明的自适应触发技术时的三次，如从顶部第二行所描绘的。

根据示例性实施例，图6示出了使用自适应触发技术从使用吸入器的另一个COPD患者收集的呼吸模式。该患者的呼吸方式包括微弱、不规则的潮式呼吸，追随体积为40％。如图6所示，患者的呼吸循环流速较弱且体积不规则，如图中底部的两条线所示。然而，由于自适应触发技术，完成剂量递送所需的吸入次数的显著减少是从使用非自适应(固定)触发技术的情况下的八次减少到使用本发明的自适应触发技术时的三次，如从顶部第二行所示。在该示例中，第三呼吸循环中的第一次注入比所需的短，因为之前的吸入小。此外，由于先前的呼吸较大，因此未满足第四呼吸循环中第二注入所需的追随体积。

根据另一个示例性实施例，图7示出了使用本文所述的自适应触发技术从使用吸入器的另一个COPD患者收集的呼吸模式。该患者的呼吸方式包括强烈、规律的潮式呼吸，追随体积为40％。如图7所示，患者的呼吸循环是具有大而缓慢呼吸的潮汐呼吸模式，如图中底部的两条线所示。自适应触发技术使完成剂量递送所需的吸入次数从使用非自适应(固定)触发技术的情况下的八次减少到使用本发明的自适应触发技术时的两次，如从顶部第二行所示。由于大体积呼吸循环，非常大的注入体积使得在两次吸入中完成剂量。

根据另一个示例性实施例，图8示出了使用本文所述的自适应触发技术从使用吸入器的另一个COPD患者收集的呼吸模式。患者的呼吸方式涉及强制吸气操纵，表明强烈、稳定的抽吸。如图8所示，患者的呼吸循环包括非常深的吸入，具有强烈、稳定的流速，如图中底部的两条线所示。自适应触发技术使完成剂量递送所需的吸入次数从使用非自适应(固定)触发技术的情况下的八次减少到使用本发明的自适应触发技术时的两次，如从顶部第二行所示。由于患者呼吸循环的特点，非常大的注入体积允许在两次吸入中完成剂量，从而将剂量时间从大约80秒降低到大约28秒。

尽管为了说明的目的已经基于当前被认为是最实用和较佳的实施例详细地描述了当前实施例，但是应该理解，这样的细节仅用于该目的并且这些实施例不限于所公开的较佳特征，而是相反地，旨在覆盖落入所附权利要求范围内的修改和等同布置。例如，应理解，本文公开的特征设想在可能的范围内，任何实施例的一个或多个特征可以与任何其他实施例的一个或多个特征组合。

Claims (20)

1.一种干粉吸入器，所述干粉吸入器包括：

第一腔室，所述第一腔室构造成容纳干粉和气体；

通过至少一个通道直接连接到所述第一腔室的第二腔室，所述第二腔室构造成从所述第一腔室接收雾化形式的干粉并将雾化的干粉递送给用户；

传感器，所述传感器构造成监测所述第二腔室中的压力；

联接到所述第一腔室的振动器，所述振动器构造成使所述干粉雾化并使所述雾化的粉末移动通过所述通道，从而将所述干粉作为雾化的干粉从所述第一腔室递送到所述第二腔室；以及

振动器控制单元，所述振动器控制单元构造成基于所述第二腔室中的监测的压力和预定的定量注入体积来控制所述振动器的操作。

2.如权利要求1所述的吸入器，其特征在于，所述振动器控制单元还构造成：

基于在所述第二腔室中的所述监测的压力确定所述用户的呼吸循环和吸入体积。

3.如权利要求2所述的吸入器，其特征在于，所述振动器控制单元还构造成：

在所述用户的呼吸循环的吸入期间，激活所述振动器以进行一系列的递送注入。

4.如权利要求2所述的吸入器，其特征在于，所述振动器控制单元还构造成：

确定所述用户的呼吸循环的所述吸入体积是否等于所述预定的定量注入体积；以及

响应于所述用户呼吸循环的所述吸入体积等于所述预定的定量注入体积，停用所述振动器；

响应于所述用户呼吸循环的所述吸入体积不等于所述预定的定量注入体积，在预定的持续时间之后停用所述振动器。

5.如权利要求4所述的吸入器，其特征在于，所述振动器控制单元还构造成：

基于在所述第二腔室中的所述监测的压力确定所述用户的第一呼吸循环的第一吸入体积；

基于在所述第二腔室中的所述监测的压力确定用于所述用户的呼吸循环的后续吸入体积；

基于所述第一吸入体积和所述后续吸入体积计算所述预定的定量注入体积。

6.如权利要求5所述的吸入器，其特征在于，所述预定的定量注入基于所述第一吸入体积的总测量体积的固定百分比并且根据后续吸入体积进行调节。

7.如权利要求8所述的吸入器，其特征在于，所述固定百分比约为总测量体积的百分之30-60。

8.如权利要求4所述的吸入器，其特征在于，所述传感器还构造成监测所述第二腔室中的流速，并且所述振动器控制单元还构造成：

基于在所述第二腔室中的监测的流速确定所述用户的呼吸循环的峰值流速。

9.如权利要求8所述的吸入器，其特征在于，所述振动器控制单元还构造成：

确定所述用户的呼吸循环是否已达到所述峰值流速；

响应于所述用户的呼吸循环达到所述峰值流速，停用所述振动器；以及

响应于所述用户的呼吸循环未达到所述峰值流速，继续激活所述振动器达预定的时间量。

10.如权利要求8所述的吸入器，其特征在于，所述峰值流速的确定基于所述第二腔室中的流速和/或体积的变化的速率或幅度中的至少一个。

11.如权利要求3所述的吸入器，其特征在于，所述振动器控制单元还构造成：

基于所述一系列递送注入的每个递送注入的递送时间来确定总注入持续时间；以及

响应于所述总注入持续时间等于预定定量方案，终止定量期。

12.一种用吸入器递送自适应剂量药物的方法，所述方法包括：

将干粉和气体保持在第一腔室中；

在连接到所述第一腔室的第二腔室中接收雾化形式的所述干粉；

将所述第二腔室中的雾化的干粉递送给用户；

用传感器监测所述第二腔室中的压力；

用联接到所述第一腔室的振动器雾化所述干粉，以将所述干粉作为雾化干粉从所述第一腔室递送到所述第二腔室；以及

基于所述第二腔室中的监测的压力和预定的定量注入体积来控制所述振动器的操作。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于在所述第二腔室中的所述监测的压力确定所述用户的呼吸循环和吸入体积。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述用户的呼吸循环的吸入期间，激活所述振动器以进行一系列的递送注入。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述用户的呼吸循环的所述吸入体积是否等于所述预定的定量注入体积；以及

响应于所述用户呼吸循环的所述吸入体积等于所述预定的定量注入体积，停用所述振动器；

响应于所述用户呼吸循环的所述吸入体积不等于所述预定的定量注入体积，在预定的持续时间之后停用所述振动器。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于在所述第二腔室中的所述监测的压力确定所述用户的第一呼吸循环的第一吸入体积；

基于在所述第二腔室中的所述监测的压力确定所述用户的呼吸循环的后续吸入体积；

基于所述第一吸入体积和所述后续吸入体积计算所述预定的定量注入体积。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述预定的定量注入基于所述第一吸入体积的总测量体积的固定百分比并且根据后续吸入体积进行调节。

18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述传感器还构造成监测所述第二腔室中的流速，并且所述方法还包括：

基于在所述第二腔室中的监测的流速确定所述用户的呼吸循环的峰值流速。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述用户的呼吸循环是否已达到所述峰值流速；

响应于所述用户的呼吸循环达到所述峰值流速，停用所述振动器；以及

响应于所述用户的呼吸循环未达到所述峰值流速，继续激活所述振动器达预定的时间量。

20.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于所述一系列递送注入的每个递送注入的递送时间来确定总注入持续时间；以及

响应于所述总注入持续时间等于预定定量方案，终止定量期。