CN113271995B

CN113271995B - 吸入器检测

Info

Publication number: CN113271995B
Application number: CN201980087220.3A
Authority: CN
Inventors: 彼得·D·霍德森; 帕弗斯·穆罕默德; 亚当·J·斯图亚特; 保罗·H·R·乔利
Original assignee: Jindewa Drug Controlled Release Co ltd
Current assignee: Jindewa Drug Controlled Release Co ltd
Priority date: 2018-12-31
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2023-05-09
Anticipated expiration: 2039-12-27
Also published as: CN113271995A; US20210386943A1; WO2020141424A1; JP2022516526A; EP3906075A1; EP3906075A4; GB201821331D0; JP7453978B2

Abstract

一种吸入器具有空气入口、药物源和用于向使用者输送空气与药物混合物的出口，所述吸入器包括用于为控制器供电的主要电源和用于检测最近的摇晃事件的传感器，其中，传感器独立于主要电源，并且在使用中，传感器向控制器提供信号，所述信号指示在使用吸入器之前在控制器通电时的任何最近的摇晃事件。

Description

吸入器检测

技术领域

本申请涉及药用吸入器，特别是能够在给药之前检测是否已经达到了充分的药物混合的吸入器，以及实现该检测的方法。

背景技术

将雾化药物输送到呼吸道用于治疗呼吸道和其它疾病，通常使用加压定量吸入器(pMDI)的吸入器，干粉吸入器(DPI)或雾化器类型进行。特别是pMDI吸入器已经成为行业标准，并且许多患有哮喘或慢性阻塞性肺病(COPD)的患者熟悉。传统的pMDI装置包括用计量阀密封的铝罐，该计量阀包含药物制剂。通常，药物制剂是含有悬浮在液化氢氟烷烃(HFA)推进剂中的一种或多种药用化合物的细颗粒的加压制剂，或溶解在推进剂/共溶剂体系中的一种或多种药用化合物的溶液。将一种呈溶液形式的药物和另一种呈悬浮液形式的药物结合的制剂也是已知的。

干粉吸入器通常被描述为“呼吸致动”，因为它们中的许多利用患者吸入气息的能量释放一剂粉状药物，通常与合适的载体粉末混合，供患者直接吸入。然而，一些DPI设计为在通过患者的吸入激活机制后，用于通过向粉末释放单独的能量源来主动分配剂量。

在传统的肺pMDI中，密封罐在激活器中提供给患者。激活器通常是大体L形的塑料模制件，其包括围绕罐的大体圆柱形竖直管和形成限定吸气(或吸入)孔口的患者部分(例如，吸嘴或鼻件)的大体水平管。为了使用这种吸入器，患者呼气，将患者端口置于体腔(例如，嘴或鼻子)中，然后吸气以通过吸气孔口吸入空气。大多数此类吸入器是肺部“按压呼吸”型，其中患者必须向下按压罐的突出端以便操作计量阀将定量的药物从罐中释放到吸入的气流中然后通过吸嘴进入他们的肺部。

为了克服对某些患者来说可能是一个相当大的挑战，已经创建了pMDI装置设计，它采用自动呼吸致动触发，仅响应于患者的吸入呼吸释放剂量。AUTOHALER^TM定量吸入器(可以从美国明尼苏达州圣保罗市3M公司获得)和EASIBREATHE^TM吸入器(可以从以色列TevaPharmaceutical Industries有限公司获得)是两种这样的pMDI装置，它们使用呼吸致动来尝试更好地协调剂量释放与吸入。

还已知提供包含电子设备的吸入器以监控吸入器的使用。例如，可以电子监控使用频率和每次吸入的持续时间。

常规的和呼吸致动的吸入器通常都含有吸入的在使用前不久需要摇晃的药物制剂。电子吸入器提供了监测在输送剂量之前是否发生这种摇晃的可能性。然而，在已知的电子吸入器中，只有在装置已经开启(“唤醒”)之后才可能进行这种监控。不幸的是，患者可能会在打开电子吸入器以服用剂量之前摇晃他们的电子吸入器。在这种情况下，电子设备不会识别出吸入器已被摇晃。相反，对于某些吸入器，希望患者在唤醒吸入器之前摇动他们的吸入器。例如，在机械呼吸致动的吸入器中，打开吸嘴盖的动作会唤醒吸入器电子设备并同时将机械呼吸致动系统设置为准备触发。因此希望在设置机械呼吸致动系统之后不摇晃吸入器以避免该机构的无意触发。因此，使用者被训练在打开吸嘴之前摇晃装置。然而，已知的吸入器无法监视这种摇晃事件是否已经发生，因为电子设备还没有被吸嘴盖的打开唤醒。

本公开的目的是至少减轻上述问题中的一些问题。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了一种吸入器，所述吸入器具有空气入口、药物源和用于向使用者输送空气与药物混合物的出口，所述吸入器包括：

控制器，

主要电源，所述主要电源用于为控制器供电，以及

传感器，所述传感器用于检测最近的摇晃事件，

其中，所述传感器独立于所述主要电源，并且在使用中，所述传感器向所述控制器提供信号，所述信号指示在使用所述吸入器之前在所述控制器通电时的任何最近的摇晃事件。

有利地，本公开允许吸入器确定在控制器通电之前的预定时间段内吸入器是否已经被摇晃，也就是说，在通电之前是否已经存在最近的摇晃事件。这使得吸入器能够确定药物源是否被充分搅动(以及因此吸入器是否准备好使用)，同时允许控制器在不使用时保持断电状态以保持电池寿命。

在实施例中，任何最近的摇晃事件都是发生在控制器通电之前最多5秒、优选地最多8秒并且最优选地最多10秒的范围内的摇晃事件。

在实施例中，所述控制器在通电时询问所述传感器以确定指示最近的摇晃事件的信号的存在或不存在。

在实施例中，多个弯曲盖板还包括在纵向平面和横向平面中弯曲的后盖板。

在实施例中，控制器向使用者指示在不存在指示最近的摇晃事件的信号的情况下必须摇晃吸入器。

在实施例中，所述控制器处理指示最近的摇晃事件的信号，以确定所述摇晃事件是否足以混合所述药物混合物以供使用者随后吸入。

在实施例中，所述控制器确定最近的摇晃事件足以混合所述药物混合物以供使用者随后吸入，并相应地建议使用者。

在实施例中，所述控制器确定最近的摇晃事件不足以混合所述药物混合物，并且所述控制器向使用者指示所述吸入器在使用前必须被摇晃。

在实施例中，所述传感器是表现出由摇晃事件引发的残余运动的机械传感器。

在实施例中，机械传感器的残余运动是指示任何最近的摇晃事件的信号。

在实施例中，所述吸入器包括由所述主要电源供电的光学传感器，并且所述控制器在所述控制器通电时使用所述光学传感器询间所述机械传感器，以确定任何摇晃事件是否足以混合所述药物混合物。

在实施例中，机械传感器包括振荡质量或旋转质量。

替代地，所述传感器是包含多个悬浮颗粒的流体悬浮液，所述多个悬浮颗粒在摇晃事件期间分散并在所述摇晃事件之后的一段时间内从悬浮液中沉淀出来。

在实施例中，所述悬浮颗粒的分散程度是指示任何最近的摇晃事件的信号。

在实施例中，其中，所述吸入器包括由所述主要电源供电的光电传感器，并且所述控制器在所述控制器通电以测量所述流体悬浮液的不透明度时使用所述光电传感器询问流体悬浮液传感器，以便确定任何最近的摇晃事件是否足以混合所述药物混合物。

替代地，所述传感器是捕获指示任何最近的摇晃事件的电荷的电子电荷捕获电路。

在实施例中，电路包括：振动敏感开关，独立于主要电源的电池，串联布置的第一电阻器和用于存储电荷的电容器，以及与电容器并联布置的第二电阻器。

在实施例中，电容器两端的电压是指示任何最近的摇晃事件的信号。

在实施例中，控制器在控制器通电时测量电容器两端的电压，以便确定任何最近的摇晃事件是否足以混合药物混合物。

在实施例中，通过使用者按压吸入器上的电源按钮或打开吸入器的吸嘴盖来启动控制器的通电。

根据本公开的第二方面，提供了一种检测药用吸入器中最近的摇晃事件的方法，所述方法包括如下步骤：

提供吸入器，所述吸入器具有：

空气入口，药物源和用于向使用者输送空气与药物混合物的出口，用于为控制器供电的主要电源和用于检测最近的摇晃事件的传感器，其中，所述传感器独立于所述主要电源，

所述方法还包括如下步骤：

通过打开所述吸入器使所述控制器通电，

所述控制器询问所述传感器以确定指示任何最近的摇晃事件的信号的存在或不存在，

所述控制器向使用者指示所述吸入器在使用之前是否必须被摇晃。

附图说明

现在仅作为示例并参考以下附图描述本公开的实施例，其中：

图1A是以关闭状态显示的根据本公开的吸入器的侧视图。

图1B是以准备状态显示的根据本公开的吸入器的侧视图。

图2是用于在图1A和图1B的吸入器中使用的最近的摇晃检测传感器的第一实施例的示意图。

图3A是以静止状态显示的用于在图1A和图1B的吸入器中使用的最近的摇晃检测传感器的第二实施例的示意图；

图3B是以分散状态显示的用于在图1A和图1B的吸入器中使用的最近的摇晃检测传感器的第二实施例的示意图；以及

图4是用于在图1A和图1B的吸入器中使用的最近的摇晃检测传感器的第三实施例的示意图。

具体实施方式

最初参照图1A和图1B，示出了呈加压定量吸入器(pMDI)10的形式的吸入器，该吸入器具有底盘11，该底盘11具有向上延伸的主体12，该主体12以含有药物制剂的罐的形式容纳药物源(为了清楚起见而未示出)。

底盘11具有顶部部分14和下部部分15。顶部部分14限定允许空气进入底盘11的空气入口16。下部部分15具有覆盖吸嘴19(仅在图1B中显示)的吸嘴盖18，吸嘴19限定了自吸入器10的出口20。在空气入口16和出口20之间限定空气流动路径(为了清楚起见而未示出)。

在以已知方式触发呼吸致动机构(未示出)时，药物从罐分配到空气流动路径中。

因此，在使用中，使用者将吸嘴盖18从其闭合位置(图1A)移动到其准备位置(参见图1B)以准备呼吸致动机构。然后，使用者将他们的嘴放置在吸嘴19上并吸气以经由空气入口16将空气吸入到主体12中。在以已知方式触发机械呼吸致动机构时，空气与来自罐的药物混合，以形成药物混合物。然后，通过使用者的持续吸入，药物混合物被吸入到吸嘴19中，然后被吸入到口中。

吸入器的主体12容纳了控制器22(未示出)，该控制器22执行多个功能，包括例如监视和计数剂量，以及与诸如智能手机的辅助装置的连接。控制器由呈电池24(未示出)的形式的主要电源供电。

控制器保持处于断电状态，也就是说，直到吸嘴盖18打开这样的时刻，它保持处于从电池24汲取很少或没有电力的状态。打开吸嘴盖18的动作也将机械呼吸致动系统设置为准备触发。因此，希望在设置机械呼吸致动系统之后不摇晃吸入器，以防这引起机构的无意触发。因此，使用者被训练在打开吸嘴之前摇晃装置。

期望通过在打开吸嘴之前监测吸入器是否确实已经摇晃来确保使用者已经遵守这些指令。然而，这将依赖于控制器保持在持续通电状态，这将对电池寿命产生显著的负面影响。

因此，吸入器10设置有用于检测最近的摇晃事件的传感器30(图1A和图1B中未示出)。如果摇晃事件在吸入器10因吸嘴盖18打开而准备使用之前的预定时间段内发生，则将摇晃事件定义为最近的。该预定时间段在取决于由吸入器10分配的制剂的5秒到10秒的范围内。传感器30不由电池24供电并且能够独立于电池24操作。

现在转向图2，传感器30的第一实施例被示出为机械传感器30’。传感器30’具有钟摆32，该钟摆32通过吸入器10的摇晃而导致绕枢转轴线A旋转。钟摆32的动量使钟摆中的残余运动在摇晃事件停止后得以保持。钟摆的残余运动构成了指示最近的摇晃事件的信号。

在通过吸嘴盖18的打开为控制器加电时，由电池24供电并与控制器22通信的光学传感器34询问钟摆32。光学传感器34具有LED(发光二极管)35和针状光电二极管36。光束被导向针状光电二极管36，并且随着钟摆32绕轴线A旋转而被钟摆32的路径一分为二。控制器通过软件或固件算法操纵来自光学传感器34的信号以确定检测到的残余运动的强度和/或周期性(例如，光束中的时间中断模式)是否构成足够接近剂量释放时间的适当摇晃。控制器22中的给药事件连同摇晃的电子记录一起制成带时间戳的电子记录。

如果控制器22确定在加电之前的预定时间段内发生了适当的摇晃事件，则通知使用者吸入器10已准备好使用。同样，如果控制器22确定在加电之前的预定时间段内没有发生足够的摇晃事件，则通知使用者在使用前必须关闭并摇晃吸入器。这种信息可以在听觉上或在定位于吸入器10上的屏幕上呈现。

现在转向图3A和图3B，传感器30的第二实施例示出为流体悬浮液30”。传感器30”包括透明或基本上透明的容器40。容器40包含多个悬浮在透明的流体44中的颗粒42。

在图3A中，颗粒42已经从流体44内的悬浮液中掉出并且显示出在容器40的底部处聚结。相比之下，在图3B中，颗粒完全分散在通过最近的摇晃事件已经被搅拌的流体44中。悬浮颗粒的分散程度构成了指示任何最近摇晃事件的信号。

在通过吸嘴盖的打开为控制器加电时，容器被由电池24供电并与控制器22通信的光学传感器34询问。传感器34具有LED(发光二极管)35和针式光电二极管36。光束被引导到针式光电二极管36并被容器40一分为二。

转向图3A，该容器在最近未被摇晃的状态下示出，从而允许颗粒42落到容器40的底部的足够时间。因此，在控制器22询问时，来自LED 35的大部分光将沿着直接路径C通过以被针式光电二极管36检测。控制器通过软件或固件算法操纵来自光学传感器34的信号，以确定由针式光电二极管36检测到的光的强度表示足够接近剂量释放时间发生的合适摇晃。

转向图3B，容器在最近被摇晃的状态下示出，从而使颗粒42分散在整个容器40中。因此，来自LED 35的大部分光将被颗粒42沿着多条光路径B分散，从而在控制器22询问时导致由针式光电二极管36检测到的光的强度的降低。控制器通过软件或固件算法操纵来自光学传感器34的信号，以确定由针式光电二极管36检测的光的强度表示足够接近剂量释放时间的合适摇晃。时间戳的电子记录由控制器22中的给药事件以及摇晃的电子记录制成。

应当理解，流体44中的颗粒42的运动受斯托克斯定律支配。因此，可以选择颗粒和流体的相关参数来调整传感器30”的灵敏度，以在使用者唤醒吸入器10之前(例如10秒)的预定时间范围内指示摇晃事件。

在传感器30”的另一个实施例中，可以使用两种不同类型和颜色的固体材料。例如，可以使用蓝色材料的沉淀薄片和红色材料的乳霜薄片，悬浮的紫色混合物表明合适的最近摇晃。

在传感器30”的另一个实施例中，悬浮液是由吸入器分配的实际药物制剂的小的间隔开的部分，以使其悬浮液和用于施用的实际药物制剂的沉降特性紧密匹配(除了其容器尺寸及其头部空间之外)。

现在转向图4，传感器30的第三实施例示出为电子电荷捕获电路30”’。电子电荷捕获电路30”’用于存储最近摇晃的能量。

电子电荷捕获电路30”’具有振动敏感开关50，以响应于使用者摇晃的吸入器10关闭电路30”’。该电路从与主吸入器电池24间隔开的电池52获取电力，该电池24使电流流过电阻器54以对电容器56充电。开关50是弹簧加载的，因此它仅在主动摇晃运动期间关闭。因此，充分的搅动使开关反复闭合，从而反复短暂地闭合电路30”’并分多个步骤对电容器56充电。第二电阻器58用来短路电容器56，从而使其在其充电时释放其电压。第二电阻器58的电阻使得电容器56的放电相对慢，导致电容器56中的电荷逐渐衰减，并且因此电容器56两端的电压逐渐衰减。电容器两端的电压构成指示任何最近的摇晃事件的信号。

在使用中，当使用者通过打开吸嘴盖18唤醒吸入器时，控制器22读取电容器56两端的电压。控制器22通过适当的算法询问电容器56两端的电压衰减信号，以在醒来之前确定任何摇晃事件的充分性。

举例来说，电子电荷捕获电路30”’可以如下形成：

·电池52-3V CR1220-RS(RadioSpares)513-2837。

·电容器56-电解型1微法拉。

·电阻器54-330千欧姆。

·电阻器58-10兆欧姆。

·振动开关50-(2至4.9g)-RS 455-3665。

在一个时间常数或时间段τ之后，电容器充电到所施加电源电压的约63％，并在5τ之后充电到所施加电压的99％以上，其中，时间常数τ＝RC。因此，在该电路中，时间常数R2×C1被选择为3.3×10⁵欧姆×10^-6法拉＝0.33秒。为了将电容器完全充电到电池提供的约3伏的电源电压，因此需要关闭振动开关约1.65秒。

下面的表1显示了电容器56两端测量的电压作为时间的函数，在连续7次摇动期间，然后在6秒内再摇动3次。

摇晃之后#(超过2秒)	大约的电压(来自范围)
		1	0.4
2	0.7
		3	0.9
4	1.2
		5	1.4
6	1.5
		7	1.6

表1

一次摇晃包括：向下约0.2米的手摇晃，然后在约0.3秒的时间段内向上返回。所使用的摇晃开关需要约2g(～19.6m·s^-2)的加速度来操作它。

Claims

1.一种吸入器，所述吸入器具有空气入口、药物源和用于向使用者输送空气与药物混合物的出口，所述吸入器包括：

控制器，

主要电源，所述主要电源用于为所述控制器供电，以及

传感器，所述传感器用于检测最近的摇晃事件，所述最近的摇晃事件是指发生在所述控制器通电之前的预定时间段内的摇晃事件，所述传感器独立于所述主要电源，并且在使用中，所述传感器向所述控制器提供信号，所述信号指示在使用所述吸入器之前的任何最近的摇晃事件，

其中，所述传感器是表现出由摇晃事件引发的残余运动的机械传感器。

2.根据权利要求1所述的吸入器，其中，任何最近的摇晃事件都是发生在控制器通电之前最多5秒的范围内的摇晃事件。

3.根据权利要求1所述的吸入器，其中，任何最近的摇晃事件都是发生在控制器通电之前最多8秒的范围内的摇晃事件。

4.根据权利要求1所述的吸入器，其中，任何最近的摇晃事件都是发生在控制器通电之前最多10秒的范围内的摇晃事件。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的吸入器，其中，所述控制器在通电时询问所述传感器以确定指示最近的摇晃事件的信号的存在或不存在。

6.根据权利要求5所述的吸入器，其中，所述控制器向使用者指示在不存在指示最近的摇晃事件的信号的情况下必须摇晃所述吸入器。

7.根据权利要求5所述的吸入器，其中，所述控制器：

处理指示最近的摇晃事件的信号，以确定所述摇晃事件是否足以混合所述药物混合物以供使用者随后吸入；以及

确定最近的摇晃事件足以混合所述药物混合物以供使用者随后吸入，并相应地建议使用者。

8.根据权利要求1所述的吸入器，其中，所述机械传感器的残余运动是指示任何最近的摇晃事件的信号。

9.根据权利要求8所述的吸入器，其中，所述吸入器包括由所述主要电源供电的光学传感器，并且所述控制器在所述控制器通电时使用所述光学传感器询问所述机械传感器，以确定任何摇晃事件是否足以混合所述药物混合物。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的吸入器，其中，所述机械传感器包括振荡质量或旋转质量。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的吸入器，其中，通过使用者按压所述吸入器上的电源按钮或打开所述吸入器的吸嘴盖来启动所述控制器的通电。

12.一种吸入器，所述吸入器具有空气入口、药物源和用于向使用者输送空气与药物混合物的出口，所述吸入器包括：

控制器，

主要电源，所述主要电源用于为所述控制器供电，以及

传感器，所述传感器用于检测最近的摇晃事件，所述最近的摇晃事件是指发生在所述控制器通电之前的预定时间段内的摇晃事件，所述传感器独立于所述主要电源，并且在使用中，所述传感器向所述控制器提供信号，所述信号指示在使用所述吸入器之前的任何最近的摇晃事件，所述传感器是包含多个悬浮颗粒的流体悬浮液，所述多个悬浮颗粒在摇晃事件期间分散并在所述摇晃事件之后的一段时间内从悬浮液中沉淀出来，

其中，所述悬浮颗粒的分散程度是指示任何最近的摇晃事件的信号，并且其中，所述吸入器包括由所述主要电源供电的光电传感器，并且所述控制器在所述控制器通电以测量所述流体悬浮液的不透明度时使用所述光电传感器询问流体悬浮液传感器，以便确定任何最近的摇晃事件是否足以混合所述药物混合物。

13.根据权利要求12所述的吸入器，其中，通过使用者按压所述吸入器上的电源按钮或打开所述吸入器的吸嘴盖来启动所述控制器的通电。

14.一种吸入器，所述吸入器具有空气入口、药物源和用于向使用者输送空气与药物混合物的出口，所述吸入器包括：

控制器，

主要电源，所述主要电源用于为所述控制器供电，以及

其中，所述传感器是捕获指示任何最近的摇晃事件的电荷的电子电荷捕获电路。

15.根据权利要求14所述的吸入器，其中，所述电路包括：

振动敏感开关；

独立于所述主要电源的电池；

用于存储所述电荷的电容器；和

串联布置的第一电阻器，以及与所述电容器并联布置的第二电阻器，

其中，所述电容器两端的电压是指示任何最近的摇晃事件的信号，并且其中，所述控制器在所述控制器通电时测量所述电容器两端的电压，以便确定任何最近的摇晃事件是否足以混合所述药物混合物。

16.根据权利要求14或15所述的吸入器，其中，通过使用者按压所述吸入器上的电源按钮或打开所述吸入器的吸嘴盖来启动所述控制器的通电。

17.一种检测药用吸入器中最近的摇晃事件的方法，包括：

提供根据前述权利要求中任一项所述的吸入器；

通过打开所述吸入器使所述控制器通电；

利用所述控制器询问所述传感器以确定指示任何最近的摇晃事件的信号的存在或不存在；以及

向使用者指示所述吸入器在使用之前是否必须被摇晃。