DE69225604T2

DE69225604T2 - Inhalator mit feedback für den patienten sowie für medizinisches personal

Info

Publication number: DE69225604T2
Application number: DE69225604T
Authority: DE
Inventors: Gregory B. York Pa 17403 Lanpher; Ted W. Atherton Ca 94027 Lanpher; James Sunnyvale Ca 94086-8821 Long; David J. Cupertino Ca 95014 Mishelevich
Original assignee: Circadian Inc
Current assignee: Aradigm Corp
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1999-02-25
Anticipated expiration: 2012-12-19
Also published as: JP3085586B2; EP0617628A4; ATE166236T1; WO1993012823A3; JPH07509378A; EP0617628A1; DE69225604D1; CA2126331A1; WO1993012823A2; US5363842A; CA2126331C; EP0617628B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Das Gebiet der vorliegenden Erfindung betrifft im allgemeinen eine Inhalationsvorrichtung für die Aerosolzufuhr von Medikamenten. Genauer gesagt ist die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung gerichtet, die dazu dient, das Einhalten einer medikamentösen Behandlung dadurch zu verbessern, daß einem Patienten und/oder einer Fachperson, wie zum Beispiel einem Arzt, Apotheker oder Therapeuten, eine Rückmeldung geleifert wird, die die korrekte und gleichbleibende Verwendung von Medikamenteninhalatoren betrifft. Die vorliegende Erfindung ist des weiteren auf ein Verfahren gerichtet, mit dem derartige Fachleute die Verwendung von Medikamenteninhalatoren zwischen Besuchen verfolgen können und die medikamentöse Therapie auf der Basis dessen modifizieren können, daß diese Informationen auf einen klinischen Arbeitsplatzcomputer heruntergeladen werden, der eine Anzeige und Analyse ermöglicht.

Der Stand der Technik

Ein bedeutendes Problem liegt darin, Patienten dazu zu veranlassen, Medikamenteninhalatoren korrekt zu verwenden. Schätzungen weisen darauf hin, daß lediglich ein Viertel der Inhalatoren verwendenden Patienten dies auch korrekt tut [Orehek, J., "Patient Error in Use of Bronchodilator Metered Aerosols", British Medical Journal, 1 : 76 (1976); Paterson, LC. and G. K. Crompton, "Use of Pressurized Aerosols by Asthmatic Patients", British Medical Journal, 1 : 7677 (1976); Saunders, K. B., "Misuse of Inhaled Bronchodilator Agents", British Medical Journal, 1 : 1037-1038 (1965); Shim, C., and M. H. Williams, "The Ade quacy of Inhalation of Aerosol from Canister Nebulizers", The American Journal of Medicine, 69 : 891-894 (1980)]. Zusätzlich zu der unnötigen Patientenmorbidität und -mortalität besteht eine ungünstige Konsequenz darin, daß Patienten aufhören können, ihre Medikamente zu nehmen, weil sie keinen oder nicht genug Nutzen sehen. Umgekehrt werden einige Patienten, wenn es ihnen nicht gelang, den erwarteten Nutzen durch die vorgeschriebene Anwendung zu erzielen, die Medikamente zu häufig gebrauchen und dadurch das Risiko von Nebenwirkungen erhöhen, die durch höhere als normale Dosierungen verursacht werden (z. B. Pilzinfektionen im Mund und Rachen oder Auswirkungen auf das Nervensystem, die durch Medikamente verursacht werden, die in dem Verdauungstrakt absorbiert werden).
Diese Probleme sind vor allem im Falle von Aerosol-Arzneimitteln offensichtlich, die durch handgehaltene Inhalatoren zugeführt werden. Handgehaltene Inhalatoren für abgemessene Dosen (MDI, Abkürzung für englisch Metered Dose Inhalers) sind eine bevorzugte Behandlungsmethode für gewöhnliche respiratorische Leiden, da die Zufuhr des Medikaments direkt zu dessen gewünschter Wirkungsstelle in den Lungen eine Verringerung der Dosierung um eine Größenordnung oder mehr erlaubt. Jedoch können bestimmte dieser Verbindungen, wie zum Beispiel entzündungshemmende Corticosteroide, viele Wochen der Verabreichung benötigen, bis sie eine bedeutende Wirkung haben. Des weiteren ist der Vorgang des Inhalierens und Luftanhaltens, der für die erfolgreiche Zufuhr des Aerosols zu den unteren Atemwegen erforderlich ist, kontraintuitiv und wird von den meisten Patienten kaum verstanden. Daher kann zwar ein Patient dazu bereit sein, das Medikament zu verwenden, wenn es verschrieben wird, jedoch dabei ohne Erfolg bleiben, es auf die korrekte Art und Weise zu verwenden.
Wenn therapeutische Ergebnisse nicht erzielt werden, dann kann es für den Arzt nicht offensichtlich sein, welcher Schritt bzw. welche Schritte in dem Prozeß das Problem sind. Relevante Fragen sind zum Beispiel "Wurde das Medikament überhaupt nicht eingenommen?", "Wurde es in den korrekten Intervallen und in richtigem Verhältnis zu einer Gefährdung durch Allergene oder an dere Reizmittel eingenommen?" und "Wurde die Inhalation korrekt durchgeführt?".
Ein anderes Problem, mit dem der Arzt konfrontiert ist, besteht darin, wie eine Schwankung der Therapieantwort zu interpretieren ist. Beruht die Schwankung auf irgendeiner fundamentalen Änderung des gesundheitlichen Zustands des Patienten (z. B. der Patient hat nun eine mindere Infektion der oberen Atemwege) oder wird sie durch Unterschiede bei der zugeführten Medikamentendosierung verursacht?
Die Ablagerung von Aerosolmedikamenten in der menschlichen Lunge wird hauptsächlich durch zwei Prozesse bestimmt, nämlich den Trägheitsaufschlag und die Gravitationssedimentation. Der Aufschlag von Aerosolen in den Lungen tritt hauptsächlich an Atemwegsgabelungen auf, und es ist in szintigrafischen Studien gezeigt worden, daß er als eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit ansteigt. Die Sedimentation bringt ein Gravitiationsabsetzen von Aerosolpartikeln auf den Atemwegen und Lungenbläschen mit sich. Newman, S. P., Pavia, D., Garland, N. und S. W. Clarke demonstrierten in "Effects of Various Inhalation Modes on the Deposition of Radioactive Pressurized Aerosols", European J. Respiratory Dis., Supplement 119, 63 : 57-65 (1982), daß der Prozentsatz von in den Lungen von Patienten abgelagertem Aerosol bedeutend größer war, wenn die Patienten ihren Atem zehn Sekunden lang anhielten, als wenn das Luftanhalten lediglich vier Sekunden betrug.
Daher muß der Patient bei Aerosolen, die in den unteren Atemwegen, die die hauptsächliche Wirkungsstelle für gewöhnliche Medikamente wie zum Beispiel Corticosteroide und Bronchodilatatoren sind, abgelagert werden sollen, die Freisetzung des Medikaments koordinieren, langsam genug inhalieren, um Medikamentverluste durch Aufprall in dem Rachen und den oberen Atemwegen zu minimieren, und den Atem lang genug anhalten, um den kleinen Partikeln ausreichend Zeit zu geben, sich abzusetzen. In der Praxis bedeutet dies, daß die Inhalationsgeschwindigkeit unter einem Liter pro Sekunde liegt und ein Luftanhalten bis zu zehn Sekunden beträgt.
Ein handgehaltener Inhalator (z. B. Inhalator für abgemessene oder Einheitsdosen) ist derzeit eine passive Vorrichtung, die keine Informationen zur Verfügung stellt, die das tatsächlich zugeführte Medikament betreffen. Orehek et al. fanden heraus, daß lediglich fünf von zwanzig Asthmapatienten korrekt inhalierten. "Die anderen 15 Patienten versäumten es, entweder tief einzuatmen oder ihren Atem anschließend anzuhalten oder beides, oder sie koordinierten den Ausstoß und das Einatmen schlecht." Orehek et al., "Patient Error in Use of Bronchodilator Metered Aerosols", British Medical Journal, 1 : 75 (1976).
Es ist zum Beispiel herausgefunden worden, daß in einer Gruppe von 30 Patienten mit akutem Asthma, die in einer klinischen Umgebung direkt beobachtet wurden, 47% (14 Patienten) eine inkorrekte Technik verwendeten. Die vierzehn Patienten mit der inadäquaten Technik wurden dann trainiert. Zehn von ihnen wurden nach einem Intervall von einem Tag bis einem Monat wieder getestet. Fünf dieser Patienten verwenden ihre Inhalatoren immer noch korrekt; die anderen fünf waren zu ihren anfänglichen inkorrekten Techniken zurückgekehrt. Shim, C., and M. H. Williams, "The Adequacy of Inhalation of Aerosol from Canister Nebulizers", The American Journal of Medicine, 69 : 891-894 (1980).
Die Vorrichtung und der Ansatz, die hier beschrieben sind, hätten den Patienten die sofortige Rückmeldung geliefert, daß sie zu der inkorrekten Anwendung ihrer Inhalatoren zurückgekehrt waren, und hätte sie mit einer spezifischen Anleitung dahingehend versehen, welche korrigierende Aktion erforderlich war. Daher hätte ein erneutes Training nicht auf ihren nächsten Besuch in der Klinik warten müssen.
Der vorliegende Ansatz fördert zudem die Zufuhr einer gleichförmigen Dosis zu den Zielstellen der Lungen des Patienten nach jeder Inhalatoranwendung mit der Erwartung einer konsistenten Therapieantwort. Daher kann der Arzt, falls sich die Symptome oder der gesundheitliche Zustand des Patienten ändern, die Änderung mit vernünftiger Sicherheit beurteilen, daß der Unterschied nicht einfach auf einer Änderung der Medikamentdosierung beruht. Indem Daten, die die Verwendung des Inhalators des Patienten während der gesamten Periode zwischen klinischen Besuchen betreffen, dem Arzt zur Verfügung gestellt werden, kann die Therapie auf einer besser informierten Basis geleitet werden.
Es ist beobachtet worden, daß "die Lunge eine signifikante Barriere für die Penetration von Arzneimittelpartikeln mit einer Größe darstellt, die klein genug ist, um die therapeutische Wirksamkeit zu maximieren", Padfield, J. M., "Principles of Drug Delivery to the Respiratory Tract", Drug Delivery to the Respiratory Tract, Ganderton, D., und Jones, T., ed., Horwood, London (1987). Padfield kommt zu dem folgenden Schluß: "Die Ausführung eines Zufuhrsystems für die Verabreichung von Arzneimitteln zu der Lunge kann die gleiche oder eine größere Auswirkung haben als die Auswahl des Arzneimittels" (ebenda). Frühere Versuche, die Effektivität von Aerosolmedikamentinhalatoren zu verbessern, umfassen eine Anzahl von Vorrichtungen einschließlich Abstandhaltern, Aerosolhaltekammern, strömungsaktivierten Triggermechanismen und Trockenpulvergeneratoren.
Das Problem der Medikamentablagerung im Mund und Rachen kann in einigen Fällen dadurch gelindert werden, daß ein Rohrabstandhalter verwendet wird, also ein Verlängerungsrohr, das zwischen den Inhalator für abgemessene Einheitsdosen und den Mund des Patienten eingesetzt wird. Dieses Verfahren erfordert nach wie vor eine koordinierte Patiententätigkeit und liefert selbst dem Patienten keine Rückmeldung über den Erfolg oder Mißerfolg der gesamten Bemühung.
Ein anderer Ansatz zur Verbesserung der MDI-Verwendung ist der Gebrauch von Kammern oder Behältern, in die das Aerosol vor der Inhalation abgegeben wird. Derartige Vorrichtungen verringern das Bedürfnis an Koordination von Betätigung und Start der Inhalation. Eine oft verwendete Vorrichtung ist in dem US-amerikanischen Patent Nr. 4,484,577 (1984), von Sackner, et al. beschrieben. Diese Vorrichtung liefert ebenfalls einen hörbaren Pfeifton, wenn die Inspirationsgeschwindigkeit über einem festen Pegel liegt. Die Vorrichtung versäumt es, Inter-Patient-Schwankungen in korrekten Inhalationsmustern und auch die Luftanhalt-Phase anzugehen. Ein gemeinsamer Nachteil sämtlicher Kammervorrichtungen ist ihre massige Form. Derartige Vorrichtungen können nicht zweckmäßig in eine Tasche oder Handtasche passen, und viele Patienten sind nicht bereit, derartige große Vorrichtungen zu gebrauchen, da sie befangen sind. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann unabhängig davon verwendet werden, ob ein Rohrabstandshalter oder ein Behälter verwendet wird.
Herkömmliche Systeme umfassen auch unterschiedliche Inhalatorvorrichtungen, die das Koordinationsproblem durch die Integrierung eines Mittels angehen, das dazu dient, die Medikamentfreisetzung durch den Start der Inhalation auszulösen. Derartige Vorrichtungen sind durch Wass in dem USamerikanischen Patent Nr. 4,664,107 (1987) und Johnson, et al., in dem US- amerikanischen Patent Nr. 4,803,978 (1989) beschrieben worden. Shaner beschreibt in dem US-amerikanischen Patent Nr. 4,739,754 (1988) einen "saugbeständigen Inhalator", dessen Ausbildung eine tiefe Inhalation durch den Patienten fördert.
Andere herkömmliche Vorrichtungen haben elektromechanische Komponenten integriert, um die zeitliche Abstimmung und das Datum der Anwendung für die Inspektion durch Gesundheitsfachpersonal aufzuzeichnen. Der Artikel "Compliance of Patients with Asthma with an Experimental Aerosolized Medication: Implications for Controlled Clinical Trials", Journal of Allergy & Clinical Immunology, 77 : 65-70 (1986) von Spector, et al., offenbart die Verwendung eines Vernebler-Chronologs zum Aufzeichnen der Patientenanwendung von MDIs zwischen klinischen Besuchen. Dieser enthält eine Vorrichtung zum Aufzeichnen der Zeit und des Datums einer jeden Behälterbetätigung für die spätere Inspektion durch Ärzte, die Forschung über Muster von Patientenfügsamkeit betreiben. Dieser Vorrichtung fehlt die Fähigkeit, irgendwelche Informationen im Hinblick auf den Einatmungsvorgang an sich zu erzielen. Da es des weiteren die Absicht der Studie war, die MDI-Verwendungsmuster der Patienten ohne ihre Kenntnis aufzuzeichnen, liefert die Vorrichtung den Patienten keinerlei Rückmeldung im Hinblick auf die richtige Inhalationstechnik.
Ähnliche Vorrichtungen werden durch Rand, et al., in dem US-amerikanischen Patent Nr. 4,817, 822 (1989) und von Dessertine in dem US-amerikanischen Patent Nr. 5,020,527 (1991) beschrieben. Die Rand-Vorrichtung enthält ein mechanisches Zahnrad und Antriebsglied zum Antreiben eines Indikators für die Anzahl der Betätigungen eines Aerosolbehälters. Die Dessertine-Vorrichtung stellt einen Zeitmesser und einen Zähler zum Verfolgen der Anzahl von Betätigungen und der Zeit zwischen Betätigungen zur Verfügung.
Bei den zuvor beschriebenen Vorrichtungen wird weder der Zeitverlauf der Luftströmung gemessen, noch wird er mit dem gewünschten Muster für den spezifischen Patienten verglichen, wie dies durch eine Gesundheitsfachperson bestimmt werden kann. Daher gehen diese Vorrichtungen lediglich den Gesichtspunkt der Fügsamkeit in bezug darauf an, falls und wann das Medikament verwendet wurde. Um beurteilen zu können, ob ein Aerosolmedikament effektiv benutzt worden ist, ist es notwendig, des weiteren Informationen zu bestimmen, die die Patientenkoordination der Betätigung und Einatmung, das Volumen und die Strömungsgeschwindigkeit der Einatmung und das nach dem Einatmen erfolgende Luftanhalten betreffen.
Zusammengefaßt versäumen es herkömmliche Vorrichtungen, adäquat das Bedürfnis nach sofortiger Patientenrückmeldung im Hinblick auf mehrfache Schritte bei der korrekten Verwendung von Inhalatoren anzugehen. Diese Vorrichtungen sind außerdem nicht dafür geeignet, sowohl dem Patienten als auch dem Gesundheitsfachpersonal Informationen im Hinblick auf die kritischen Faktoren zu liefern, die den Erfolg der Medikamentenzufuhr bestimmen, einschließlich der Koordination der Inhalation mit der Betätigung, der Inhalationsströmungsgeschwindigkeit und der Dauer des Luftanhaltens.
Benötigt wird eine handgehaltene Inhalatorvorrichtung, die den kompletten Zeitverlauf einer Luftströmung während einer Inhalation überwachen kann und die die Fähigkeit besitzt, den Patienten bei ihrer korrekten Anwendung vor, während und nach der Verwendung zu leiten. Benötigt wird des weiteren ein derartiger Inhalator, dessen Funktionen die Fähigkeit umfassen, relevante Informationen über die zeitliche Abstimmung und die Art seiner Verwendung für eine nachfolgende Inspektion durch eine Gesundheitsfachperson aufzuzeichnen.
Die Patentanmeldung Nr. WO-A-90/10470 offenbart eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Die vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung gerichtet, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das genannte Mittel zum Durchführen logischer Verknüpfungen ferner einen Bewegungssensor umfaßt, der dazu dient, zu ermitteln, ob der genannte Behälter vor jeder Betätigung geschüttelt wird.
Die vorliegende Vorrichtung ist des weiteren auf ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 29 gerichtet.
Die vorliegende Vorrichtung ermittelt sowohl, wieviel Luft durch den Inhalator mit welchem Zeitverlauf inhaliert wird (einschließlich solcher abgeleiteter Messungen, wie zum Beispiel, wieviel Volumen innerhalb der Grenzen eines gegebenen Strömungsbereichs eingeatmet wird), als auch bestimmte Ereignisse, wie zum Beispiel das Auslösen der Freisetzung des Aerosols. Das System kann so eingerichtet werden, daß es den resultierenden Zeitverlauf mit entweder (a) einer Standard-Zielhüllkurve (z. B. die Strömung und/oder das Volumen und/oder die Zeit) für dieses Medikament oder mit (b) einer spezifischen Zielhüllkurve für den besonderen Patienten vergleicht, die durch eine Gesundheitsfachperson in die intelligente Inhalationsvorrichtung programmiert wird. Auf der Basis des Vergleichs kann der Erfolg oder der Mißerfolg einer effektiven Inhalatorbetätigung und Aerosoleinatmung dem Patienten signalisiert (z. B. visuell oder durch Schall) und mit einem Zeit- und Datumsstempel für eine spätere Decodierung und Auswertung durch eine geeignete Gesundheitsfachperson aufgezeichnet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung würde die Vorrichtung ebenfalls die Fähigkeit besitzen, dem Patienten zu signalisieren, das post-inspiratorische Luftanhalten fortzusetzen, und das Ende des Luftanhal tens für eine Verwendung bei der Interpretation des Erfolgs der Medikamentzufuhr aufzuzeichnen.
Zusätzlich kann dem Patienten sofort eine Rückmeldung über die spezifische Beschaffenheit von irgendwelchen gemachten Fehlern geliefert werden. Zum Beispiel kann eine Nachricht abgegeben werden, daß die Inhalation des Patienten zu schnell war.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ausreichend Speicher vorgesehen, um Daten von einer großen Anzahl von Inhalationen zu speichern. Diese automatisierte Aufzeichnung kann in Verbindung mit einem manuellen Protokoll, das von dem Patienten geführt wird (z. B. welches Ereignis, wie zum Beispiel die Gefährdung durch ein Allergen, das Bedürfnis verursachte, das Medikament zu verabreichen), oder auf eine halb-automatisierte Weise dadurch verwendet werden, daß der Patient oder ein Krankenpfleger ereignisbezogene Informationen in den Inhalatorvorrichtungsspeicher eingeben. Ein Beispiel für das letztere würde das Drücken eines Knopfes in einem gewissen Muster sein, das mit einem spezifischen Ereignis in Verbindung gebracht würde. Diese Ereignisinformation könnte zusammen mit einem Zeit- und Datumsstempel abgespeichert werden.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung würde die Inhalatorvorrichtung die Fähigkeit besitzen, dem Patienten zu den Zeitpunkten ein Signal zu geben, an denen ihre Verwendung verordnet worden ist. Dieses Signal könnte mit Hilfe eines Indikatorlichts oder von Indikatorlichtern, von hörbaren Piepsignalen oder Tönen, einer Vibration der Einheit oder einer beliebigen Kombination daraus geliefert werden. Die zeitliche Abstimmung solcher Signale würde in Übereinstimmung mit Standard- oder patientenspezifischen Verordnungen für die Verwendung programmiert werden.
In einer anderen alternativen Ausführungsform der Erfindung würde die Inhalatorvorrichtung mit einer Aufnahmekammer (Speicherbehälter) versehen sein, in die das Aerosol vor der Inhalation abgegeben wird. Das Innenvolumen dieser Kammer würde groß genug dafür sein, die Expansion des Aerosols zu erlauben. Die elektronischen Funktionen bleiben dieselben wie diejenigen, die bei der Vorrichtung ohne Kammer vorgesehen sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schräge Seitenansicht der vorliegenden intelligenten Inhalatorvorrichtung;
Fig. 2A ist eine geschnittene Seitenansicht der mechanischen Konstruktion der Vorrichtung und stellt Hauptkomponenten einschließlich des Einbaus des Druckbehälters von dem Typ dar, der am meisten für die Abgabe von abgemessenen Dosen von Aerosolen verwendet wird;
Fig. 2B ist eine geschnittene Ansicht einer alternativen mechanischen Konstruktion, die einen Venturi-Strömungsmesser enthält;
Fig. 3 stellt typische Nachrichten und grafische Ausgaben dar, die dem Patienten oder Krankenpfleger durch die Vorrichtung geliefert werden;
Fig. 4 ist ein elektronisches Blockdiagramm, das die gesamte Architektur der intelligenten Inhalatorvorrichtung darstellt;
Fig. 5A bis 5E zeigen die Schaltpläne für Untersysteme der Vorrichtung;
Fig. 6A und 6B sind Flußdiagramme, die die gesamten Prozesse für die Verwendung des intelligenten Inhalators durch eine Gesundheitsfachperson und den Patienten zeigen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Der gesamte Prozeß des vorliegenden intelligenten Inhalatorsystems ist in der Fig. 6A gezeigt, die einen Überblick über das Protokoll für das Schließen der therapeutischen Schleife liefert. Die Zielprofilhüllkurve wird ausgewählt und eingesetzt (z. B. über einen klinischen Arbeitsplatz-Computer). Diese Zielhüllkurve ist (a) ein generisches Muster oder (b) ein abgestimmter Zeitverlauf, der auf den individuellen spirometrischen Werten des Patienten oder einer anderen Eingabe basiert, ganz so wie es angebracht ist. Die Vorrichtung wird von dem Patienten verwendet, und bei dem nächsten Besuch in der Praxis des Arztes werden die Verwendungsdaten entnommen und auf den klinischen Arbeitsplatz-Computer übertragen, wo sie von dem Arzt oder einer anderen Gesundheitsfachperson überprüft werden einschließlich der Analyse von Trends in bezug auf frühere Perioden. Die Verordnung wird bei und nach Bedarf geändert, und falls nötig wird ein neues Zielprofil für den gegebenen Patienten und das gegebene Medikament in die intelligente Inhalatorvorrichtung eingeladen.
Die Fig. 6B ist ein Überblick über die Prozesse für die Verwendung durch den Patienten. Zu Beginn erinnert die Vorrichtung den Patienten daran, daß es Zeit ist, das Medikament einzunehmen. Dies wird für Medikamente, wie zum Beispiel Corticosteroide, verwendet, die lieber über lange Zeitperioden eingenommen werden, als in einer sofortigen Reaktion auf ein akutes Ereignis, wie zum Beispiel eine asthmatische Episode. Die Vorrichtung wird dann eingeschaltet, und die Freisetzung des Aerosols wird ausgelöst.
Das Aufzeichnen von Daten beginnt beim Start des Einatmens oder auf die Betätigung des Medikamentenbehälters hin, je nachdem, was früher erfolgt.
Der aktuelle Zeitverlauf einer jeden Inhalation wird mit dem objektiven Zielzeitverlauf verglichen, ein Vergleich wird abgeleitet, und ein Signal wird entsprechend einem Erfolg oder Mißerfolg abgegeben. Am Ende der Inhalation wird eine Schaltuhr gestartet, die für die Zeitperiode läuft, während der der Patient seinen Atem anhalten soll. Nach zehn Sekunden (oder einer anderen Peri ode, wie sie spezifiziert ist) wird dem Patienten ein hörbares und/oder visuelles Signal geliefert. Der Patient kann einen Knopf drücken, um dann zu signalisieren, daß er das Luftanhalten tatsächlich beendet hat. In einer alternativen Ausführungsform kann der Patient dieses Ereignis dadurch signalisieren, daß er (zumindest am Anfang) zurück in die handgehaltene Vorrichtung hinein ausatmet, wobei die Zeit aufgezeichnet wird, wenn ein Anstieg der Luftströmung über einen spezifizierten Schwellenwert ermittelt wird.
Zusätzlich können Vorschläge für korrigierende Tätigkeiten (z. B.: Halte den Atem länger an) gegeben werden.
Aufgezeichnete Daten werden für ein späteres Auslesen in eine Aufzeichnungsaufbewahrungsvorrichtung (wie zum Beispiel einen klinischen Arbeitsplatz- Computer in einer Praxis eines Arztes) abgespeichert, um diese durch eine Gesundheitsfachperson zu interpretieren und vielleicht mit anderen Zeitperioden zu vergleichen.
Eine Außenansicht der bevorzugten physikalischen Ausführungsform ist in der Fig. 1 gezeigt. In dem Gehäuse 100 ist ein unter Druck stehender Medikamentenbehälter 102 angeordnet. Ein wichtiges Merkmal ist die Fähigkeit, Standardbehälter für Inhalatoren für abgemessene Dosen einzusetzen und zu verwenden, obwohl die Vorrichtung so abgeändert werden kann, daß sie bei Bedarf andere Behälter stützt. Die Kommunikation mit dem Patienten erfolgt über eine Eingabe durch Drucktaster-Schaltmittel 104 und über eine Ausgabe durch LED-Anzeiger 106 und ein LCD-Paneel-Display 108. Die Kommunikation zu und von dem klinischen Arbeitsplatz-Computer in der Praxis des Arztes erfolgt durch Eingabe/Ausgabe-Datenkommunikationsmittel 221, wie in der Fig. 2 gezeigt ist. Obwohl dieses in der Fig. 1 als eine einfache 1/0- Datenverbindungsbuchse gezeigt ist, ist die Erfindung nicht so begrenzt. Es ist beabsichtigt, daß das Datenkommunikationsmittel 221 in Fig. 2A außerdem ein kompaktes Transceivermittel für die Kommunikation mit einer räumlich entfernten Steuerquelle, wie zum Beispiel einen Arbeitsplatz-Computer, über einen Radiofrequenz-Kommunikationskanal oder dergleichen entsprechend gut bekannten Techniken enthält. Der entfernte Arbeitsplatz-Rechner ist in der Lage, eine Übertragung von Daten, wie zum Beispiel der Zeit der aktuellen Verwendung oder des Inhalationsmusters, zu empfangen. Die vorliegende Vorrichtung ist außerdem in der Lage, durch den entfernten Arbeitsplatz-Computer reprogrammiert zu werden, um die Dosierung zu ändern oder dem Patienten eine spezifische Rückmeldung im Hinblick auf eine korrigierende Tätigkeit zu liefern.
Luft, die mit dem aerosolierten Medikament vermischt werden soll, tritt durch die Öffnung 112 in der Oberseite des Inhalatorgehäuses ein, und die Patienteneinatmung zieht das Luft-Aerosol-Gemisch durch das Mundstück 114.
Ein Diagramm der mechanischen Konstruktion einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist in Fig. 2A gezeigt. Dei "Ein"-Schalter 104 für die Vorrichtung schaltet den Strom in der Batterie 205 (die durch den Deckel 207 physikalisch zugänglich ist) für Schaltkreise ein, die zwischen den Zeiten der Inhalatorverwendung nicht aktiv sind. Andere Schaltkreise können zu vorgegebenen Zeiten mit Strom versorgt sein, und Strom wird kontinuierlich an Schaltkreise geliefert, die für das Aufrechterhalten des Speicherinhalts verantwortlich sind. Der anwendungsspezifische integrierte Schaltkreis (ASIC, englische Abkürzung für Application Specific Integrated Circuit) 220 enthält einen Mikroprozessor, einen Speicher, einen Kalenderleine Uhr, eine Stromsteuerung, einen LED/Schall-Treiber, einen LCD-Treiber, eine Eingabe/Ausgabe- Schnittstelle, eine Tastschalter-Schnittstelle und einen Analog-Digital- Umsetzer. Die Elektronik ist durch ein herkömmliches Verbindungsmittel 221 mit einem Arbeitsplatz-Computer verbindbar. Ob die Vorrichtung richtig geschüttelt worden ist, wird aus der Eingabe von einem Bewegungssensor 222 ermittelt. Die Strömung wird wie folgt unter Verwendung eines Strömungsmeßmittels oder Strömungsmessers (der sich aus den Elementen 232, 230, 234 und 112 zusammensetzt) gemessen. Der Differenzdruck wird durch ein Drucksensordiaphragma 230 gemessen, das durch Strömungskanäle 232 sowohl mit der Außenatmosphäre als auch mit dem Inneren der Strömungskammer 234 verbunden ist. Das Drucksensordiaphragma 230 ist an die Drucksensor- Elektronik 240 angeschlossen, die über eine Schnittstelle an einen Analog- Digital-Umsetzer auf dem ASIC 220 angeschlossen ist. Das aerosolierte Medikament wird freigesetzt, wenn der Medikamentbehälter 102 niedergedrückt wird und sein Ventil 203 geöffnet wird, wobei die unter Druck stehende Flüssigkeit durch den Zerstäuber 242 ausgestoßen wird. Ein Betätigungsdruckschalter 244 ist derart angeordnet, daß er in Berührung mit dem Behälter 102 gerät, wenn der Behälter niedergedrückt wird, um eine Einheit der Medizin durch den Zerstäuber 242 auszustoßen.
Die Fig. 2B stellt eine alternative Ausführungsform dar, die ein Venturi- Strömungsmesser-Design verwendet. Diese Konstruktion ist dieselbe wie die in Fig. 2A, mit der Ausnahme, daß die lineare Antwort des Drucksensordiaphragmas 230 proportional zu der Strömung durch den Venturi- Strömungsmesser 250 ist, wobei das Signal durch die Drucksensor-Elektronik 240 übertragen wird. Diese Implementierung stellt dem Patienten die Fähigkeit zur Verfügung, in die Vorrichtung (zumindest am Anfang) hinein auszuatmen, um das Ende der Luftanhalten-Periode anzuzeigen. Das Ausatmen würde in die Eingabeöffnung 112 hinein erfolgen, um ein Verstopfen des Zerstäubers 242 zu vermeiden. Diese Öffnung 112 könnte dazu verwendet werden, die maximale Patienausatmung oder andere spirometrische Messungen aufzuzeichnen. Die Form des Drucksensors ist nicht kritisch. Ein Halbleiter-Drucksensor könnte direkt "in eine ASIC-Vorrichtung integriert sein" [Wise, K. D., and K. Najafi, "Microfabrication Techniques for Integrated Sensors and Microsystems", Science, 254 : 1335 1342 (1991)]. Als Alternative könnte ein unterschiedliches Mittel zum Messen der Luftströmung, wie zum Beispiel ein miniaturisierter Massenströmungssensor, verwendet werden.
Die Fig. 3 zeigt einen Satz von Beispielnachrichten an den Patienten. Eine Rückmeldung im Hinblick auf individuelle Inhalationserfolge erscheint in der linken Spalte, einschließlich einer Darstellung des Zeitverlaufs der Einatmung relativ zu einem Zielbereich. Allgemeine Anweisungen sind in der Mitte gezeigt, und rechts sind Aufforderungstexte für eine Ereignisaufzeichnung gezeigt. Diese Nachrichten werden durch das LCD-Paneel 108 angezeigt, wie in Fig. 1 ge zeigt ist. Eine hörbare Ausgabe erfolgt durch den Piezo-Schallgenerator 260, wie in den Fig. 2A und 2B gezeigt ist.
Die Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm des Systems. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind viele der elektronischen Elemente innerhalb eines anwendungsspezifizierten integrierten Schaltkreises (ASIC) 220 integriert, einschließlich eines Mikroprozessors, eines RAM- und eines ROM-Speichers, eines Kalenders/einer Uhr, eines A/D-Umsetzers, 1/0-Funktionen und Treibern für LCD-, Schall- und LED-Vorrichtungen. Jedoch können in verschiedenen Implementierungen der Erfindung diese Funktionen auf mehrere integrierte Schaltkreise, einschließlich Standard- und/oder kundenspezifische Vorrichtungen verteilt sein. Der Umfang der Erfindung ist nicht auf irgendeine einzelne spezifische Implementierung begrenzt.
Der Mikroprozessor-Speicherbedarf wird durch das Direktzugriffsspeicher- (RAM-) und das Nur-Lese-Speicher- (ROM-) Modul gedeckt. Das Kalender/Uhr- Modul stellt die Fähigkeit zur Verfügung, dem Patienten zu signalisieren, wann es Zeit ist, das Medikament einzunehmen, und erzeugt Zeit- und Datumsstempel für jede Inhalatorverwendung. Das analoge Eingangssignal von der Drucksensorelektronik wird durch den Analog-Digital-Umsetzer umgewandelt. Die Stromsteuerung liefert den Strom an sämtliche Vorrichtungsuntersysteme einschließlich des Mikroprozessors und der zugehörigen Komponenten, des Strömungsmessungsschaltkreises, des LED/Schall-Displays und -Treibers und des alphanumerischen LCD-Paneels und -Treibers. Die Eingabe/Ausgabe- Schaltungsanordnung behandelt Signale, die in die Drucktasterkontaktschalter hineinkommen und/oder aus diesen herausgehen, und Zweiweg- Kommunikationen mit dem klinischen Arbeitsplatz-Computer oder einer anderen geeigneten Vorrichtung erfolgen durch die externe Kommunikationssteckverbindung 221.
Die Fig. 5A bis 5B stellen Untersystem-Schaltpläne dar. Die Fig. 5A zeigt den Stromsteuerschaltkreis. Module wie der PAM werden kontinuierlich mit Strom versorgt. Im Hinblick auf die Stromsteuerung ändern die NAND-Gatter 508a, 508b den Zustand und schalten auf den MOSFET-Halbleiter 510 auf der rechten Seite, um dem Mikroprozessor Spannung zu liefern, wenn der Bewegungssensor 500 ausgelöst wird, also der MOSFET-Halbleiter 502 auf der linken Seite leitend ist, oder der "Ein"-Tastschalter 504 geschlossen wird. Wenn der Mikroprozessor nach seiner Operationsfolge in den "Schlafmodus" geht, dann gibt er ein "Aus"-Signal an den MOSFET-Halbleiter 512 ab, der die NAND-Gatter 508a, 508b deaktiviert und das System abschaltet. Die Vorrichtung ist batteriebetrieben und verwendet bevorzugt eine Lithium-Batterie für eine lange Betriebsdauer.
Die Fig. 5B· zeigt die Drucksensor-Strömungsmesser-Elektronik. Die Dehnungsmeßwiderstände 520a, 520b, 520c und 520d in der Brückenschaltung sind auf dem Drucksensordiaphragma 230 angeordnet, das die Druckdifferenz in dem Strömungsmesser, der sich aus dem Elementen 232, 230, 234 und 112 in Fig. 2A zusammensetzt, oder in dem Venturi-Strömungsmesser 250, der in der Fig. 2B gezeigt ist, mißt. In Übereinstimmung mit Techniken, die dem Fachmann gut bekannt sind, wird durch die beiden Stufen der Operationsverstärker 522, 524 ein analoges Signal erzeugt. Dieses Signal wird durch den Analog- Digital-Umsetzer 530 umgewandelt und über einen Bus dem Mikroprozessor (nicht gezeigt) zugeführt.
Die Fig. 5C stellt das LED/Schall-Display und den -Treiber dar. Das Steuersignal gelangt von dem Mikroprozessor zu dem 8-Bit-Latch 540. Das Steuersignal wird von dem 8-Bit-Latch 540 gespeichert. Ausgewählte Komponenten, wie zum Beispiel null bis sechs der LEDs 542 und null bis zwei Piezo-Schallgeneratoren 544, werden eingeschaltet. Auf die gleiche Art und Weise können Komponenten, die an sind, mit einem nachfolgenden Steuersignal ausgeschaltet werden, das durch den Mikroprozessor übertragen wird.
Die Fig. 5D stellt das Blockdiagramm für das alphanumerische LCD-Paneel und den -Treiber dar. Das Steuersignal kommt über den Bus zu dem Mikroprozessor herein, und die LCD-Steuerung liefert eine Eingabe an den LCD-Treiber (Eingabe zu den Reihen des Displays) und an das LCD-Punktmatrix-Display- Paneel (Eingabe zu den Spalten des Displays) in Übereinstimmung mit Techniken, die gut bekannt sind.
Die Fig. 5E stellt die Drucktasterschalter-Schnittstelle dar. Da diese Schnittstelle auf dem Mikroprozessorbus liegt, wird ein Puffer mit drei Zuständen verwendet (Aus, Schwebend, Ein). In der Figur wird der Begriff "Drei-Status" (für englisch (tristate) verwendet, der eine besondere Version des Puffers wiedergibt, der von der National Semiconductor Corporation hergestellt wird. Der aktuelle Zustand jedes Drucktasterschalters wird im Inneren des Puffers festgehalten. Der Drei-Zustand-Puffer wird durch den Mikroprozessor dadurch abgefragt, daß die Drei-Zustand-Steuerung auf "Ein" geschaltet wird, und der Zustand jeder Leitung ("Ein" oder "Aus") wird von dem Drei-Zustand-Puffer über den Mikroprozessorbus zurück zu dem Mikroprozessor übertragen.
Die Fig. 6A zeigt das gesamte Protokoll, durch das Daten, die durch den intelligenten Inhalator gesammelt wurden, dazu verwendet werden, die therapeutische Schleife zu schließen und es der Gesundheitsfachperson zu ermöglichen, die Medikamentverwendung des Patienten zwischen Visiten zu verfolgen. Der Arzt wählt das Zielprofil für den Patienten und das Medikament aus. Das Profil wird in die Vorrichtung eingeladen, und die Vorrichtung wird durch den Patienten angewendet. Bei der nächsten Visite des Patienten bei der Gesundheitsfachperson werden die Daten, die die Patientenverwendung der Vorrichtung betreffen, entnommen und zu dem klinischen Arbeitsplatzcomputer bewegt. Die Daten werden dann von dem Arzt überprüft, und es kann eine Trendanalyse nicht nur innerhalb des gegebenen Satzes an Daten durchgeführt werden, sondern auch im Vergleich mit früheren Perioden. Eine Einstellung der Verordnung kann vorgenommen werden, falls der Arzt sich hierzu entschließt. Falls es eine Änderung gibt, werden die neue Verordnungsinformation und/oder das neue Zielprofil in die intelligente Inhalatorvorrichtung eingeladen.
Die Fig. 6B stellt den Prozeß der Verwendung der intelligenten Inhalationsvorrichtung durch den Patienten dar. Falls das Medikament besser in vorgeschriebenen Intervallen als auf einer episodischen Basis eingenommen wird, wird dem Patienten eine Erinnerung an die Zeit, das Medikament einzunehmen, signalisiert. Der Patient drückt den "Ein"-Schalter nieder, um anzuzeigen, daß die medizinische Behandlungssequenz gestartet werden soll, und er schüttelt die Vorrichtung mit dem eingesetzten Behälter, so daß das Medikament für die Abgabe adäquat vorbereitet wird. Das Niederdrücken des Behälters, das dafür ausreicht, das Medikament abzugeben, ist das Auslöseereignis. Es folgt die Aufzeichnung der Daten, einschließlich der Freisetzung des Aerosols, des Luftströmungszeitverlaufs und der zugehörigen Zeit- und Datenstempel. Abgeleitete Werte werden errechnet und mit den Zielwerten der Zielfunktion verglichen. Die Luftanhalteperiode wird gemessen, und ein hörbares und/oder visuelles Signal wird an ihrem Ende dem Patienten geliefert. Eine hörbare und/oder visuelle Rückmeldung wird dem Patienten im Hinblick auf den Erfolg oder Mißerfolg der Inhalationstätigkeiten geliefert, einschließlich Textnachrichten im Hinblick darauf, welche Korrekturen angemessen sind (z. B. INHALIERE LANG- SAMER). Bei der nächsten Patientenvisite werden die aufgezeichneten Daten in den klinischen Arbeitsplatzcomputer eingelesen und die Daten werden analysiert und angezeigt, einschließlich einer Trendanalyse im Vergleich mit früheren Perioden.
Ein typischer Operationszyklus ist wie folgt, wobei auf die Fig. 1, 2A und 2B Bezug genommen wird:
Falls das Medikament regelmäßig eingenommen werden soll, kann die Zeit, zu der das Medikament eingenommen werden soll, durch den Piezo- Schallgeneratur 260 und/oder das LED-Display 108 signalisiert werden.
Die Einheit wird in der Hand des Patienten derart gehalten, daß das Mundstück 114 zum Patienten weist.
Der Patient drückt den Drucktasterschalter 104, wodurch der "Ein"-Schalter aktiviert wird, um sich zu schließen und den Mikroprozessor und die zugehörigen Funktionen zu aktivieren.
Der Patient schüttelt die Einheit gemäß Anweisungen, wodurch der Bewegungssensor 222 dazu veranlaßt wird, ein Signal zum Abspeichern in dem in der ASIC 220 enthaltenen Speicher zu erzeugen. Falls der Ein-Schalter 104 noch nicht betätigt worden ist, veranlaßt der Bewegungssensor 222 die Einheit, sich einzuschalten, gerade so, als wäre der Ein-Schalter geschlossen worden. Optional weist dieses Signal ebenfalls die Anzeigelichter 106 an, sich ebenfalls einzuschalten.
Der Patient nimmt dann das Mundstück 114 in den Mund, drückt den Medikamentbehälter 102 fest genug hinab, um den Abmeßmechanismus 203 zu veranlassen, eine Medikamenteinheit durch den Zerstäuber 242 abzugeben, und der Patient beginnt gleichzeitig zu inhalieren. Das Niederdrücken des Behälters 102 bewirkt das Schließen des betätigungsfühlenden Schalters 244 und die Übertragung eines Signals für dieses Ereignis zu dem Mikroprozessor innerhalb der Steuerelektronik der ASIC 220.
Bei der Inhalation strömt das aerosolierte Medikament durch das Mundstück 114 in den Mund des Patienten.
Das Drucksensordiaphragma 230 fühlt die Luftströmung, die durch die obere Gehäuseöffnung 112 kommt und sich durch die Strömungskammer 234 bewegt, dadurch, daß die Druckdifferenz zwischen der Außenluft durch den Durchgang 232 und der Innenkammer 234 gemessen wird (bei der Konfiguration, die in der Fig. 2A gezeigt ist). Bei der alternativen Konstruktion, die in der Fig. 2B gezeigt ist, fühlt das Drucksensordiaphragma 230 die Luftströmung dadurch, daß die Druckdifferenz zwischen den beiden Stufen des Venturi-Strömungsmesser 250 gemessen wird. Die Drucksensorelektronik 240 liefert ein Signal, das für die Strömungsgeschwindigkeit repräsentativ ist, an den Analog-Digital- Umsetzer, der in der ASIC 220 enthalten ist.
Die Analog-Digital-Schaltung wandelt dieses Signal in eine digitale Form um, woraufhin es als eine Reihe von (z. B. 8-Bit-) Proben in einem RAM abgespeichert wird, das in der ASIC 220 enthalten ist.
Wenn der Patient weiter einatmet, dann werden Zeitreihen-Strömungsproben in dem Speicher mit dem Zielobjektivprofil verglichen, das für die korrekte Inhalationstechnik repräsentativ ist und ebenfalls in dem RAM abgespeichert ist, das in dem ASIC 220 enthalten ist. Der in dem ASIC 220 enthaltene Mikroprozessor führt den Vergleich der aktuellen mit den Zielwerten durch und sendet in Abhängigkeit von den Ergebnissen Signale an die Anzeige-LEDs 106.
Nach Beendigung des Einatmens wird das Ende der Strömung ermittelt und beginnt die Messung der Zeitdauer des Luftanhaltens unter Verwendung des Kalender/Uhr-Moduls, das in dem ASIC 220 enthalten ist.
Nach dem Ende des Luftanhaltens drückt der Patient den Drucktaster 104, der ein Ereignissignal an den Mikroprozessor in dem ASIC 220 zur Abspeicherung in dem PAM und Berechnung der Luftanhaltedauer sendet.
Die Ergebnisse des Vorgangs, einschließlich der Luftanhalteleistung, werden dazu verwendet, Text- oder Bildsymbol-Rückmeldungen aus einer Tabelle, die in dem in dem ASIC 220 enthaltenen RAM abgespeichert ist, in Übereinstimmung mit Techniken auszuwählen, die gut bekannt sind, um sie dem Patienten über das LCD-Display-Paneel 108 anzuzeigen. Es wird darauf hingewiesen, daß die Texttabelle aus mehreren Abschnitten bestehen kann, die unterschiedlichen Sprachen entsprechen.
Nachdem der Inhalationsvorgang abgeschlossen ist, kann die Vorrichtung dem Patienten Fragen auf dem LCD-Display 108 stellen, und Antworten, wie zum Beispiel "Ja" oder "Nein" oder andere Antworten, die der Anzahl entsprechen, wie oft der Drucktasterschalter betätigt wird, werden von dem Patienten durch den Drucktasterschalter 104 eingegeben.
Nach einer spezifizierten Zeit (die lang genug dafür ist, daß eine zusätzliche Abgabe des Medikaments möglich ist, falls dies sein soll) bewirkt ein Ausgangssignal von dem Mikroprozessor zu dem Stromsteuerungsschaltkreis, daß das System in den Schlafmodus zurückkehrt.
Daten von mehreren Vorgängen können anschließend durch den Stecker 221 in einen klinischen Arbeitsplatz-Computer oder eine ähnliche Vorrichtung zur Inspektion durch eine Fachperson hinabgeladen werden, einschließlich einer Trendanalyse innerhalb des Satzes der gerade herabgeladenen Daten und eines Vergleichs mit früheren Perioden.
Nach dem Herabladen der Daten werden Aufzeichnungen für individuelle Vorgänge aus dem in dem ASIC 220 enthaltenen RAM gelöscht, und wird die Ladung der Batterie 205 überprüft.
Die Stelle der Fügsamkeitsüberwachung umfaßt ein digitales Computermittel (nicht gezeigt) zur elektronischen Kommunikation mit dem Mikroprozessormittel 220, das in den programmierbaren Inhalator integriert ist. Das digitale Computermittel an der Überwachungsstelle umfaßt Mittel zur Überwachung und Verbesserung der Medikationsfügsamkeit eines Patienten bei der Verwendung des handgehaltenen Inhalators. Der Überwachungscomputer ist mit Übertragungsmitteln verkoppelt, die dazu dienen, die Daten, die durch den Inhalator-Mikroprozessor gemessen wurden und in diesem abgespeichert sind, durch Datenkommunikationstechniken, die gut bekannt sind, wie zum Beispiel Radiofrequenz, optoelektronische Kommunikation oder dergleichen, aus der Ferne elektronisch abzurufen.
Der Überwachungscomputer ist so programmiert, daß er die von dem Inhalator- Mikroprozessormittel empfangenen Daten bewertet und Interpretationen der Wirksamkeit der Fügsamkeitsbemühungen auf der Basis der abgerufenen Daten liefert. Der Überwachungscomputer umfaßt des weiteren ein Anzeigemittel zur sinntragenden Anzeige der Fügsamkeitsdaten. Ein derartiges Anzeigemittel umfaßt bevorzugt die projizierte Zielhüllkurve des Patienten für eine maximierte Medikamentenzufuhr im Vergleich mit der aktuellen, gemessenen Leistung des Patienten.
Der Fachmann wird verstehen, daß es eine Vielzahl von Methoden zum Programmieren des Überwachungscomputers gibt, um die Bewertung von Medi kamentenfügsamkeitsparametern eines Patienten zu erhalten, was die Medikamentenzufuhr zu den großen Atemwegen, den kleinen Atemwegen, den Lugenbläschen oder irgendeinem Teil des Atemtraktes maximieren wird. Daher ist nicht beabsichtigt, daß das vorliegende Verfahren auf eine spezifische Softwareimplemetierung begrenzt ist, die dazu dient, die projizierte Fügsamkeit eines Patienten als eine Zielhüllkurve von Werten zu diagnostizieren und die aktuelle Leistung des Patienten in bezug auf die Zielhüllkurve zu messen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Überwachungscomputer eine Software, die bereits durch einen Fachmann einprogrammiert ist, um eine Dateneingabe von diagnostischen Instrumenten, diagnostischen Tests, klinischen Aufzeichnungen, klinischen Beobachtungen, medizinischen Befunden oder dergleichen dadurch zu verwenden, daß eine Zielhüllkurve der Inhalationsparameter berechnet wird, die die Zufuhr des aerosolierten Medikaments zu irgendeinem ausgewählten Teil (irgendwelchen ausgewählten Teilen) des Atemtrakts eines speziellen Patienten maximieren wird, oder andere Schwankungen der Therapie, wie zum Beispiel des Typs des Medikaments, anzuzeigen. Die zuvor erwähnten Daten umfassen quantifizierbare Parameter, die die körperliche Verfassung der Luftwege eines Patienten, wie zum Beispiel die Größe der Luftwege des Patienten, betreffen.
Die Daten werden in den Überwachungscomputer als eine Tabelle von Werten oder physikalischen Parametern eingegeben, die auf die Verfassung und die Kapazität der Luftwege und Inhalationscharakteristiken eines Patienten hinweisen. Die Tabelle der physikalischen Parameter wird dann abgebildet, um die Zielhüllkurve der Werte zu liefern, die, falls sie zu der Leistung des Patienten paßt, die Verteilung des aerosolierten Medikaments zu irgendwelchen ausgewählten Teilen des Atemtraktes maximieren wird. Der Überwachungscomputer vergleicht die aktuell gemessene Leistung des Patienten mit der Zielhüllkurve. Der Überwachungscomputer kommuniziert dann elektronisch mit dem Mikroprozessor in dem Inhalator und programmiert den Mikroprozessor als eine Funktion der gemessenen Fügsamkeitsparameter, falls, nötig, mit unterschiedlichen Zielinhalationsprofilen, Dosierungspegeln oder Betätigungsereigniszeiten um, die die Leistung des Patienten in die Zielhüllkurve bringen und die therapeutische Antwort maximieren werden.
Die Vorteile des hier beschriebenen Systems gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen können wie folgt zusammengefaßt werden:
(a) Die Integration sowohl der Überwachung als auch der Aufzeichnung des Zeitverlaufs der Inhalation des Patienten und dementsprechender Ereignisse in einer Medizininhalatorvorrichtung, die klein und ästhetisch ansprechend genug dafür ist, daß sie während der normalen täglichen Aktivitäten verwendet wird;
(b) Die Fähigkeit, eine Zielleistungshüllkurve für einen oder mehrere Inhalationszeit/Wertverläufe und/oder eine oder mehrere ausgewählte Variablen (wie zum Beispiel die Spitzenströmungsgeschwindigkeit) einzuladen oder eine spezifizierte generische Kurve zu bestimmen;
(c) Die Fähigkeit, zu fühlen, ob die Vorrichtung vor der Abgabe einer Dosis des Aerosols richtig geschüttelt worden ist;
(d) Die Fähigkeit, eine sofortige Rückmeldung sowohl während der Inhalation, als auch danach im Hinblick darauf zu liefern, wo die Leistung des Patienten relativ zu der Zielleistungshüllkurve paßt und ob und wann die Inhalationswerte außerhalb dieser Hüllkurve lagen;
(e) Die Fähigkeit, dem Patienten eine Rückmeldung im Hinblick darauf zu liefern, welche korrigierende Tätigkeit, falls überhaupt, vorgenommen werden sollte;
(f) Die Fähigkeit, dem Patienten ein Signal zu liefern, das ihn anweist, den Atem weiter anzuhalten;
(g) Die Fähigkeit, den Patienten die zeitliche Abstimmung des Endes der Luftanhalteperiode aufzeichnen zu lassen;
(h) Die Fähigkeit, irgendwelche der erhaltenen Daten abzuspeichern;
(i) Die Fähigkeit, longitudinale Ergebnisse von dem intelligenten Inhalator in einen Gesundheits-Arbeitsplatzcomputer oder eine ähnliche Vorrichtung hinabzuladen; und
(j) Die Fähigkeit, daß die Gesundheitsfachperson die Medikamentenverwendung eines Patienten für die gesamte Periode zwischen Praxisvisiten überprüft und damit Trends der Verfassung des Patienten im Kontext einer detaillierten geschichtlichen Aufzeichnung der aktuellen Zufuhr des Medikaments zu seinen Zielwirksamkeitsstellen in den Lungen überprüft.
Es wird darauf hingewiesen, daß sämtliche der obigen Fähigkeiten nicht notwendigerweise in jeder Implementierung des Systems enthalten sein würden.
Die Vorrichtung und das Verfahren, die hier beschrieben sind, sind nicht auf die Verwendung mit irgendeinem Arzneimittel begrenzt. Sie können mit lokal wirkenden respiratotischen Heilmitteln, einschließlich Bronchodilatatoren, Corticosteroiden, Anticholinergika, Antibiotika, und anderen, sowie mit systemisch wirkenden Heilmitteln verwendet werden. Unterschiedliche Verbindungen können Variationen der vorgeschrieben Verwendung erfordern, einschließlich Änderungen des Einatmungsströmungsmusters. Derartige Muster können ausgewählt werden, um die Konzentration der Heilmittelablagerung auf unterschiedliche Stellen innerhalb des Atemtraktes zu richten oder Schwankungen der Luftwegemorphologie des Patienten aufgrund von Erkrankung oder Verletzung zu kompensieren.

Claims

1. Handgehaltene Inhalationsvorrichtung, umfassend:

ein Zufuhrmittel zum Zuführen einer gewünschten Einheitsdosis eines aerosolierten Medikamentes aus einem zugehörigen Behälter (102);

ein elektronisches Sensormittel (240) zum Messen, vorzugsweise zum kontinuierlichen Messen des Luftstroms durch das genannte Medikamentenzufuhrmittel;

ein Mittel zum Speichern von Daten einschließlich des relativen Zeitpunktes der Betätigung des genannten Zufuhrmittels, und von Daten, die die Dauer der Einatmung über das genannte Medikamentenzufuhrmittel repräsentieren;

ein Mittel für die Durchführung logischer Verknüpfungen oder interpretierender Berechnungen an den genannten Daten; ein Signalisierungsmittel (106, 108), das auf das genannte Durchführungsmittel anspricht, um einem Benutzer eine Rückmeldung zu liefern,

wobei die genannte Rückmeldung einem Benutzer mitteilt, ob das Medikamentenzufuhrmittel korrekt verwendet wurde; dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Mittel zum Durchführen logischer Verknüpfungen ferner einen Bewegungssensor (500) umfaßt, der ermittelt, ob der genannte Behälter (102) vor jeder Betätigung geschüttelt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Zufuhrmittel ein Mundstück (114) mit einer Mundstückabdeckung enthält, die, wenn sie gedreht oder entfernt wird, die elektronischen Funktionen aktiviert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, die ferner folgendes umfaßt:

ein Gehäuse (100), das so ausgestaltet ist, daß es von einem Benutzer in der Hand gehalten werden kann:

den in dem Gehäuse (100) aufgenommenen Behälter (102);

das in dem genannten Gehäuse (100) integrierte Zufuhrmittel;

das in dem genannten Gehäuse (100) integrierte elektronische Sensormittel (240);

einen in dem genannten Gehäuse (100) integrierten Mikroprozessor, der das genannte Speichermittel umfaßt;

wobei der genannte Mikroprozessor auch das Mittel zum Durchführen logischer Verknüpfungen oder interpretierender Berechnungen an den genannten Daten umfaßt; und

das genannte, auf den genannten Mikroprozessor ansprechende Signalisierungsmittel (106, 108).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor ferner ein Mittel zum Speichern eines Ziel-Hüllkurvenmusters umfaßt, das den Zeitablauf einer effektiven Einatmung im Vergleich zu gemessenen Einatmungsmustern darstellt, wobei der genannte Vergleich zum Steuern der dem Benutzer gelieferten Rückmeldung verwendet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Rückmeldung ferner ein Mittel zum Anzeigen eines Ziel-Einatmungsmusters in Abhängigkeit von der Zeit umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Rückmeldung ferner ein Mittel zum Anzeigen eines Vergleichs des tatsächlichen Inhalationsmusters eines Patienten mit einem vorgeschriebenen Zielmuster umfaßt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, ferner durch folgendes gekennzeichnet:

ein Rechnerüberwachungsmittel, das elektronisch mit den genannten Mikroprozessor in Verbindung steht, um die genannten gespeicherten Daten, die die Dauer und das Muster der Einatmung repräsentieren, einzulegen und zu verarbeiten, wobei das genannte Rechnerüberwachungsmittel ferner ein Mittel zum Anzeigen (106) der genannten gespeicherten Aktivierungsdaten umfaßt, damit eine Behandlungsprüfung von medizinischen Fachpersonal durchgeführt werden kann.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Rechnerüberwachungsmittel ferner ein Mittel zum Verarbeiten der Daten umfaßt, die von wenigstens einer der folgenden Quellen eingegeben wurden: Diagnoseinstrumente, Diagnosetests, klinische Aufzeichnungen, klinische Beobachtungen und Fachgutachten.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor ferner ein Mittel zum Umprogrammieren des genannten Signalisierungsmittels umfaßt, um die gewünschte Einheitsdosis des von dem genannten Behälter (102) in Reaktion auf die genannten logischen Verknüpfungen oder interpretierenden Berechnungen an den genannten Daten zugeführten Medikamentes zu variieren.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, ferner durch ein Mittel zum Umprogrammieren des Signalisierungsmittels gekennzeichnet, um den Zeitpunkt der Medikamentenzufuhr zu variieren.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Mikroprozessor ferner einen drahtlosen Sender umfaßt, um Ausgangssignale, die die genannten gespeicherten Daten repräsentieren, für eine Behandlungsüberwachung zu einem entlegenen Rechner zu senden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der drahtlose Sender ein Eingabemittel umfaßt, das auf fernerzeugte Signale anspricht, um den genannten Mikroprozessor umzuprogrammieren, um das Zeitintervall zum Zuführen einer gewünschten Einheitsdosis des genannten Medikamentes zu variieren.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, die auf ein fernerzeugtes Eingangssignal anspricht, das die Zeiten angibt, die für die Zufuhr der genannten Medikamentendosis vorgeschrieben sind, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Anzeigemittel wenigstens eines der folgenden umfaßt: Anzeigelampen (106), akustische Töne und Vibrationen.

14. Vorrichtung nach einem Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Mikroprozessor ein Datenkommunikationsmittel zum Übertragen der genannten Daten über einen Kommunikationspfad zu einem räumlich entlegenen Steuermittel für eine Behandlungsüberwachung umfaßt und das genannte Datenkommunikationsmittel ein Mittel zum Empfangen fernerzeugter Signale von dem genannten entlegenen Steuermittel enthält, um den genannten Mikroprozessor umzuprogrammieren, um die gewünschte Dosis des genannten Inhalationsmedikamentes zu variieren.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Signalisierungsmittel ferner ein interakives Rückmeldungsmittel umfaßt, um einen Patienten bezüglich des Einflusses eines Vorfalls zu befragen, der die Inhalation beeinträchtigt, wie zum Beispiel der Einfluß von Allergenen und Atmungsreizmittel, und ferner einen Schalter zum Erhalten einer Ja- oder Nein- Antwort von dem genannten Patienten in Reaktion auf das genannte Abfragemittel und zum Aufzeichnen der genannten Antwort als zu speicherndes Datenelement in dem genannten Mikroprozessor umfaßt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Signalisierungsmittel ferner ein interaktives Rückmeldungsmittel umfaßt, um dem Patienten eine unmittelbare Rückmeldung für eine erfolgreiche oder erfolglose Inhalationsaktion zu liefern, einschließlich einer Meldung in bezug auf die angemessene Korrektur.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte interaktive Rückmeldungsmeldung eine Meldung wie wenigstens eine der folgenden umfaßt:

"Inhalator reinigen", "Mund spülen", "Haustiere meiden" und "Kälte meiden".

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Behälter (102) einen an das genannte Gehäuse angeformten Speicher

umfaßt, der für die Aufbewahrung einer Menge eines luftübertragenen Medikamentes vorgesehen ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Behälter (102) einen Speicher mit luftübertragenem Medikament umfaßt, der außerhalb der genannten Vorrichtung angeordnet ist, einschließlich einer Leitung für die Abgabe des genannten luftübertragenen Medikamentes mit dem genannten Zufuhrmittel.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Zufuhrmittel ein Abstandsstück mit einem ersten, an die genannte Vorrichtung angeformten Ende und einem zweiten Ende umfaßt, das für die Zufuhr des genannten Medikamentes in den Mund eines Benutzers vorgesehen ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Zufuhrmittel ferner ein Abstandsstück umfaßt, das von dem genannten handgehaltenen Inhalator getrennt und zwischen der genannten Vorrichtung und dem genannten Benutzer angeordnet ist, wobei das genannte Abstandsstück ein mit der genannten Vorrichtung über eine Leitung in Verbindung stehendes erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, das für die Zufuhr einer gewünschten Dosis des Inhalationsmedikamentes in den Mund eines Benutzers vorgesehen ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Mikroprozessor ferner ein Ausgabemittel (221) umfaßt, das über einen Kommunikationspfad mit einem entlegenen Digitalrechner elektronisch in Verbindung steht, um die genannten gespeicherten Daten repräsentierende Signale für eine Behandlungsfernüberwachung zu übertragen; und

daß der genannte Mikroprozessor ferner ein Eingabemittel (221) für den Empfang von Eingangssignalen von dem genannten entlegenen Digitalrechner umfaßt, um den genannten Mikroprozessor umzuprogrammieren, um die gewünschte Einheitsdosis des Inhalationsmedikamentes zu variieren.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet durch wenigstens einen akustischen, visuellen oder vibrierenden Alarm, der einen Benutzer darüber informiert, wann er das genannte Medikament nehmen muß.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Mittel zum Durchführen logischer Verknüpfungen oder interpretierender Berechnungen an Daten ein Mittel zum Verarbeiten ausgewählter spirometrischer Meßwerte, wie zum Beispiel Spitzendurchfluß, umfaßt, um eine Rückmeldung der therapeutischen Reaktion eines Benutzers zu liefern.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Bewegungssensor (500) ein Mittel zum Senden eines Signals zu dem genannten Mikroprozessor umfaßt, um Daten zu jedem Aktivierungsereignis zu speichern.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, ferner durch einen Sensor gekennzeichnet, der auf das Schütteln der Vorrichtung durch einen Benutzer anspricht, um das genannte Zufuhrmittel für eine anschließende Aktivierung durch einen Benutzer einzuschalten.

27. Verfahren zum Steuern und Programmieren der Verabreichung eines Medikamentes durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Messen der Werte von wenigstens Zeit, Datum und Einatmungsmuster zu jeder Benutzung des genannten Inhalators durch einen Patienten;

Speichern der genannten Meßwerte in einem Mikroprozessor, der in dem genannten tragbaren Inhalator integriert ist;

Anzeigen der genannten Meßwerte in einem Anzeigegerät (108), das in dem genannten Inhalator integriert ist, um eine interaktive Rückmeldung mit dem Patienten zu liefern;

Einlesen der genannten Meßwerte in einen entlegenen Rechner für eine Behandlungsfernüberwachung;

visuelles Anzeigen der genannten Meßwerte auf einem Anzeigegerät des genannten entlegenen Rechners, um eine Bewertung eines therapeutischen Effektes des genannten Medikamentes für den Patienten zu ermöglichen:

Umprogrammieren des in dem genannten Inhalator integrierten genannten Mikroprozessors von dem genannten entlegenen Rechner aus, um die Medikamentenbehandlung eines Patienten zu optimieren;

Ermitteln, ob die Vorrichtung vor jeder Aktivierung geschüttelt wird.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des visuellen Anzeigens der genannten Meßwerte den Schritt der Weiterverarbeitung der ausgewählten spirometrischen Meßwerte in dem genannten entlegenen Rechner umfaßt, um eine Rückmeldung der therapeutischen Reaktion eines Patienten zu liefern.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Schritt der Weiterverarbeitung den Schritt der Anzeige eines Ziel-Einatmungsmusters auf dem genannten Anzeigegerät (108) in Abhängigkeit von der Zeit umfaßt.

30. Verfahren nach Anspruch 28 oder Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Schritt der Weiterverarbeitung den Schritt der Anzeige eines Vergleichs des tatsächlichen Inhalationsmusters eines Patienten mit einem vorgeschriebenen Zielmuster umfaßt.