FI102948B - Hengityskoje ja menetelmä hengityskojeen avulla suoritetun lääkityksen taltioimiseksi - Google Patents

Description

102948

Hengityskoje ja menetelmä hengityskojeen avulla suoritetun lääkityksen taltioimi-seksi - Inhalator och metod för registrering av en medelst en inhalator utförd medicinering 5

Keksinnön kohteena on hengityskoje potilaan hengityksen kulun mittaamiseksi ja talti-oimiseksi. Laite on tarkoitettu käytettäväksi lääkehoidossa, esim. kliinisissä testeissä, joissa on tarve taltioida tapahtumakulku jälkeenpäin, jotta voitaisiin todeta, että potilas on ottanut lääkkeen tarkoitetulla tavalla. Laitetta voidaan myös käyttää taltioimaan poti- 10 laan vaivan tasoa potilaan lääkärikäyntien välisenä aikana.

Se, että potilas ei käytä lääkärin määräämää lääkettä, voi olla syynä epäonnistuneeseen hoitoon esim. kroonisissa sairauksissa. Esim. astman tapaisessa sairaudessa on erityisen tärkeää, että lääkitys toteutetaan määrätyllä tavalla. Tutkimuksissa on todettu, että 30- 15 35 % potilaista ottaa lääkkeet epäsäännöllisesti ja väärin heidän ottaessaan lääkkeet itse, seikka, jota vastaava lääkäri ei usein huomaa. Vaikeus seurata, kuinka hyvin potilas seuraa lääkemääräyksiä, johtaa usein epätyydyttävään varmuuteen kliinisten testien arvioinneissa.

20 Yhden tyyppinen valvontajäijestelmä potilaiden lääkityksessä, jota käytetään nykyisin, niin kutsuttu MEMS® -jäijestelmä, käsittää erityyppisiä tavallisia vakiolääkesäiliöitä, jotka on varustettu mikroprosessoreilla, jotka taltioivat päivämäärän ajankohdan jokaiselle säiliöiden avaamiselle ja sulkemiselle.

·- 25 Toinen tunnettu valvontajäijestelmä, jota kutsutaan nimellä Nebulizer Chronolog®, koostuu pienestä kannettavasta laitteesta, jossa säilytetään vakioaerosolisäiliötä. Kullakin annostuksella aerosolipurkista aktivoidaan kosketuslaite, jolloin elektroninen muis-tiyksikkö taltioi päivämäärän ja hetken, jolloin jokainen annos syötetään.

30 Jotta potilas, joka hengittää sisään lääkkeensä, saisi riittävän määrän keuhkoihinsa, on kuitenkin tarpeellista, että aerosoliannos koordinoidaan potilaan hengityksen kanssa. Käytettäessä pulverihengityslaitetta hengitysvirran on saavutettava "kriittinen piste", jotta pulveriannos seuraisi ilmavirtaa ja jotta saataisiin suotuisa hiukkaskuvio, joka ulottuu tarpeeksi kauas sisään keuhkoihin.

Edellä selostetut tunnetut järjestelmät, joita käytetään nykyään, taltioivat jokaisen hetken, jolloin lääkepakkaus avataan tai jokaisen kerran, jolloin lääkeannos vapautuu, mutta näistä tunnetuista jäijestelmistä puuttuu mahdollisuus havaita, onko potilas toteut- 35 2 102948 tanut tyydyttävän lääkityksen. Näillä järjestelmillä ei ole pystytty määrittämään, onko potilas tosiaan ottanut annoksensa ja onko hän ottanut sen määrätyllä tavalla oikean lää-ketehon aikaansaamiseksi.

5 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on ratkaista edellä mainitut ongelmat hengitysko-jeella, joka mittaaja taltioi, onko potilas suorittanut tyydyttävän lääkkeen oton.

Keksinnön mukaisesti on aikaansaatu hengityskoje, joka käsittää elektronisen yksikön, joka on sovitettu hengityskojeeseen taltioimaan lääkkeen jokaisen annostusajankohdan, 10 jolle hengityskojeelle on tunnusomaista, että ilmaisin sijaitsee hengityskojeessa hengi-tysilmavirran kanavassa, jolloin ilmaisin ilmaisee hengityksen ilmavirran, kuten myös lääkkeen saatavuuden hengitettäessä, siten että näiden kahden ilmaistun arvon yhdistelmä määrää, taltioidaanko suoritettu hengitys elektroniseen yksikköön ja miten se taltioidaan.

15

Keksinnön muut edulliset ominaisuudet ilmenevät seuraavasta toteutuksien kuvauksesta ja sitä seuraavista patenttivaatimuksista.

Muutos äänessä tai paineessa, joka tapahtuu syötettäessä pulveriannos, vapautettaessa 20 paineaerosoli tai puhkaistaessa pulverikapseli, voidaan havaita ilmaisimella ja muodostunut signaali voidaan tämän jälkeen käsitellä ja taltioida elektronisen yksikön komponenteilla. Ominainen taustaääni tai paineenputoaminen, joka esiintyy hengityskojeessa hengitettäessä, voidaan havaita ilmaisimella ja voidaan tämän jälkeen käsitellä ja taltioida elektronisella yksiköllä.

: 25

Jotta saataisiin tyydyttävä kuva siitä, kuinka potilas toteuttaa suunnitellun lääkityksen hengityskojeen avulla, on täten tärkeää havainnoida potilaan omaa hengitystä yhdessä lääkeannoksen saatavuuden havannoimisen kanssa. Joissakin tapauksissa on tärkeää pystyä seuraamaan hengityksen kulkua, siis miten voimakas ja pitkä se on, jotta täten 30 voitaisiin määrittää, ovatko potilaan hengenvedot tarpeeksi voimakkaita ja pitkiä, jotta :, keuhkoihin saataisiin oikea kerrostuma vaikuttavaa ainetta.

Keksinnön mukainen hengityskoje on myös sopiva käytettäväksi mittaamaan ja taltioimaan potilaan sairauden tason vakavuutta potilaan lääkärissä käyntien välisenä aikana. 35 Taidottaessa erilaisia hengitysparametreja, jotka korreloivat astmasairauden vakavuuden kanssa, keksinnön mukaisen hengityskojeen avulla lääkäri pystyy muodostamaan selkeän kuvan potilaan sairauden kehityksestä lääkärintarkastusten välisenä aikana.

3 102948

Omaisin voi muodostua ääni-ilmaisimesta, esim. elektreettisen tyyppisestä mikrofonista, mutta myös toisen tyyppiset ilmaisimet, kuten esim. painelähetin, ovat mahdollisia keksinnön puitteissa.

5 Eräs keksinnön mukaisen hengityskojeen toteutus ja muunnoksia tästä on kuvailtu yksityiskohtaisemmin jäljempänä, viitaten liitteenä oleviin piirroksiin, joissa kuva 1 esittää aukileikatun kuvan pulveiihengityskojeesta, jossa ilmavirta hengitys-kojeen läpi on merkitty nuolilla, 10 kuva 2. esittää läpileikkauksen kuvan 1 mukaisesta hengityskojeesta, jossa on laite äänen mittaamiseksi ja taltioimiseksi keksinnön mukaisesti, kuvat 3a ja 3b esittävät kahta vaihtoehtoista lohkokaaviota kuvan 2 tiivistetyistä elektronisista komponenteista, kuva 4 esittää kaavion siitä, kuinka kuvan 2 mikrofoni vastaanottaa ulkopuolisia 15 häiriöääniä, kuva 5 esittää kaavion siitä, kuinka kuvan 2 mikrofoni vastaanottaa hengitysäänen hengityskojeen läpi, kuva 6 esittää kaavion hengityksen mitatusta signaalista sen kuljettua suodattimen ja vahvistimen läpi, 20 kuva 7 esittää läpileikkauksen annostelija-aerosolista, jossa on keksinnön mukainen hengityskoje, ja kuva 8 esittää läpileikkauksen pulveiihengityskojeesta gelatiinikapseleita varten, jossa on keksinnön mukainen laite.

25 Kuvassa 1 esitetään avattu kuva pulveiihengityskojeesta, joka toimii potilaan oman hengityksen voimalla. Ilmavirta hengityskojeen läpi hengitettäessä on merkitty nuolilla.

Kuvat 1 ja 2 esittävät pulverihengityskojeen eri osia. Kierrettävä valvontayksikkö 1, jossa on kaksinkertaiset tarttumarenkaat 2, toimii yhdessä annosteluyksikön 3 kanssa, joka, 30 kun käyttöyksikköä 1 käännetään, syöttää pulveriannoksen hengitysväylään 4. Vaikutta-: va aine säilytetään ainesäiliössä 5. Suutin 6 on varustettu painaumalla, jossa on kapeat kierteiset taittolaitteet 7, ainepulverin hajottamiseksi hengitettäväksi pulverijakeeksi. Annosteluyksikkö 3 on litteän pyörivän kiekon muotoinen, jossa on useita annostelurei-kiä 8 ja kiekko on asetettu ainesäiliön 5 pohjalle. Annostelureiät 8 täyttyvät aineella 35 ollessaan ainesäiliön 5 alla. Kun tarttumarenkaat 2 käännetään ja syötetään yhden askeleen eteenpäin, annostelukiekko 3 saadaan pyörimään. Joukko kaapimia 9 on asetettu 4 102948 koskettamaan annostelukiekkoa 3, jolloin kaapimet poistavat liian pulveriaineen annos-teluaukkojen 8 päältä käännettäessä annostelukiekkoa 3.

Kun potilas hengittää suutinaukosta, ilma virtaa läpi kahden vastakkaisen ilmansisääntu-5 lon 10 käyttöyksikössä 1 ja läpi joukon annostelureikiä 8, jotka sillä hetkellä ovat esillä hengityskäytävässä 4, joka sijaitsee annostelukiekon 3 yllä, edelleen läpi väylän 4 ja ulos läpi suuttimen 6. Kun ilmavirta kulkee annosteluaukkojen 8 läpi, annos vaikuttavaa ainetta, joka on kasautunut reikiin, vapautuu ja kulkeutuu eteenpäin ilmavirran mukana ja hajaantuu kierteisessä käytävässä suuttimessa 6.

10 Käyttöyksikön kahden toisistaan irrotettavan tarttumarenkaan 2 sisäpuolella on elektroninen yksikkö 11, jonka sisään on asetettu paristo 12 volttilähteeksi. Kaksi kosketuspintaa 13 on asetettu ylemmälle ja ulommalle puolelle ylempää tarttumarengasta 2. Kun hengityskojetta ei käytetä, suojus 14 asetetaan hengityskojeen suuttimen 6 ylle ja ilman 15 sisääntuloaukkojen 10 päälle, jolloin suojuksen 14 alempi reuna koskettaa ylemmän tarttumarenkaan 2 ylempää reunaa. Suojuksen 14 alempi reuna on varustettu metallisella kosketusrenkaalla 15. Kosketusrengas 15 koskettaa kahta kosketuspintaa 13 tarttumaren-kaalla 2, kun suojus 14 on päällä, jolloin kaksi kosketuspintaa 13 saavat sähköisen kosketuksen. Mikrofoni 16 on asetettu suoraan yhteyteen ilmaväylään 17, joka sijaitsee 20 ilman sisääntuloaukkojen 10 välissä ja annostelukiekko 3 ja mikrofoni on kytketty elektroniseen yksikköön 11 käyttöyksikön 1 sisällä. Mikrofoni 16 voi vaihtoehtoisesti olla sijoitettu ilmakäytävän yhteyteen, mutta erotettuna siitä ohuella kalvolla.

Elektroninen yksikkö on kuvailtu tarkemmin viitaten lohkokaavioon kuvassa 3 a. Mikro-25 foni 16 havaitsee "naksahduksen", joka syntyy käännettäessä eteenpäin uusi annos, ja ilmavirran äänen hengitettäessä ja lähettää nämä signaalit. Kaistanpäästösuodatin 18 erottaa hengitykselle tyypillisen ja sopivan toimintataajuuden (ks. kuva 5). Vahvistin 19 nostaa signaalin tason mikrofonista 16, joka antaa signaaleja, jotka ovat muutaman mil-livoltin suuruusluokkaa, ja signaalit vahvistetaan täällä noin 1 volttiin. Signaali tasa-30 suunnataan ja matalasuodatetaan ilmaisimessa 20 niin, että saadaan signaalin verhopin-: ta. Verhopintasignaali on mitta hetkelliselle ilmavirtaukselle. Schmitt-liipaisin 21 mää rittelee signaalin ja antaa vaihtoehtoisesti arvot "hyväksytty" ja "ei hyväksytty". Mikrofonin signaali muuntuu tässä binääriseksi signaaliksi, joka määrittää, onko hengityksen voimakkuus riittävä. Schmitt-liipaisimen hystereesi saa aikaan, että pienet variaatiot vir-3 5 rassa eivät saa signaalia heilumaan "hyväksytyn" ja "ei-hyväksytyn" välillä.

5 102948

Jos tarvitaan enemmän kuin kaksi määritystasoa (hyväksytty/ei-hyväksytty), voidaan Schmitt-liipaisin 21 korvata analogi-digitaalimuuntimella (A/D-muunnin) 22, joka on esitetty kuvassa 3b, jonka tehtävä on mitata ilmavilta yhden tai useamman kerran hengityksen aikana. Nämä tulokset on varastoitu yhteen aikaesitysmuotoon muistiin 23 edel-5 leen käsiteltäväksi.

Mikrofonisignaali, joka syntyy eteenpäin pyörityksen aikaansaamasta äänestä, vahvistetaan ilmaisimessa 24 niin, että saadaan signaalin absoluuttinen arvo. Vahvistaja 25 nostaa mikrofonin 16 signaalin tasoa noin 1 volttiin. Tämä signaali kulkee ohi signaalin 10 venyttäjän, joka venyttää lyhyen ohimenevän "klik"-äänen signaaliksi, jolla on loogisia tasoja ja joka kestää tarpeeksi kauan, että prosessori voi taltioida sen.

Prosessori 27 pitää lukua ajasta, esim. toimii kellona, kerää käsitellyt signaalit mikrofonista ja tarkistaa näiden signaalien avulla, että potilas ottaa annoksensa määrätyllä taval-15 la. Määrätty tapa merkitsee, että potilaan on käännettävä eteenpäin annos ja hänen on hengitettävä riittävällä virran voimakkuudella ja riittävän kauan, jotta saataisiin tehokas kerrostuma keuhkoihin. Prosessori 27 mittaa hengityksen pituuden ja siirtää ajan hyväksytylle hengitykselle muistiyksikköön 23. Prosessori 27 havaitsee myös, jos kontaktipinnat lyhytsuljetaan eli jos suojus 14 asetetaan päälle, ja pitää huolta yhteydestä lukuyksi-20 köliä, joka lukee kerätyn tiedon muistiyksikköön 23. Prosessori 27 syöttää virtaa kais-tanpäästösuodattimeen 18, vahvistimeen 19, ilmaisimeen 20 ja Schmitt-liipaisimeen 21 ainoastaan, jos suojusta 14 ei ole asetettu paikoilleen pariston 12 säästämiseksi tällä tavoin.

25 Muistiyksikkö koostuu sopivasti EPROMista (Electrically Eraseably Programmable Read Only Memory), joka on sähköisesti tyhjennettävä, kiinteä muisti. EPROMia käytetään edullisesti tässä, koska tieto ei saa kadota, vaikka paristo kuluisi loppuun. Tähän muistiin hengityskerrat tallennetaan hyväksyttyjä hengityksiä ja lisähengitysmittausten testitulosten mittauksia varten.

30

Kuva 4 esittää kaavion siitä, kuinka häiriöäänet, tässä tapauksessa erittäin kovaääninen musiikki radiosta, vastaanotetaan mikrofonissa 16 kuvan 2 mukaisen pulverihengitysko-jeen sisäpuolella.

35 Kuva 5 esittää vastaavan kaavion siitä, kuinka mikrofoni 16 reagoi ilmavirtaan hengitys-kojeessa hengitettäessä. Alempi käyrä esittää äänispektrin ilmavirralle 10 1/min, ja muut käyrät, ylössuuntaan, esittävät vastaavan äänispektrin määrille 20 1/min, 30 1/min ja 6 102948 60 ]/min. Mittalaajuusalue, joka koskee ilmavirtaa, sijaitsee välillä 20-100 1/min. Koska mittojen ei tulisi vaihdella ulkoisen melun seurauksena, käyristä kuvissa 4 ja 5 käy ilmi, että taajuudeltaan 9 kHz:n signaali on sopiva tähän toteutukseen.

5 Kuva 6 esittää mittasignaalin koon volteissa, suodattimen ja vahvistimen jälkeen hengityksen virratessa 20-801/min.

Potilaan käyttäessä määrättyä pulverihengityskojetta, hän ottaa ensiksi suojuksen 14, jolloin kosketinrengas 15 suojuksen alareunassa rikkoo/katkaisee kosketuksen kahden 10 kosketuspinnan 13 kanssa ylemmän tarttumarenkaan yläsivulla, jolloin jännitys kaistan-päästösuodatdmeen 18, vahvistimeen 19, ilmaisimeen 20 ja Schmitt-liipaisimeen 21 on kytketty. Annos tehoainetta syötetään eteenpäin hengitysväylään 4 kääntämällä tarttu-marengasta 2 yhden askeleen eteenpäin. Tämä eteenpäin pyörittäminen saa aikaan "naksahduksen", jonka mikrofoni 16 havaitsee. Kun prosessori 27 taltioi eteenpäin pyörityk-15 sen elektroniseen yksikköön, mikrofoni 16 "kuuntelee" sitä ääntä, joka syntyy, kun potilas hengittää hengityskojeen läpi ja siten hengittää eteenpäin syötetyn annoksen. Koska äänellä on sille ominainen segmentti, ainoastaan tämän taajuinen ääni vahvistetaan vahvistimessa 19. Vahvistimen jälkeen signaali määritellään riittäväksi tai ei-riittäväksi virtaukseksi . Vaihtoehtoisesti signaali voidaan mitata useilla tasoilla valinnaisella asteikol-20 la. Kun havaitaan hyväksytty hengenveto, hengityksen aika taltioidaan muistiin 23 ja vaihtoehtoisessa tapauksessa myös hengityksen "arvo" taltioidaan.

Seuraavalla lääkärikäynnillä lääkäri voi, irrottamalla kaksi tarttumarengasta 2 toisistaan, päästä elektroniseen muistiin ja lukea muistin 23 käyttämällä erikoista lukulaitetta, joka 25 on kytketty elektroniseen yksikköön. Tämä lukulaite lukee hyväksytyt hengityskerrat ja siirtää tiedon tietokoneeseen, joka voi käsitellä ja esittää tiedon sopivassa muodossa lääkärille. Vaihtoehtoisessa toteutuksessa, jossa määrittely tapahtuu useammassa kuin kahdessa tasossa, luetaan myös hengityksen "arvo", joka voidaan esittää virtaus/aikakäyränä tai hengitysmittana, esim. huippusisäänhengitysvirtana PIF kokonaistilavuudesta (VC). 30

Kuvassa 7 on esitetty annosteluaerosoli, jossa on paineella täytetty säiliö. Painekanisteri 28 on varustettu suuttimella 29 ja asetettu olakkeelle 30 suuttimella 31. Olake 30 muodostuu erotettavasta yksiköstä, joka käsittää ilmaisimen 32 kytkettynä hengityksen ilmavirtaväylään, ja elektronisesta yksiköstä 33. Kun potilas hengittää suuttimen aukos-35 ta, ilma virtaa aukon ohi painekanisterin ympäri ja ulos suuttimesta 31.

7 102948

Jotta saataisiin täydellinen lääketeho annosteluaerosolilla, potilaan on hengityksen esivaiheen aikana painettava säiliö 28 alas, niin että annos vapautuu suuttunen 29 kautta. Omavirta säiliön 28 ympäiiOä ja olake 30 aikaansaavat hälyn, joka voidaan havaita ää-nenilmaisimella. Kun annos päästetään suuttunen läpi, saadaan ääni, joka voidaan 5 erottaa hälystä ja voidaan havaita ilmaisimella. Koska nämä äänet eroavat toisistaan, mikrofonia voidaan käyttää ilmaisimena myös tässä toteutuksessa.

Hengitettäessä hengityskojeen läpi kuvan 7 mukaisesti saadaan paineenputoaminen, ympäröivän paineen ja suutinaukon paineen välillä, esim. olakkeen 30 sisälle saadaan 10 alipaine kun potilas hengittää, joka alipaine voidaan havaita painelähettimeUä. Päästettäessä annos saadaan voimakas lyhytaikainen paineenvaihtelu, joka on myös havaittavissa painelähettimellä. Kuvan 7 toteutuksessa voidaan täten myös käyttää painelähetintä hengityksen ja annoksen päästön havaitsemiseen, so. tieto, joka on tarpeellinen, jotta pystyttäisiin valvomaan, että potilas käyttää annosaerosolia määrätyllä tavalla.

15

Kuva 8 esittää pulverihengityslaitteen, joka on ladattu gelatiinikapseleilla 34, joissa on pulverimainen aine. Elektroninen yksikkö 35 ilmaisimen 36 kanssa, edullisesti mikrofoni, toimii samalla tavalla kun pulverihengityskoje, joka on esitetty kuvassa 2. Kun kapseli sijoitetaan hengityskojeeseen, se puhkaistaan neuloilla 37, jotka viedään kapselin 20 seinän läpi. Kun kapseli on puhkaistu, aine on olemassa hengitysvirtaa varten. Kapselin puhkaisu aiheuttaa lyhyen voimakkaan äänen, joka havaitaan mikrofonilla 36. Hengitettäessä muodostuu myös ominainen ääni, joka havaitaan samalla tavalla kuin muissa toteutuksissa.

*" 25 Keksinnön mukainen laite on myös sopiva käytettäväksi hengityskojeessa, jossa on pyöriviä osia, esim. tyyppiä Rotacaps®, siten että äänen tason mittaamisen sijaan mitataan rotaatioäänen määräävintä taajuutta. Taltioitu taajuus kuvaa ilmavirtaa hengitys-kojeen läpi ja se voidaan muuntaa tämän ilmavirran mitaksi.

30 Muistin sisällön yksinkertaistamiseksi voidaan jäljestää jonkin tyyppinen tietokoneyhte-:. ys hengityskojeen kuoreen, jolloin lukeminen voidaan suorittaa purkamatta hengitysko- jetta.

8 102948

Uppfinningen hänior sig till en inhalator for att mätä och registrera inhalationsforloppet hos en patient. Anordningen är avsedd för användning vid läkemedelsbehandling, t.ex. vid kliniska prövningar, där det firms behov av att registrera förlop i efterhand för att kunna kontrollera om patienten intagit läkemedel pä föreskiivet sätt. Anordningen kan 5 även användas för att mellan en patients läkarbesök kanna av patientens grad av besvär.

Underlätenhet hos en patient att halla sig tili en av läkaren föreskriven medicinering kan vara orsak tili en misslyckad behandling vid exempelvis kroniska sjukdomar. Vid en sjukdom som tex. astma är det särskilt viktigt att medicineringen genomförs pä ett 10 föreskiivet sätt. Undersökningar har visat att mellan 30-50 % av patientema medicinerar oregelbundet och felaktigt när de medicinerar själva, vilket ofta inte upptäcks av den ansvarige läkaren. Svärigheten att registrera hur väl patienten följer föreskriftema för medicineringen medför ofta otillfredsställande säkerhet vid utvärdering av kliniska prov.

15 En typ av kontrollsystem för patienters medicinering som används idag, det s.k. MEMS®-systemet, innefattar olika typer av vanhga standard-medicinbehällare, vilka är utrustade med microprocessorer som registrerar datum och tid för vaije öppning och stängning av behällama.

20 Ett annat känt kontrollsystem, benämnt Nebulizer Chronolog®, bestär av en hten bärbar anordning, i vilken inryms en standard-aerosolbehällare. Vid vaije utlösning av en aerosoldos päverkas ett kontaktdon, varvid en elektronisk minnesenhet lagrar datum och tid för vaije utmatad dos.

25 För att en patient som inhalerar sin medicin skall fa en acceptabel dos tili lungoma krävs emellertid att utlösningen av en aerosoldos mäste koordineras med patientens inhalation. Vid användning av en pulverinhalator mäste inhalationsflödet uppgä tili ett "kritiskt flöde" för att pulverdosen skall följa med luftströmmen och för att en gynnsam partikel-bild, som kan nä tillräckhgt djupt ner i lungoma, skall bildas.

30 : De ovan beskrivna och idag använda, kända systemen registrerar tidpunkt för varje till- falle en medicinforpackning öppnas eller för vaije gang en medicindos utlöses, men dessa kända system saknar möjlighet att kanna av om en fullgod medicinering genom-förts has patienten. Man har med dessa system ej kunnat fa en bekräftelse pä att patien- 35 ten verkligen tar sin dos och att patienten tar sin dos pä avsett sätt för att f! en rätt medi-cineringseffekt.

9 102948 Föreliggande uppfinning har till ändamäl att lösa ovanstaende problem genom en inhala-tor som mäter och registrerar om en fullgod medicinering har genomforts hos en patient.

Uppfinningen tillhandahäller en inhalator innefattande en elektronisk enhet anordnad i 5 inhalatom for registering av tidpunkten för varje dosering av läkemedlet, vilken inhalator kännetecknas av att en detektor är placerad i inhalatom i en kanal för inhalationsluft-strömmen, varvid detektom känner av hiftströmmen i inhalationen, liksom tillgänglighe-ten av läkemedlet vid inhalationen, sä att en kombination av dessa tvä avkända värden bestämmer om och hur den utforda inhalationen skall registreras i den elektroniska enhe-10 ten.

Ytterligare fordelaktiga egenskaper hos uppfinningen framgar av foljande beskrivning av utföningsformer samt av underordnade patentkrav.

15 En ljud- eller tryckforändring som uppstar vid frammatning av en pulverdos, vid utlös-ning av en tryckaerosol eller vid punktering av en pulverkapsel kan detekteras av en detektor och den uppkomna signalen kan därefter bearbetas och registreras av komponenteilla i en elektronikenhet. Ett karaktäristiskt bakgrundsljud eller ett tiyckfall som uppstar i inhalatom vid inhalation kan detekteras av detektom och därefter bearbetas och 20 registreras av den elektroniska enheten.

För att erhälla en fullgod bild av hur en patient har genomfört en planlagd medicinering med hjälp av en inhalator, är det säledes väsentligt att kunna känna av patientens egen inhalation i kombination med en avkänning av medicindosens tillgänghghet för patien-25 ten. I vissa fall är det väsentligt att kunna avläsa hur inhalationsförloppet ser ut, dvs hur kraftigt och hur längvarigt det är, för att däiigenom kunna bestämma om patientens inandning har en tillräcklig styrka och varaktighet för att en riktig deponering av aktiv substans i lungoma skall kunna uppnas.

30 Inhalatom enligt uppfinningen lämpar sig även för användning för att mätä och registre-ra svärighetsgraden av en patients sjukdomstillstand under perioder mellan patientens läkarbesök. Genom att olika inandningsparametrar, som korrelerar tili astmasjukdomens svärighetsgrad, registreras med hjälp av inhalatom enligt uppfinningen kan läkaren fa en god bild av patientens sjukdomsutveckling under tiden mellan läkarundersökningama.

35 10 102948

Detektom kan utgöras av en ljuddetektor, exempelvis en mikrofon av typen electret mik-rofon, men även andra typer av detektorer, säsom exempelvis tryckgivare, är möjliga inom ramen för uppfinningen.

5 En utföringsfonn av inhalatom enligt uppfinningen samt modifikationer därav beskrivs närmare nedan med hänvisning tili bifogade ritningar, där

Figur 1 visar en sprängskiss av en pulverinhalator där luMödet genom inhalatom markeras med pilar, 10 Figur 2 visar en snittvy genom en pulverinhalator enligt Figur 1 med en anordning för att mätä och registrera ljud enligt uppfinningen,

Figur 3a och 3b visar tvd altemativa blockscheman över ingäende elektroniska kompo-nenter i Figur 2,

Figur 4 visar ett diagram över hur mikrofonen i Figur 2 uppfangar yttre störande 15 ljud,

Figur 5 visar ett diagram över hur mikrofonen i Figur 2 uppfangar inhalationsljud genom inhalatom,

Figur 6 visar ett diagram över inhalationens mätsignal efter passage genom filter och förstärkare, 20 Figur 7 visar en snittvy genom en dosaerosol med en inhalator enligt uppfinningen, och

Figur 8 visar en snittvy genom en pulverinhalator för gelatinkapslar med en anordning enligt uppfinningen.

·*’ 25 I Figur 1 visas en sprängskiss av en pulverinhalator, vilken drivs av patientens egen inandning. Lufiflödet genom inhalatom vid inhalationen markeras av pilama.

Figur 1 och 2 visar pulverinhalatoms olika delar. En vridbar manöverenhet 1 med dubb-la greppringar 2 samverkar med en doseringsenhet 3, vilken vid manöverenhetens 1 30 vridning frammatar en pulverdos tili en inhalationskanal 4. Den aktiva substansen förva-:. ras i en substansbehällare 5. Ett munstycke 6 är försett med en insats med tränga spiral- formade avlänkningsorgan 7 för sönderdelning av substanspulvret tili en inhalerbar pul-verfraktion. Doseringsenheten 3 är utformad som en platt, roterbar skiva med grupper av doseringshäl 8 och skivan är anordnad vid substansbehallarens 5 botten. Doseringshälen 35 8 fylls med substans i läget under substansbehällaren 5. När greppringama 2 vrides och fiammatas ett steg, medbringas doseringsskivan 3 i rotationen. Ett antal skrapor 9 är 102948 n anordnade att anligga mot doseringsskivan 3, varvid skrapoma avlägsnar överskott av pulversubstans ovanfor doseringshälen 8 vid doseringsskivaiis 3 vridning.

När patienten inhalerar ffan munstycksöppningen strömmar luit genom tvä motstäende 5 luftmtag 10 i manöverenheten 1 och genom den grupp av doseringshäl 8 som för tillfal-let exponeras vid den ovanfor doseringsskivan 3 belägna inhalationskanalen 4, vidare genom kanalen 4 och ut genom munstycket 5. När luftströmmen passerar doseringshä-len 8 frisätts den i Mien laddade dosen av aktiv substans, vilken fors vidare tillsammans med luftströmmen och sönderdelas i den spiralformade passagen i munstycket 6.

10

Innanför manöverenhetens tvä separerbara greppringar 2 är en elektronisk enhet 11 anordnad med ett batteri 12 som spänningskälla. Tvä kontaktytor 13 är anordnade pä den övrc greppringens 2 ovan- och yttersida. När inhalatom ej används är ett skyddshöl-je 14 päfört over inhalatoms munstycke 6 och ned över luftintagen 10, varvid skydds-15 höljet 14 anligger med sin underkant mot den övre greppringens 2 ovansida. Skyddshöl-jets 14 underkant är försett med en kontaktring 15 av metall. Kontaktringen 15 anhgger mot de bäda kontaktytoma 13 pä greppringen 2 när skyddshöljet 14 är päsatt, varvid de bäda kontaktytoma 13 far elektrisk kontakt. En mikrofon 16 är anordnad i direkt anslut-ning tili en luftkanal 17 mellan luftintagen 10 och doseringsskivan 3 och mikrofonen är 20 kopplad tili den elektroniska enheten 11 inne i manöverenheten 1. Mikrofonen 16 kan altemativt vara placerad i anslutning tili luftkanalen, men avskild frän densamma med ett tunt membran.

Den elektroniska enheten förklaras närmare med hänvisning tili blockschemat i Figur 25 3a. Mikrofonen 16 känner av ljudet av "klicket" som uppstär vid framvridning av en ny dos och ljudet av luftströmmen vid en inhalation och lämnar dessa signaler vidare. Ett bandpassfilter 18 skiljer ut en för inhalationen typisk och lämplig arbetsfrekvens (se Figur 5). En förstärkare 19 lyfter upp signalnivän frän mikrofonen 16, vilken lämnar signaler av storleksordningen nägon millivolt och signalema förstärks här till ca 1 voit. 30 Signalen likriktas och lägpassfiltreras i en detektor 20 sä att signalens envelopp erhälles. Enveloppsignalen utgör ett mätt pä det momentana luftflödet. En Schmitt-trigger 21 kvantiserar signalen och avlämnar värdena "godkänd" respektive ''icke godkänd". Mik-rofonsignalen omvandlas här tili en binär signal som anger om inhalationens styrka är tillräcklig. Schmitt-triggems hysteresis gör att smä variationer i flöde inte far signalen att 35 fladdra mellan "godkänd" och "icke godkänd".

12 102948

Vid behov av fler än tvä kvantiseringsniväer (godkänd/icke godkänd) kan man ersätta Schmitt-triggem 21 med en analog till digitalomvandlare (A/D omvandlare) 22, säsom visas i Figur 3b, vars uppgift är att mätä luftflödet en eller flera gänger under inand-ningsforloppet. Dessa mätvärden lagras tillsammans med en tidsangivelse i ett minne 23 5 för vidare bearbetning.

Mikrofonens signal som är alstrad av framvridningsljudet likriktas i en detektor 24 sä att signalens absolutbelopp erhälles. En förstärkare 25 lyfter upp signalnivän ifran mikrofo-nen 16 till ca 1 volt. Denna signal passerar en pulsförlängare som förlänger det korta, 10 transienta "klick"-ljudet tili en signal med logiska niväer och tillräcklig varaktighet för att en processor skall kunna uppfatta den.

Processom 27 skall halla reda pä aktuell tid, dvs vara en klocka, samla upp de bearbeta-de signalema fran mikrofonen och kontrollera genom dessa signaler att patienten tar sin 15 dos pä föreskrivet sätt. Föreskrivet sätt innebär att patienten skall vrida fram en dos och andas med ett tillräckligt flöde och tillräcklig varaktighet för att effektiv deponering i lungoma skall uppnäs. Processom 27 utför mätningen av inhalationslängden och överför tidpunkten för en godkänd inhalation till minnesenheten 23. Processom 27 känner även av om kontaktytoma är kortslutna, dvs. om skyddshöljet 14 är päsatt, samt sköter kom-20 munikationen med en utläsningsenhet, vilken avläser den samlade informationen i minnesenheten 23. Processom 27 förser bandpassfiltret 18, förstärkaren 19, detektom 20 och Schmitt-triggem 21 med kraftförsöijning endast när skyddshöljet 14 ej är pasatt, för att pä detta sätt spara pä batteriet 12.

-’* 25 Minnesenheten utgörs lämpligen av ett EPROM (Electrically Eraseable Programmable

Read Only Memory), vilket är ett elektriskt raderbart, icke flyktigt minne. Ett EPROM är här lämpligt att använda eftersom informationen inte far gä förlorad om batteriet sioille ta slut. I detta minne sparas inhalationstidpunktema för godkända inhalationer och eventuella inhalationsmätvärden.

30

Figur 4 visar ett diagram over hur störande ljud utifrän, i detta fall radiomusik med extremt hög ljudnivä, uppfangas av mikrofonen 16 inne i pulverinhalatom i Figur 2.

Figur 5 visar motsvarande diagram over hur mikrofonen 16 känner av luftflödet genom 35 inhalatom vid inhalationen. Den undre kurvan visar ett ljudspektra för ett luftflöde pä 101/min, och de övriga kurvoma i riktning uppät visar motsvarande ljudspektra för 201/min, 30 1/min respektive 60 1/min. Det mätomräde som är aktuelli för luftflödet 13 102948 ligger i intervallet mellan 20 1/min och 100 1/min. Eftersom mätningama bör vara okänsliga för yttre ljudstömingar kan man av kurvoma i Figur 4 och 5 sluta sig tili att en signal vid frekvensen 9 kHz är en vid denna utförandeform lämplig signal att mätä.

5 Figur 6 visar mätsignalens storlek i volt efler filter och förstärkare vid inhalationsflöden frän 20 1/min tili 80 1/min.

När patienten skall medicinera med hjälp av den beskrivna pulverinhalatom, tar hän inledningsvis av skyddshöljet 14, varvid kontaktringen 15 i höljets nederkant biyter kon-10 takten med de bada kontaktytoma 13 i den Övre greppringens ovansida, varvid spännin-gen tili bandpassfiltret 18, förstärkaren 19, detektom 20 och Schmitt-triggem 21 ansluts. En dos aktiv substans mätäs fram tili inhalationskanalen 4 genom att greppringen 2 vrids fram ett steg. Denna framvridning ästadkommer ett "klickande" ljud som detekteras av mikrofonen 16. När framvridningen är registrerad av processom 27 i den elektroniska 15 enheten, "lyssnar" mikrofonen 16 efter det ljud som uppstär när patienten inhalerar genom inhalatom och därigenom andas in den frammatade dosen. Eftersom ljudet har ett karaktäristiskt avsnitt förstärks enbart ljud vid denna firekvens av förstärkaren 19. Signalen efter förstärkaren kvantiseras i otillräckligt flöde eller tillräckligt flöde. Altema-tivt kan signalen mätäs i flera niväer med godtycklig indelning. När en godkänd inhala-20 tion detekterats, lagras tidpunkten för inhalationen i minnet 23 och i det altemativa fallet lagras även "värdet" pä inhalationen.

Vid patientens nästkommande läkarbesök kan läkaren, genom att separera de bäda greppringama 2, fa tillgäng tili elektronikenheten och läsa av minnet 23 genom en spe-: 25 dell utläsningsutrustning som ansluts tili elektronikenheten. Denna udäsningsutrustning laser ut de godkända inhalationstidpunktema och överför informationen tili en dator, vilken kan beaibeta och presentera materialet pä ett för läkaren lämpligt sätt. Vid alternative! med kvantisering i mer än tvä niväer udäses även "värdet" av inhalationen, vilket kan presenteras som ett flöde/tid-diagram eller som ett inhalationsmätt, exempelvis peak 30 inspiratory flow, PIF av total volym (VC).

I Figur 7 visas en dosaerosol med tryckfylld kanister.

Tryckkanistem 28 är försedd med en ventil 29 och är placerad i en hällare 30 med ett 35 munstycke 31. Hällaren 30 är utformad med en separerbar enhet, vilken innefattar en detektor 32 i anslutning till lufikanalen för inhalationsflödet samt en elektronisk enhet 14 102948 33. När patienten inhalerar frän munstycksöppningen strömmar luit förbi spalten rant tiyckkanistem och ut genom munstycket 31.

För att erhälla fullgod medicineringseffekt med en dosaerosol skall patienten under 5 inhalationens inledningsskede trycka ner kanistem 28 sä att en dos frisätts genom vendien 29. Luftflödet runt kanistem 28 och hällaren 30 ger upphov tili ett brusljud, vilket kan uppfattas av en ljuddetektor. När en dos fiisätts genom ventilen uppstar ett ljud som kan särskiljas hän brusljudet och identifieras av detektom. Eftersom dessa ljud skiljer sig at kan man även i denna utförandeform använda en mikrofon som detektor.

10

Vid inhalation genom inhalatom enligt Figur 7 skapas ett tiyckfall mellan omgivningens tryck och trycket vid munstycksöppningen, dvs ett undertryck uppstar inne i hallaren 30 när patienten inhalerar, vilket undertryck kan detekteras av en tryckgivare. Vid fiisättan-det av en dos uppstär en kraftig och kortvarig toyckförändring, vilken även är detekterbar 15 av en tiyckgivare. Säledes kan vid utforingsformen enhgt Figur 7 även en tryckgivare användas för att detektera bade inhalationen och frisättandet av en dos, dvs. den information som behövs för att kontrollera att patienten använder dosaerosolen pä föreskrivet sätt.

20 Figur 8 visar en pulverinhalator som laddas med en gelatinkapsel 34 med pulver-substans. En elektronikenhet 35 med detektor 36, företrädesvis en mikrofon, fungerar pä liknande sätt som i den i Figur 2 visade pulverinhalatom. När en kapsel placerats i inhalatom punkteras den genom att nalar 37 tiycks genom kapselns vägg. När kapsein punkterats blir substansen tillgänghg för inhalationsflödet. Punkteringen av kapsein : % 25 orsakar ett kort och intensivt ljud som detekteras av mikrofonen 36. Vid inhalation uppstär även här ett karaktäristiskt ljud som detekteras pä samma sätt som i övriga utföringsformer.

Anordningen enhgt uppfinningen lämpar sig även för användning i en inhalator med 30 roterande delar, exempelvis av typen Rotacaps®, genom att man i stället för nivan pä ljudet mäter den dominerande frekvensen hos rotationsljudet. Den registrerade frekven-sen avspeglar och kan omvandlas tili ett mätt pä luftflödet genom inhalatom.

För att förenkla utläsningen av minnet kan nägon typ av dator-kontakt vara anordnad i 35 inhalatoms hölje och därvid ätkomhg för avläsning utan att inhalatom behöver demonte-ras.

Claims (11)

15 102948

1. Inhalator innefattande en elektronisk enhet anordnad i inhalatom för registrering av tidpunkten för vaije dosering av läkemedlet, kännetecknad av att en detektor (16,32, 36) är placerad i inhalatom i en kanal för inhalationsluftströmmen, varvid detektom känner av luftströmmen i inhalationen, liksom tillgängligheten av läkemedlet vid inhala- 30 tionen, sa att en kombination av dessa tvä avkända värden bestämmer om och hur den utförda inhalationen skall registreras i den elektroniska enheten (11, 33,35).

1. Hengityskoje, joka käsittää elektronisen yksikön, joka on sovitettu hengityskojee-seen taltioimaan lääkkeen jokaisen annostusajankohdan, tunnettu siitä, että ilmaisin (16, 5 32,36) sijaitsee hengityskojeessa hengitysilmavirran kanavassa, jolloin ilmaisin ilmaisee hengityksen ilmavirran, kuten myös lääkkeen saatavuuden hengitettäessä, siten että näiden kahden ilmaistun arvon yhdistelmä määrää, taltioidaanko suoritettu hengitys elektroniseen yksikköön (11, 33,35) ja miten se taltioidaan.

2. Inhalator enligt patentkrav 1, kännetecknad av att detektom (16, 32, 36) bestar av en ljuddetektor, vilken känner ljudet av en ut- eller frammatning av en läkemedelsdos, 3. liksom ett ljud som uppkommer vid inhalation genom inhalatom. ,7 102948

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hengityskoje, tunnettu siitä, että ilmaisin (16, 32, 36. koostuu ääni-ilmaisimesta, joka ilmaisee lääkeannoksen ulos- tai eteenpäinsyötön äänen, kuten myös äänen, joka syntyy hengitettäessä hengityskojeen kautta.

3. Inhalator enligt patentkrav 2, kännetecknad av att ljuddetektom (16, 32, 36) be-star av en mikrofon.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen hengityskoje, tunnettu siitä, että ääni-ilmaisin 15 (16, 32, 36) on mikrofoni.

4. Inhalator enligt patentkrav 1, kännetecknad av att inhalatom är en dosaerosol och 5 att detektom bestar av en trycköverfbrare (32), vilken känner av ett undertryck i inhalatom vid en inhalation, liksom att den känner av en ögonblicklig tryckförändring som uppstar vid frigörandet av en aerosoldos.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hengityskoje, tunnettu siitä, että hengityskoje on annosaerosoli ja että ilmaisin koostuu painelähettimestä (32), joka ilmaisee alipaineen hengityskojeessa hengitettäessä kuten myös hetkellisen paineen muutoksen, joka syntyy 20 vapautettaessa aerosoliannos.

5. Inhalator enligt patentkrav 1, kännetecknad av att detektom (16, 32, 36) är anslu-10 ten tili en mikroprocessor (27) i den elektroniska enheten (11, 33, 35) för bearbetning av detektoms (16, 32, 36) signaler, varvid de bearbetade signalema lagras i en läsbar min-nesenhet (23).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hengityskoje, tunnettu siitä, että ilmaisin (16, 32, 36) on liitetty mikroprosessoriin (27) elektronisessa yksikössä (11, 33, 35) ilmaisimen (16, 32, 36) signaalien työstämiseksi, jolloin käsitellyt signaalit tallennetaan lukumuis- • 25 tiyksikköön (23).

6. Inhalator enligt patentkrav 2, kännetecknad av att inhalatom är en pulverinhalator 15 med en vridbar doseringsskiva (3) med doseringshal (8), vilka steg för steg mätäs tili en inhalationskanal (4), varvid ljuddetektom (16) är anordnad att känna av ett framvrid-ningsljud, som uppkommer när doseringsskivan (3) mätäs framät ett steg.

6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen hengityskoje, tunnettu siitä, että hengityskoje on pulverihengityskoje, jossa on käännettävä annostuslevy (3), jossa on annostusreiät (8), jotka askel askeleelta syötetään hengityskanavaan (4), jolloin ääni-ilmaisin (16) on 30 sovitettu ilmaisemaan eteenpäin pyörittämisen äänen, joka syntyy kun annostuslevyä (3) siirretään eteenpäin yksi askel.

7. Inhalator enligt patentkrav 6, kännetecknad av att ljuddetektom (16) är anordnad i 20 närä anslutning tili en luftkanal (17) mellan luftintaget (10) hos inhalatom och doseringsskivan (3), varvid ljuddetektom (16) känner av det ljud om uppkommer i luftka-nalen vid inhalation.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen hengityskoje, tunnettu siitä, että ääni-ilmaisin (16) on sovitettu lähelle ilmakanavaa (17) hengityskojeen ilmanoton (10) ja annostus- 35 levyn (3) väliin, jolloin ääni-ilmaisin (16) ilmaisee ilmakanavassa äänen hengitettäessä syntyvän äänen. 16 102948

8. Inhalator enligt patentkrav 2, kännetecknad av att signalen fran ljuddetektom (16, • 25 32, 36) frän inhalationsljudet kvanteras tili en binär signal, godkänd respektive inte god- känd inhalation, i en Schmitt-trigger (21).

8. Patenttivaatimuksen 2 mukainen hengityskoje, tunnettu siitä, että ääni-ilmaisimen (16, 32, 36) signaali hengitysäänestä kvantisoidaan binaariseksi signaaliksi, hyväksytyksi ja vastaavasti ei-hyväksytyksi hengitykseksi, Schmitt-liipaisimessa (21).

9. Inhalator enligt patentkrav 5, kännetecknad av att ett batteri (12) är anordnat för att förse den elektroniska enheten (11, 33, 35) med kraft, varvid kraftförsörjningen är sä 30 anordnad att den bryts när ett skyddande hölje (14) med en metallring (15) sätts pä inhalatom tili ett läge där metallringen (15) anligger mot tva kontaktytor (13) pä inhalatom, vilka kortslutes av metallringen (15).

9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen hengityskoje, tunnettu siitä, että paristo (12) on sovitettu syöttämään elektroniseen yksikköön (11, 33, 35) tehoa, jolloin tehonsyöttö on sovitettu katkaistavaksi kun suojakuori (14), jossa on metallirengas (15), sovitetaan hen-gityskojeeseen sellaiseen asentoon, että metallirengas (15) sovittuu vasten kahta kosketuspintaa (13) hengityskojeessa, jotka oikosuljetaan metallirenkaalla (15). 10

10. Metod för registrering av en medelst en inhalator utförd medicinering genom 35 användning av en anordning i inhalatom, varvid tillgängligheten av en läkemedelsdos avkänns och varvid tiden för avkänningen registreras i en elektronisk enhet, kännetecknad av att en detektor (16, 32,36) känner av inhalationsilödet genom inhalatom och av 18 102948 att signalen som uppkommer härvid kombineras med en signal frdn avkänningen av dostillgängligheten i en processor (27) i den elektroniska enheten (11, 33, 35) sä att kombinationen av signalema bestämmer om och hur den utförda medicineringen skall registreras i den elektroniska enheten. 5

10. Menetelmä hengityskojeen avulla suoritetun lääkityksen taltioimiseksi käyttäen laitetta hengityskojeessa, jolloin lääkeannoksen saatavuus ilmaistaan ja jolloin ilmaisuai-ka rekisteröidään elektroniseen yksikköön, tunnettu siitä, että ilmaisin (16, 32, 36) ilmaisee hengitysvirtausta hengityskojeen läpi ja että tällöin syntyvä signaali yhdistetään 15 signaaliin, joka tulee annoksen saatavuuden ilmaisusta prosessorissa (27) elektronisessa yksikössä (11, 33, 35) siten, että signaalien yhdistäminen määrittää, onko suoritettu lääkitys rekisteröitävä elektroniseen yksikköön ja miten.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että prosessori (27) 20 tarkistaa, tapahtuuko lääkitys hyväksyttävällä tavalla, yhdistämällä havaittuja signaaleja ja, mikäli näin on asianlaita, hyväksytyn lääkityksen ajankohta rekisteröidään ja tallennetaan muistiyksikköön (23). : 25

11. Metod enligt patentkrav 10, kännetecknad av att processom (27) kontrollerar om medicineringen sker pä ett godkänt sätt genom att de avkända signalema kombineras och, om sd är fallet, registreras tiden för en godkänd medicinering och lagras i en min-nesenhet (23).