JP2021515614A - 呼吸気流量を測定する装置および方法 - Google Patents

呼吸気流量を測定する装置および方法 Download PDF

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Abstract

被治療者の呼吸気流量を測定する装置および方法を提供する。この装置は、近位端、遠位端、および近位端と遠位端の間に形成された流路を有する中空部材を備える。近位端は、被治療者の口の中に受け入れられるように構成されている。フローセンサが、流路内に配設され、流路内の気流の特性を検出するように構成されている。プロセッサが、フローセンサに通信可能に結合され、フローセンサからの出力に基づいて気流の検出された特性が所定のパラメータに一致するか判定するように構成されている。

Description

本開示は、限定するものではないが、広くは、呼吸気流量を測定する装置および方法に関する。
喘息は、世界中でおよそ3億人に影響を及ぼすとても一般的な疾患であり、シンガポールにおいて推定有病率は子供の10〜15%である。世界保健機関(WHO)は、中程度から重度の慢性閉塞性肺疾患(COPD:Chronic Obstructive Pulmonary Disease)に関して約6500万人が存在すると推定する。喘息およびCOPDなどの呼吸器疾患を有する大部分の患者は、吸入器の形態で定期的なコントローラーおよび/または緩和薬を必要とする。ガイドラインに基づく標準的な治療プロトコルおよび統合された喘息治療プログラムの一部としての定期的なフォローアップが存在するにもかかわらず、かなりの割合の子供は、療法の期間、喘息コントロールが今ひとつであり続けた。不十分な喘息コントロールは、これらの子供のクオリティオブライフに悪影響を及ぼすかなりの数の間欠的な喘息症状に関連している。喘息が十分にコントロールされていない子供は、度々予定外の医師/緊急訪問、および/または入院を必要とし得るひどい喘息悪化を発症するリスクがある。さらに、ひどい喘息悪化は、生命を脅かしさえもし得る。不十分な喘息コントロールは、より長期的に肺機能の加速的低下および固定気道閉鎖の発症をもたらし得る。十分にコントロールされていない喘息の健康管理および経済的負担は、個人にとっても国にとってもかなりのものであり得る。
不十分な喘息コントロールを引き起こす元となり得る多くの要因が存在するが、治療に対する最適とは言えないアドヒアランスが、よくある原因である。喘息治療の一例には、定期的な喘息コントローラー療法が含まれ、この定期的な喘息コントローラー療法は、大部分の患者において、一日1回または2回使用するためにスペーサとしても知られるバルブ付きホールディングチャンバ(VHC:Valved Holding Chamber)を備えた定量噴霧吸入器(MDI:Metered Dose Inhaler)からの吸入ステロイドを含む。不十分な服薬アドヒアランスおよび誤った吸入器の扱い方が喘息を持っている子供によくある(40〜70%の範囲)という研究が示されている。喘息は治療法が現在分かっていない長期的な慢性疾患であるので、喘息治療の目標は、喘息をコントロールすることである。喘息がコントロールされている子供は、喘息がコントロールされていない子供と比較してより高い服薬アドヒアランスを有することが分かっている。
治療アドヒアランスの評価は、喘息患者(成人および子供)との臨床的な対面の一部であり、どのような重要な治療法の決定が臨床家によってなされたのかに基づく情報の重要な一部分を形成する。臨床家は、臨床診療ガイドラインによって推奨されるように、喘息コントロールの臨床的評価に基づいて治療をステップアップ、維持、またはステップダウンすることを決定することができる。治療をステップアップ、維持、またはステップダウンするための治療法の決定は、喘息コントロールの評価および報告された治療アドヒアランスによって強く影響を受ける。したがって、治療アドヒアランスの評価が誤っていると、医師による治療のステップアップが保証されないものとなる可能性があり、これは、かなりの副作用、不必要な服薬負担、および治療費の増加という結果になり得る。他方、自己報告されるアドヒアランスは、しばしば真の服薬アドヒアランスを過大評価し、治療の不適切なステップダウンは、持続的な不十分な喘息コントロール、および喘息悪化のリスク増大をもたらし得ることが指摘されている。
VHC(またはスペーサ)を備えたMDIの使用は、小児年齢群における喘息コントローラー療法の最もよく使用されている形態である。そのような療法も、喘息またはCOPDを有するかなりの割合の成人に推奨される。これを作成するために使用されるサイズ、形状、および材料のバリエーションを有する利用可能ないくつかのVHCが存在する。図1は、患者によるMDIおよびVHCの一般的使用のステップを示している図100を示す。この方法は、ステップ102において、MDI装置を振ることと、ステップ104において、MDIのマウスピースをスペーサのゴムシールされた端部に挿入することと、ステップ106において、肺から全ての空気を吐き出すことと、マウスピースの周りで唇との密封を行うようにスペーサを歯と歯の間で口の中に配置することと、ステップ108において、定量噴霧吸入器を1回押し下げて薬剤を放出することとを含む。この薬剤は、スペーサ内に取り込まれ、患者はゆっくりと深く呼吸する。最後に、ステップ110において、この方法は、5秒から10秒間息を止め、その後にゆっくりと息を吐き出すことを含む。代替として、患者が自分の息を止めることができない場合、患者は、3回から5回、ゆっくりと息を吸って吐いてもよい。
しかしながら、VHCを備えたMDIを使用して上述したステップを実行する間の吸入器の扱い方に間違いがよくある。これらの間違いとしては、患者が息を吸って吐くのが速過ぎること(すなわち、喘ぐタイプの呼吸)、患者の呼吸パターンにむらがあり、および/または吸気流速が遅過ぎるまたは推奨吸気流速(15〜30L/分)を超過すること、患者がVHCに接続されたMDIをVHCのマウスピースで口にくわえているが、患者は鼻を通じて息を吸って吐いていること(これは、患者は薬を何も得ていないことを意味する)、患者がVHCに接続されたMDIをVHCのマウスピースで自分の口にくわえており、患者は鼻を通じて息を吸い、次いでマウスピースを通じて息を吐くこと(患者は薬を何も得ないことを意味する)が挙げることができる。
治療アドヒアランスの評価、例えば、日常的な臨床実践におけるVHCを備えたMDIを使用してステロイドを吸入することによる喘息コントローラー療法の評価は、典型的には、患者の自己報告、処方箋に関する薬局の記録、および一部の吸入器で利用できるドースカウンタのチェックを含む吸入器のチェックに基づく。これらのツールは多くの制約があり、治療アドヒアランスはしばしば過大評価される。例えば、薬局またはドースカウンタ/吸入器のチェックから薬剤に関して集めたものに関する単なる文書は、真の服薬アドヒアランス、すなわち、医師によって推奨された通りに患者が薬を正しくとっているかを裏付けない。したがって、喘息薬に関するアドヒアランスを客観的に評価するツールが必要である。
近時、研究者は、喘息薬に関するアドヒアランスを評価するツールの開発を試みており、そのようなツールのいくつかの例には、ドースカウンタとして働く(残りの噴霧数の記録を付ける)装置、スマートトラック装置(すなわち、MDIを作動させる回数に関するデータを取り込む電子装置)、および携帯電話アプリケーションが含まれる。これらのツール/装置は制約を有する。特に、単純なドースカウンタの使用は、何回装置が作動したかを示すものに過ぎないので、治療アドヒアランスの客観的な評価を助けることができない。例えば、人は、薬を何ら吸入することなく、所望の残りの噴霧回数を得るために必要な回数だけ装置を作動させることができる。したがって、これらの装置は、VHCを介したMDIの正しい使用の証拠を何ら与えない。さらに、患者は、MDIを正しく作動させることができるが、直接法を用いて(すなわち、VHCを用いずに)吸入器を使用する場合があったり、誤った扱い方を用いてVHCを使用して薬を吸入したり、または薬を全く吸入することができない(すなわち、ドースカウンタで所望のカウントを得るためだけにMDIを作動させる)場合がある。「工夫」の潜在的な問題もあり、これは、患者が、臨床検査におけるVHCを使用した正しい吸入器の扱い方を示すことができるが、自分の意思で、家庭環境において最適とは言えない代わりの扱い方を用いるよう選び得る場合である。
したがって、上記の課題および制約のうちの少なくともいくつかに対処しようとする(スペーサを備えた加圧式定量噴霧吸入器(pMDI:pressurised Metered Dose Inhaler)を用いた治療に関する患者における)吸入法および薬のアドヒアランスを測定する装置および方法を提供する必要がある。
本開示の一態様は、被治療者の呼吸気流量を測定する装置を提供する。この装置は、近位端、遠位端、および近位端と遠位端の間に形成された流路を有する中空部材を備え、近位端は被治療者の口の中に受け入れられるように構成されている。フローセンサは、流路内に配設され、流路内の気流の特性を検出するように構成されている。プロセッサは、フローセンサに通信可能に結合され、フローセンサからの出力に基づいて気流の検出された特性が所定のパラメータに一致するか判定するように構成されている。
本開示の別の態様は、被治療者の呼吸気流量を測定する方法を提供する。この方法は、中空チャンネルの近位端を被治療者の口の中に挿入するステップと、フローセンサによって中空部材の近位端と遠位端の間に形成された流路内の気流の特性を検出するステップと、プロセッサによってフローセンサからの出力に基づいて気流の検出された特性が所定のパラメータに一致するか判定するステップとを含む。
添付図面(同様の参照番号は別々の図の全体にわたって同一または機能的に類似する要素を指し、これらの図は以下の詳細な説明と共に本明細書に組み込まれるとともにその一部を形成する)は、非限定の例のみによって、様々な実施形態を例示するとともに本実施形態による様々な原理および利点を説明する働きをする。
以下、下記図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
本実施形態による加圧式定量噴霧吸入器(pMDI)とバルブ付きホールディングチャンバ(VHC)一般的使用における各ステップを示す図である。
一例示実施形態による、呼吸気流量を測定する装置の斜視図、平面図、および正面図である。
一例示実施形態による、図2Aの装置の回路ハウジングの概略配置図である。
一例示実施形態による、加圧式定量噴霧吸入器(pMDI)およびバルブ付きホールディングチャンバ(VHC)と共に使用されるときの図2Aの装置の断面図である。
一例示実施形態による、図2Aの装置の演算増幅器差動増幅回路の概略図である。
一例示実施形態による、図2Aの装置に記憶されたデータの送信を示す概略図である。
一例示実施形態による、図5のモバイル装置にインストールされたモバイルアプリケーションのユーザインタフェースを示す概略図である。
一例示実施形態による、図2Aの装置を用いる被治療者の呼吸パターンを示すグラフである。
一例示実施形態による、図2Aの装置を用いた研究における様々な被治療者の呼吸パターンを示すグラフである。各図において、グラフAは、被治療者のベースラインの吸入器の扱い方を表し、グラフBは、被治療者へ個別フィードバックした後の改善された吸入法を表す。
例示実施形態による、呼吸気流速を測定する方法を示すフローチャートである。
以下の詳細な説明は、本来は例示的なものに過ぎず、本発明、または本発明の用途および使用を限定することは意図されていない。さらに、前述の本発明の背景、または以下の詳細な説明に示されたいずれかの理論によって縛られる意図はない。本明細書中、呼吸気流量を測定する装置および方法は、呼吸器疾患を持っている患者において服薬アドヒアランス(加圧式定量噴霧吸入器(pMDI)およびスペーサ)および吸入器の扱い方の正確かつ客観的なモニタリングを有することの利点を有する本実施形態により提示される。
図2Aから2Cは、一例示実施形態による、それぞれ、呼吸流量を測定する装置200の斜視図230、平面図250、および正面図270を示す。装置200は、近位端204、遠位端206、および近位端と遠位端の間に形成された流路208を有する中空部材202を含む。近位端204は、被治療者の口の中に受け入れられるように構成されている。フローセンサ210は、流路208内に配設され、流路208内の気流の特性を検出するように構成されている。一例として、フローセンサ210は、気流特性を検出する熱式マスフローセンサであってもよく、中空部材202と一体化されてもよく、それによりそれらは単一ユニットを形成する。気流の特性のいくつかの例には、限定するものではないが、温度、流速、および流れの方向が含まれる。フローセンサ210は、中空部材202とは別個のユニットとすることもでき、従来の取り付け手段を用いて中空部材202に取り外し可能に取り付けることができる。代替実施形態では、装置200の遠位端206は、被治療者の口内に受け入れることもできる。
装置200は、フローセンサ210に通信可能に結合され、フローセンサ210からの出力に基づいて気流の検出された特性が所定のパラメータに一致するか判定するように構成されているプロセッサ(図2A〜図2Cに図示せず)も含む。プロセッサは、一体化されても、または中空部材202から分離されてもよい。例示実施形態では、プロセッサおよびフローセンサ210は、従来の取り付け手段を用いて中空部材202に取り外し可能に取り付けることができる単一ユニットを形成することができる。
図2Dは、一例示実施形態による、図2Aの装置200の回路ハウジング212の概略配置図290を示す。回路ハウジング212は、フローセンサ210と、バッテリー214、ソリッドステート記憶ドライブ216(例えば、マイクロSDカード)、USBポート218、LEDインジケータライト220、WIFI部品222、Bluetooth部品224、および電源ボタン226などの他の構成要素とを含むことができる。回路ハウジング212は、上述したプロセッサを含むこともできる。図2Aに示されるように、典型的には、回路ハウジング212は上記構成要素と共に、中空部材に取り付けられる。
図3は、一例示実施形態による、加圧式定量噴霧吸入器(pMDI)302、およびバルブ付きホールディングチャンバ(VHCまたはスペーサ)304と共に使用されるときの図2Aの装置200の断面図300を示す。この例では、装置200の遠位端206は、VHC304に取り付けられるように構成されており、これは、ひいてはpMDI302に取り付けられている。加えて、装置200の近位端204は、被治療者306の口によって受け入れられるように構成されている。装置200は、任意のタイプの市販のVHCと共に使用され得る。
代替実施形態では、装置200の遠位端206は、被治療者306の口に配置されてもよく、近位端204は、VHC304の反対のテーパ端314に取り付けられてもよい。別の実施形態では、装置200の遠位端206は、VHC304を使用することなくpMDI302の端310に直接取り付けられ得る。さらに、装置200の遠位端206は、pMDI(例えば、ドライパウダー吸入器、アキュヘラー(accuhaler)、ターボヘラー(turbohaler)など)以外の(吸入器としても知られている)喘息薬送達装置のマウスピースにそれが直接取り付けられるように構成され得る。言い換えれば、装置200は、汎用性があり、いかなる物理的変更も行うことなく異なる装置に適合する。
図3に示された例では、pMDI302は、被治療者306のための薬を収容する薬部308と、VHC304に取り付けられるように構成されているスペーサ端部310とを含むことができる。薬は、エーロゾル化できる任意の形態とすることができる。装置200の使用中、pMDI302は、まず振られる。pMDI302のスペーサ端部310はVHC304の一端312に取り付けられ、一方、VHC304の反対のテーパ端314は、装置200の遠位端206に取り付けられる。続いて、被治療者306は、肺から空気を吐き、装置200の近位端204に口を置く。
次いで、被治療者306は、pMDI302内に収容されている薬を放出する。薬の放出は、pMDI302の圧縮可能な部材を押すことによって、またはpMDI302の放出用止め金を作動させることによって実行することができる。これにより、薬剤をVHC304の中に放出する。次いで、被治療者306は、息を吸い込み、これによりVHC304内の薬を、装置200を通じて被治療者306の口の中に引き込む。薬を吸入した後、被治療者306は、息を止め、ゆっくりと吐くことができる。代替として、被治療者は、VHC304内に保持された薬を十分に吸入するように、装置200を通じて3〜8回ゆっくりと深く息を吸って吐くことができる。代替実施形態では、pMDI302は、VHC304を用いずに、装置200に直接取り付けられてもよい。VHC304は、被治療者306が吸入するときにエーロゾル化された薬剤を一方向に(すなわち、被治療者306の方に)流すことを可能にする一方向弁機構を備えることができる。被治療者306から吐かれた空気は、装置200を通過してVHC304の端314に入り、VHC304の中空チャンバに入ることなくVHC304の吐出口を通じて外側へ放出される。
被治療者の吸気努力によって引き起こされるときに、薬が装置200の流路208を通じて流れるので、フローセンサ210は、流路208を通る気流を検出する。フローセンサ210は、エーロゾル化された薬の量および/またはフローパターンを含み得る気流の特性を感知する。フローセンサ210によって感知され得る他の気流特性には、ピーク呼気流速(PEFR:Peak Expiratory Flow Rate)、ピーク吸気流速(PIFR:Peak Inspiratory Flow Rate)、最大呼気流速(MEFR:Maximum Expiratory Flow Rate)、および最大吸気流速(MIFR:Maximum Inspiratory Flow Rate)が含まれる。PIFR、PEFR、MIFR、およびMEFRは、pMDI302およびVHC304が装置200から切り離された状態で、被治療者306が最大吸入後に装置200を通じて呼出するときに測定することができる。
ピーク呼気流速(PEFR)の測定は、喘息を持っている被治療者(または患者)の診断および管理に使用することができる。例えば、喘息の診断中、PEFR読取値の日日変動は、臨床的評価と共にさらなる情報を提供し得る。喘息の診断が確立されている患者では、患者の予測されたPEFRまたは自己最高のPEFRからのPEFR読取値の低下は、喘息悪化の予測および/または喘息悪化の深刻さの評価に役立ち得る。
被治療者のPIFR情報は、被治療者がある種の吸入器装置(例えば、ドライパウダー吸入器)を適切に使用できるか判断するのに役立ち得る。被治療者が十分なピーク吸気流速(PIFR)を生じさせることができない場合、ある種の吸入器装置は、この患者に適さない。
被治療者の呼吸筋力は、得られたMIFR読取値およびMEFR読取値から決定することができる。より具体的には、被治療者のMIFRおよびMEFRは、最大吸気圧(MIP)および最大呼気圧(MEP)の測定に類似した被治療者の最大吸気/呼気筋力のインジケータであり得る。呼吸筋力の評価は、神経筋疾患を有する子供の管理に役立ち得る。
フローセンサ210が気流特性を検出した後、フローセンサ210は、プロセッサへの出力を生成する。この出力に基づいて、プロセッサは、例えば、薬を含む気流の吸気流速に基づいて、被治療者がエーロゾル化された薬を吸入したか判定することができる。プロセッサは、検出されたフローパターンを望ましいフローパターンまたはターゲットなどの記憶されたフローパターンと比較することもできるとともに、検出されたREFRおよびPIFRを記憶されたPEFRおよびPIFRと比較することもできる。プロセッサは、検出されたMEFRおよびMIFRを記憶されたMEFRおよびMIFRと比較することもできる。例示実施形態におけるフローパターン、PEFR、PIFR、MEFR、MIFRなどの記憶された値は、同じ被治療者からの履歴データであり得るとともに、経時的な傾向および挙動を解析するのに役立ち得る。代替としてまたは加えて、記憶された値は、吸入法を改善または矯正するために被治療者を訓練するのに役立ち得る好ましい値またはターゲットであり得る。
気流パターンの特性を検出することによって、装置200は、被治療者の吸入器の扱い方に関する詳細な情報、例えば、吸気流速、呼吸速度、呼吸保持停止、呼吸間停止、吸入にかかる平均時間などを提供することができる。これは、臨床家が被治療者の吸入器の扱い方を調査するのを助け、視覚的合図を用いた焦点を合わせた、ターゲットにされた、および個別化された吸入器の扱い方の教育を提供する。視覚的合図を用いたそのようなフィードバックは、肺の中への薬物送達が最適化できるように被治療者の吸入器の扱い方を十分に改善することができる。
装置200は、検出された気流の特性が所定のパラメータに一致するのか指示を表示するように構成されているインジケータを備えることができる。インジケータは、図2Dのハウジング回路212のインジケータライト220の形態とすることができ、被治療者306の吸入器の扱い方および/または吸入される薬の量に関して速やかな指示を被治療者306に与えることができる。例えば、被治療者306(または患者)は、pMDI302を通じて10ミリリットルの薬を吸入する必要がある。被治療者306が吸入するとき、フローセンサ210は、吸入される薬の量がたった3ミリリットルであることを検出し、量をプロセッサへ出力する。この場合には、プロセッサは、検出された量(3ミリリットル)を必要な量(10ミリリットル)と比較し、信号をインジケータ(例えば、インジケータライト220)へ送って、被治療者306が必要な量の薬を吸入しなかったことを示す「赤色」として点灯する。他方で、フローセンサ210が、薬の量を10ミリリットルとして検出および出力する場合、プロセッサは、量が十分であることを比較および判定する。次いで、正の信号がインジケータ(例えば、インジケータライト220)へ送られ、それにより必要な量の薬が吸入されたことを示すインジケータが「緑色」として点灯する。所定のパラメータを絶対値の代わりに範囲で与えることもできることが理解されよう。例えば、吸気流速が前もって指定された最適な範囲内である場合、緑色インジケータが点灯し、吸気流速が前もって指定された最適な範囲の外側にある(より低いまたはより高い)場合、赤色インジケータが点灯する。代替実施形態では、インジケータの表示は、年齢別および内容別であってもよく、例えば、適切な吸入器の扱い方に関する遵守に向けてユーザが近づけられる(例えば、正しい吸入に対してポイントを稼ぐ)『ゲーム化された』バージョンなどである。
装置200は、プロセッサに通信可能に結合され、フローセンサ210からの出力を記憶するように構成されている記憶モジュールをさらに備えてもよい。好ましい実施形態では、図2Dに示されるように、記憶モジュールは、ソリッドステージドライブ216の形態であってもよい。代替実施形態では、記憶モジュールは、磁気テープ、小型ハードディスクドライブ、リードオンリメモリ(ROM)もしくは集積回路、USBフラッシュドライブ、フラッシュメモリデバイス、ソリッドステートドライブ、またはメモリカード)、ハイブリッドドライブ、光磁気ディスク、またはSDカード等などのコンピュータ可読カードを含み得るが、これらに限定されない。
検出された気流の特性からのデータは、記憶モジュール(例えば、ソリッドステージドライブ216)に記憶することができ、服薬アドヒアランスおよび吸入器の扱い方を客観的に評価するために(例えば、外来患者の臨床背景において)後でダウンロードおよび解析される。この特徴は、装置200を用いて真の服薬アドヒアランスおよび吸入器の扱い方に関する頑強で正確なデータの取り込みを可能にする。例えば、pMDIおよびVHCを用いる間の呼吸パターンの変動は、特徴的な気流パターンになり得るものであり、これを吸入器の扱い方を検査するために使用することができる。これは、より後の段階で視覚的合図を用いた焦点を合わせた、ターゲットにされた、および個別化された吸入器の扱い方の教育を提供することができる。例えば、センサからの出力を処理して、気流パターンのグラフィック表示を得ることができ、これは、患者ならびに医療提供者の理解を容易にするために表示することができる。代替としてまたは加えて、リアルタイム解析を行って、確認または教育のために適切な吸入器の扱い方の遵守について即座のフィードバックをユーザに与えることができる。
装置200は、演算増幅器差動増幅回路をさらに備えることができる。図4は、一例示実施形態による、図2Aの装置200の演算増幅器(オペアンプ)差動増幅回路400の概略図を示す。オペアンプ回路400は、フローセンサ210を有するブリッジ回路であってもよく、図2Dに示されるように、装置200の回路ハウジング212内に装置200のプロセッサと共に収納することができる。
回路ハウジング212は、中空部材202と一体化されてもよく、それによりそれらは単一ユニットを形成する。代替実施形態では、回路ハウジング212は、中空部材202とは別個のユニットとすることもでき、従来の取り付け手段を用いて中空部材202に取り外し可能に取り付けることができる。フローセンサ210は、「ホットエレメント技法」の原理、すなわち、電圧レベルを変える温度変化の使用に基づいて機能することができる。定温度型流速計(CTA:Constant Temperature Anemometer)フィードバック回路がフローセンサ210と共に構築されてもよく、キングの法則を用いることによって、温度と流速の関係を示すグラフを描写および表示することができる。
装置200は、プロセッサに通信可能に結合され、フローセンサからの出力を遠隔装置へ送信するように構成されている送信モジュールを含むことができる。送信モジュールは、図2Dに示されたWIFI部品222および/またはBluetooth部品224の形態であり得る。記憶モジュールに記憶されたデータは、ウェブベースのリソースまたはモバイルアプリケーションを介して呼吸器専門医へ遠隔で送信され得る。記憶されたデータは、呼吸器専門医へ送信されてもよく、または日常的な外来患者の臨床実践中に検査している呼吸器専門医によって回収されてもよい。これにより、遠隔相談に必要な情報を呼吸器専門医に提供することができる。これも、遠隔医療の用途を含むリストラクチャリングケアパスの一部として遠隔モニタリングまたはバーチャルクリニックに役立ち得、それによってケアトランスフォーメーションの可能性をもたらす。
図5は、一例示実施形態による、図2Aの装置200に記憶されたデータの送信を示す概略図500を示している。図では、装置200は、センサユニット502を備える。センサユニット502は、フローセンサ210、オペアンプ回路、およびプロセッサを格納できるハウジング回路を備えることができ、そこで気流特性が取得および解析される。次いで、センサユニット502は、検出された気流の特性が所定のパラメータに一致するのか指示を表示するために、信号(または出力)をオンデバイスアラーム504、すなわち、上述したようなインジケータへ中継する。続いて、センサユニット502は、送信信号をネットワーク装置506、すなわち、上述したような送信モジュールへ中継することができる。送信信号は、センサユニット502から感知された気流特性のデータを含むことができる。
次いで、ネットワーク装置506(または送信モジュール)は、装置200からの信号およびデータをモバイル装置508へ送信することができる。モバイル装置508は、リアルタイム信号処理モジュール510と、予測解析モジュール512のためのオンライン学習システムとを含むことができる。次いで、送信されたす信号を、リアルタイム信号処理モジュール510、および予測解析モジュール512のためのオンライン学習システムによってさらに解析することができる。例えば、モジュール512は、履歴データ、に基づいてパターンを検出し、ルックアップテーブル、分類アルゴリズム、機械学習などを適用して、受信データの意味を理解するように構成することができる。解析されたデータは、解析されたデータを被治療者306へ報告するためにAIチャットボット514およびトレーニングフィードバックモジュール516へ送信されてもよい。AIチャットボット514およびトレーニングフィードバックモジュール516は、モバイル装置508にインストールされているモバイルアプリケーションの一部であり得る。そのような実施では、インタラクティブシステムが生成され得、そこでフィードバックまたは報告が自動的におよび自然言語で与えられ得る。解析されたデータは、クラウドサーバ518へ送信することもでき、医療従事者(または呼吸器専門医)520は、クラウドサーバ518にアクセスし、これにより解析されたデータを得て、被治療者306の吸入器の扱い方を正すために個別フィードバックを被治療者306へ与えることができる。いくつかの実施形態では、医療従事者520は、データにリアルタイムでアクセスすることが可能であり得る。
図6Aおよび図6Bは、一例示実施形態による、図5のモバイル装置508にインストールされたモバイルアプリケーションのユーザインタフェースを示す概略図600を示している。図6Aでは、モバイルアプリケーションは、被治療者306が登録およびログインすることができるログインアプリケーションインタフェース602を含む。その後、被治療者306は、モバイルアプリケーションのカレンダーインタフェース604を介して被治療者306の吸入および薬データを見ることができる。被治療者306は、詳細ビューインタフェース606を用いて被治療者306の薬データを見ることもでき、そこで被治療者306は、薬の日時を見ることができるとともに、薬がうまく使用されたかを見ることもできる。
図6Bに示されるように、モバイルアプリケーションは、円グラフまたは同様のグラフィック表示によって吸入技法に対する被治療者のアドヒアランスを月ごとに示す吸入器アドヒアランスインタフェース608を含むこともできる。適切な吸入器インタフェース610は、円グラフまたは同様のグラフィック表示によって一カ月で正しい扱い方および誤った扱い方を有する比較を示すモバイルアプリケーションに含まれ得る。モバイルアプリケーションは、被治療者306が被治療者306の薬を吸入するために装置200を用いているときに、データをリアルタイムで収集することもできる。このデータは、モバイルアプリケーションの「ライブ」結果インタフェース612を用いて被治療者306へ表示することができる。
モバイルアプリケーションは、装置200にリンクされ、被治療者のPEFR読取値を比較し、例えば、どのくらい実際の読取値が被治療者の予測された/自己最高のPEFR読取値に匹敵するのかを示すことによってフィードバックを与えることもできる。所定のパラメータを下回る読取値は、喘息悪化の存在および深刻さを示すことができる。モバイルアプリケーションは、子供用のゲームの形態として設計されてもよく、またはそれは、アドヒアランスおよび吸入器の扱い方のモニタリングにおける能動的な患者の参加を容易にするために被治療者に容易にアクセス可能であるウェブベースのアプリケーションであり得る。
図7は、一例示実施形態による、図2Aの装置200を用いる被治療者の呼吸パターンを示すグラフ700を示している。振幅/電圧(y軸)対時間(x軸)を用いてプロットされたグラフ700は、最適な吸入期間を有する最適な呼吸の仕方を示す。
研究は、装置200の最初の試作品を用いて行われた。臨床研究が、日常的な臨床内容の中で喘息を持っている子供において装置200を試験するために行われた。294セットのデータが、子供病院における専門医の喘息科内で現在フォローアップされている喘息を持っている49人の子供に関して収集された。49人の子供は、6歳から18歳の間の年齢であり、喘息と診断されていた。研究は、被治療者の吸入器の扱い方に関する3つのベースライン測定を用いて各被治療者に対して行われた。個別フィードバックは、被治療者吸入器の扱い方を正すために、被治療者の取り込まれたフローパターンに基づいて視覚的合図を用いて各被治療者に与えられた。この後に、被治療者の吸入器の扱い方に関する吸入器の扱い方の相談後の3つの測定が続いた。したがって、各被治療者は、6つの測定値を有しており、合計294個のデータセットを与える。
図8Aから図8Jは、一例示実施形態による、図2Aの装置を用いた研究における様々な被治療者の呼吸パターンを示すグラフを示している。図8Aでは、データは、pMDI302およびVHC304を備えた装置200を用いた10歳の子供から提示されている。子供(すなわち、被治療者)の呼吸パターン802(図8AのグラフA)が取り込まれ、解析された。続いて子供への個別フィードバックが行われ、改善された呼吸パターン804(図8AのグラフB)が装置200を用いて取り込まれた。改善された呼吸パターン804は、図7に示されたような最適な呼吸の仕方に密接に対応する。
図8Bでは、データは、pMDI302およびVHC304を備えた装置200を用いた9歳の子供から提示されている。子供(すなわち、被治療者)の呼吸パターン806(図8BのグラフA)が装置200を用いて取り込まれ、解析され、吸気流速が不十分である速くて浅い呼吸の仕方を示した。続いて、子供への視覚的合図を用いた個別フィードバックが行われ、図7に示されたような最適な呼吸の仕方に密接に対応する改善された呼吸パターン808(図8BのグラフB)が、装置200を用いて取り込まれた。
図8Cでは、データは、pMDI302およびVHC304を備えた装置200を用いた8歳の子供から提示されている。子供(すなわち、被治療者)の呼吸パターン810(図8CのグラフA)が装置200を用いて取り込まれ、解析され、極端に速い喘ぐタイプの呼吸の仕方を示した。続いて、子供への視覚的合図を用いた個別フィードバックが行われ、図7に示されたような最適な呼吸の仕方に密接に対応する改善された呼吸パターン812(図8CのグラフB)が、装置200を用いて取り込まれた。
図8Dでは、データは、pMDI302およびVHC304を備えた装置200を用いた9歳の子供から提示されている。子供(すなわち、被治療者)の呼吸パターン814(図8DのグラフA)が装置200を用いて取り込まれ、解析され、図8Cに類似する極端に速い喘ぐタイプの呼吸の仕方を示した。続いて、子供への視覚的合図を用いた個別フィードバックが行われ、図7に示されたような最適な呼吸の仕方に密接に対応する改善された呼吸パターン816(図8DのグラフB)が、装置200を用いて取り込まれた。
図8Eでは、データは、pMDI302およびVHC304を備えた装置200を用いた7歳の子供から提示されている。子供(すなわち、被治療者)の呼吸パターン818(図8EのグラフA)が装置200を用いて取り込まれ、解析され、むらがある速い呼吸の仕方を示した。続いて、子供への視覚的合図を用いた個別フィードバックが行われ、図7に示されたような最適な呼吸の仕方に密接に対応する改善された呼吸パターン820(図8EのグラフB)が、装置200を用いて取り込まれた。
図8Fでは、データは、pMDI302およびVHC304を備えた装置200を用いた14歳の子供から提示されている。子供(すなわち、被治療者)の呼吸パターン822(図8FのグラフA)が装置200を用いて取り込まれ、解析され、短い吸気停止と、その後に強制的な呼気が続く吸入の仕方を示した。続いて、子供への視覚的合図を用いた個別フィードバックが行われ、図7に示されたような最適な呼吸の仕方に密接に対応する改善された呼吸パターン824(図8FのグラフB)が、装置200を用いて取り込まれた。
図8Gでは、データは、pMDI302およびVHC304を備えた装置200を用いた8歳の子供から提示されている。子供(すなわち、被治療者)の呼吸パターン826(図8GのグラフA)が装置200を用いて取り込まれ、解析され、吸気流速にむらがある吸入器の扱い方を示した。続いて、子供への視覚的合図を用いた個別フィードバックが行われ、図7に示されたような最適な呼吸の仕方に密接に対応する改善された呼吸パターン828(図8GのグラフB)が、装置200を用いて取り込まれた。
図8Hでは、データは、pMDI302およびVHC304を備えた装置200を用いた13歳の子供から提示されている。子供(すなわち、被治療者)の呼吸パターン830(図8HのグラフA)が装置200を用いて取り込まれ、解析され、満足な吸気流を伴う吸入の仕方を示した。続いて、子供への個別フィードバックが行われ、図7に示されたような最適な呼吸の仕方に密接に対応する改善された呼吸パターン832(図8HのグラフB)が、装置200を用いて取り込まれた。
図8Iでは、データは、pMDI302およびVHC304を備えた装置200を用いた8歳の子供から提示されている。子供(すなわち、被治療者)の呼吸パターン834(図8IのグラフA)が装置200を用いて取り込まれ、解析され、吸気流速にむらがある吸入器の扱い方を示した。続いて、子供への視覚的合図を用いた個別フィードバックが行われ、図7に示されたような最適な呼吸の仕方に密接に対応する改善された呼吸パターン836(図8IのグラフB)が、装置200を用いて取り込まれた。
図8Jでは、データは、pMDI302およびVHC304を備えた装置200を用いた8歳の子供から提示されている。子供(すなわち、被治療者)の呼吸パターン838(図8JのグラフA)が装置200を用いて取り込まれ、解析され、吸気流速が不十分である速い呼吸の仕方を示した。続いて、子供への視覚的合図を用いた個別フィードバックが行われ、図7に示されたような最適な呼吸の仕方に密接に対応する改善された呼吸パターン840(図8JのグラフB)が、装置200を用いて取り込まれた。
研究のグラフから、吸入器の扱い方のよくある誤りは、装置200によって発生する特徴的なフローパターンを用いて特定することができる。よくある誤りの例には、不適切な喘ぐ呼吸パターン、むらがありかつ不十分な吸気流速、被治療者の口にVHCのマウスピースをくわえつつ、被治療者が、自らの鼻を通じて吸入および呼出すること、および被治療者の口にVHCのマウスピースをくわえつつ、被治療者が、自らの鼻を通じて吸入し、自らの口を通じて呼出することが含まれる。装置200によって得られる気流パターンの特性は、被治療者の吸入器の扱い方に関する詳細な情報(例えば、吸気流速、呼吸速度、呼吸保持停止、呼吸間停止、吸入にかかる平均時間など)を与え得る。この情報は、被治療者の吸入器の扱い方を正すために、個別フィードバックを被治療者へ提供するために有効に使用することができる。視覚的合図を用いたそのようなフィードバックは、被治療者の吸入器の扱い方を改善する研究において示されている。
図9は、例示実施形態による、呼吸気流速を測定する方法を示すフローチャートを示している。この方法は、ステップ902において、中空部材の近位端を被治療者の口の中に挿入することを含む。ステップ904において、方法は、フローセンサによって中空部材の近位端と遠位端の間に形成された流路内の気流の特性を検出することを含む。ステップ904において、方法は、プロセッサによってフローセンサからの出力に基づいて検出された気流の特性が所定のパラメータに一致するのかを判定することを含む。
上記方法は、検出された量が所定の範囲内にあるのか判定することをさらに含むことができ、検出された気流の特性が所定のパラメータに一致するのか判定することは、検出されたフローパターンを記憶されたフローパターンと比較すること、検出されたREFRおよびPIFRを記憶されたPEFRおよびPIFRと比較すること、ならびに検出されたMEFRおよびMIFRを記憶されたMEFRおよびMIFRと比較することを含む。
本明細書中で説明されるような呼吸流量を測定する装置および方法により、服薬(VHC装置を備えたpMDI)のアドヒアランス、および呼吸器疾患を持っている患者(子供および成人)の吸入器の扱い方に関するデータを正確かつ客観的に取り込めることになり得る。本発明の実施形態は、既存のアドヒアランスモニタリング方法の落とし穴に対処することができるとともに、臨床現場において使いやすく、便利、安全、および許容性がよいものであり得る。
開示されたような装置および方法は、呼吸器疾患を持っている患者(子供および成人)における吸入器(または加圧式定量噴霧吸入器pMDI)およびVHC(またはスペーサ)のアドヒアランスに関するデータを客観的かつ正確に取り込むことが可能であり得る。この装置および方法は、フローパターンの解析によって吸入器の扱い方に関するデータを正確に取り込むこともできる。吸入器の扱い方の客観的な評価を使用して、吸入器の扱い方の誤りを特定し、速やかな視覚的フィードバックを患者に提供し、それによって患者は、自分の仕方を正すことができる。患者によって発生する気流パターンは、患者の吸入器の扱い方を解析し、視覚的合図を用いる焦点を合わせた、ターゲットにされた、および個別化された吸入器の扱い方の教育を提供する際に臨床家に役立つ。装置は、それが任意の市販の既存のVHC(またはスペーサ)と共に使用され得るようにモジュール式ユニットとすることができる。
開示されたような装置および方法は、臨床(呼吸/喘息/COPD)検査中に患者の服薬アドヒアランスに関する客観的なデータを得るために使用することもできる。pMDIおよびVHCを使用するときの呼吸パターンの変動は、本発明の装置を用いて評価することもできる。
本発明の実施形態は、喘息などの呼吸器疾患を持っている患者の治療アドヒアランスの客観的なモニタリングを提供することができる。これは、臨床家が患者の喘息コントロールを最適化することを目標とした喘息管理に対して十分な情報を得た上での個別決定を行うことを可能にする。これは、改善された喘息に関連したクオリティオブライフ、ならびに喘息症状、喘息悪化、喘息に関連した予定外の医師訪問/病院受診、入院、全体的な羅漢率、および治療費の減少にもつながり得る。
本発明の実施形態は、VHCを備えたpMDIをリアルタイムで使用するときに患者によって発生する気流パターンを解析することもできる。これにより、吸入器の扱い方の誤りを特定し、速やかな視覚的フィードバックを患者に提供することができ、それにより患者は、自らの仕方を正すことができる。
加えて、本発明の実施形態は、ケアトランスフォーメーションの可能性をもたらすこともできる。ウェブベースまたはモバイルアプリケーションを遠隔で用いてエンドユーザ(臨床家/専門看護師)に送信される記憶されたデータは遠隔医療の用途を含むリストラクチャリングケアパスの一部として遠隔モニタリングまたはバーチャルクリニックの役に立ち得る。例えば、(症状の調査、喘息コントロールテスト、悪化の履歴などを含む)喘息コントロールの評価のためのウェブベースツールまたはモバイルアプリケーションは、喘息を持っている患者を遠隔でモニタリングするために、本発明で生成される服薬アドヒアランスデータと組み合わされてもよい。したがって、適切な治療勧告は、そのような評価に基づいて行うことができ、これにより、対面のクリニック/通院の必要を実質的に減少させるまたは最小にする。そのようなツールは、希少資源のより良い使用、喘息調査のためにクリニック訪問を必要とする患者をターゲットにすることを可能にすることもでき、一方、喘息をよくコントロールしている人について不要な「日常的な」クリニック/フォローアップ通院を避ける。患者について、これは、クリニック訪問数の減少および関連した時間/費用節約、喘息/呼吸器疾患の管理についての自信付けの改善につながり得る。
本発明の実施形態は、臨床研究に使用される可能性ももたらし得る。これは、治療アドヒアランスの客観的な評価によって実現され得る。これは、喘息薬の効果を評価するときに臨床研究において非常に重大であり、したがって、pMDIの使用を伴う喘息薬のトライアルにおける重要なステップとなる。
広く説明されるように、本発明の範囲から逸脱することなく特定の実施形態に示されるように多数の変形および/または修正が本発明になされてもよいことが当業者によって理解されよう。したがって、本実施形態は、あらゆる点で例示的であるとともに限定するものではないとみなされる。

Claims (26)

  1. 被治療者の呼吸気流量を測定する装置であって、
    近位端、遠位端、および前記近位端と遠位端の間に形成された流路を有し、前記近位端は被治療者の口の中に受け入れられるように構成されている中空部材と、
    前記流路内に配設され、前記流路内の気流の特性を検出するように構成されているフローセンサと、
    前記フローセンサに通信可能に結合され、前記フローセンサからの出力に基づいて前記気流の検出された前記特性が所定のパラメータに一致するか判定するように構成されているプロセッサとを備える装置。
  2. 前記フローセンサは、熱式マスフローセンサを含み、前記プロセッサは、前記熱式マスフローセンサから出力された温度を流速に変換するように構成されている、請求項1に記載の装置。
  3. 前記気流の検出された前記特性は、フローパターンを含み、前記プロセッサは、検出された前記フローパターンを記憶されたフローパターンと比較するように構成されている、請求項1または2に記載の装置。
  4. 前記気流の検出された前記特性は、ピーク呼気流速(PEFR)、およびピーク吸気流速(PIFR)を含み、前記プロセッサは、検出された前記REFRおよびPIFRを記憶されたPEFRおよびPIFRデータと比較するように構成されている、請求項1から3のいずれか一項に記載の装置。
  5. 前記気流の検出された前記特性は、最大呼気流速(MEFR)、および最大吸気流速(MIFR)を含み、前記プロセッサは、検出された前記MEFRおよびMIFRを記憶されたMEFRおよびMIFRデータと比較するように構成されている、請求項1から4のいずれか一項に記載の装置。
  6. 前記気流の検出された前記特性が所定のパラメータに一致するか指示を表示するように構成されているインジケータをさらに備える、請求項1から5のいずれか一項に記載の装置。
  7. 前記指示は、リアルタイムで表示されるように構成されている、請求項6に記載の装置。
  8. 前記プロセッサに通信可能に結合され、前記フローセンサからの前記出力を記憶するように構成されている記憶モジュールをさらに備える、請求項1から7のいずれか一項に記載の装置。
  9. 前記プロセッサに通信可能に結合され、前記フローセンサからの前記出力を遠隔装置へ送信するように構成されている送信モジュールをさらに備える、請求項1から8のいずれか一項に記載の装置。
  10. 前記中空部材の前記遠位端は、吸入器に取り付けられるように構成されている、請求項2に記載の装置。
  11. 前記装置の前記遠位端は、前記吸入器のマウスピース、または前記吸入器に接続されたバルブ付きホールディングチャンバに直接取り付けられるように構成されている、請求項10に記載の装置。
  12. 前記プロセッサは、前記流速に基づいて前記被治療者が前記吸入器から分配される薬を吸入しているか判定するようにさらに構成されている、請求項10または11に記載の装置。
  13. 被治療者の呼吸気流量を測定する方法であって、
    中空チャンネルの近位端を前記被治療者の口の中に挿入するステップと、
    フローセンサによって中空部材の近位端と遠位端の間に形成された流路内の気流の特性を検出するステップと、
    プロセッサによって前記フローセンサからの出力に基づいて前記気流の検出された前記特性が所定のパラメータに一致するか判定するステップとを含む方法。
  14. 前記フローセンサは、熱式マスフローセンサを含み、前記気流の検出された前記特性が所定のパラメータに一致するか判定するステップは、前記プロセッサによって前記熱式マスフローセンサから出力された温度を流速に変換するステップを含む、請求項13に記載の方法。
  15. 前記気流の検出された前記特性は、フローパターンを含み、前記気流の検出された前記特性が所定のパラメータに一致するか判定するステップは、検出された前記フローパターンを記憶されたフローパターンと比較するステップを含む、請求項13または14に記載の方法。
  16. 前記気流の検出された前記特性は、ピーク呼気流速(PEFR)、およびピーク吸気流速(PIFR)を含み、前記方法は、検出された前記REFRおよびPIFRを記憶されたPEFRおよびPIFRデータと比較するステップをさらに含む、請求項13から15のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記気流の検出された前記特性は、最大呼気流速(MEFR)、および最大吸気流速(MIFR)を含み、前記方法は、検出された前記MEFRおよびMIFRを記憶されたMEFRおよびMIFRデータと比較するステップをさらに含む、請求項13から16のいずれか一項に記載の方法。
  18. 前記気流の検出された前記特性が所定のパラメータに一致するか指示を表示するステップをさらに含む、請求項13から17のいずれか一項に記載の方法。
  19. 前記指示は、リアルタイムで表示される、請求項18に記載の方法。
  20. 前記フローセンサからの前記出力を記憶するステップをさらに含む、請求項13から19のいずれか一項に記載の方法。
  21. 前記フローセンサからの前記出力を遠隔装置へ送信するステップをさらに含む、請求項13から20のいずれか一項に記載の方法。
  22. 前記被治療者の前記呼吸気流量の表現を前記遠隔装置上で表示するステップをさらに含む、請求項21に記載の方法。
  23. 前記中空部材の前記遠位端を吸入器に取り付けるステップと、前記吸入器から薬を放出するステップとをさらに含む、請求項14に記載の方法。
  24. 取り付けるステップは、前記中空部材の前記遠位端を吸入器のマウスピースに直接取り付けるステップを含む、請求項23に記載の方法。
  25. 取り付けるステップは、前記中空部材の前記遠位端をバルブ付きホールディングチャンバの一端に取り付けるステップと、前記バルブ付きホールディングチャンバの他端を前記吸入器のマウスピースに取り付けるステップとを含む、請求項23に記載の方法。
  26. 前記流速に基づいて前記被治療者が前記吸入器から分配される薬を吸入しているか判定するステップをさらに含む、請求項23から25のいずれか一項に記載の方法。
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