KR20100080834A - 흡입 장치 - Google Patents

Abstract

건조 흡입기 시스템은 진동기구를 포함한다. 건조분말의 공급은 상기 진동기구와 작동되도록 연결된다. 전원은 상기 진동기구와 연결된다. 센서는 상기 진동기구와 연결된다. 피드백제어기는 상기 센서 및 상기 전원과 연결된다. 상기 피드백제어기는 상기 진동기구의 작동에 대해 센서에 의해 제공되는 정보에 대해 상기 진동기구에 전달되는 전원을 제어한다.

Description

흡입 장치{INHALATION DEVICE}

본 발명은 일반적으로 흡입 장치 분야와 관련된 발명으로써, 특히, 분말 서스펜션(예를 들어, 가루약)을 흡입 개스 스트림(예를 들어, 흡입 공기)으로 가능하게 하기 위하여 진동을 이용하는 흡입 장치와 관련되어 있다.

어떤 기도 질환들은 치료제의 직접 적용에 의해서 치료의 차도를 보이는 것으로 알려져 있다. 상기 약제들은 건조 분말 형태에서 가장 손쉽게 이용 가능하므로, 그 적용은 코나 입을 통해 분말 물질을 흡입함으로써 가장 용이하게 성취된다. 분말 형태는 원하는 위치 및 작용이 필요한 위치에 약품이 정확히 배치된다는 점에서 약제의 보다 나은 이용을 가능하게 한다. 그럼으로써, 다른 방법에 의해 투여되는 더 많은 복용량에 해당하는 약효를, 바람직하지 않은 부작용 및 의료비 발생의 현저한 감소와 함께, 극히 소량의 복용량에 의해서 종종 볼 수 있다. 대안으로서, 상기 형태의 약품은 호흡기계 외 다른 질환의 치료에 대해서도 사용될 수 있을 것이다. 약품이 폐의 매우 넓은 표면에 배치되면, 매우 빠른 속도로 혈류를 따라 흡수될 것이고, 그럼으로써 상기 적용 방법은 주사, 정제 또는 그 밖의 종래의 투여 방식들을 대체할 수 있을 것이다.

약품의 생물학적 이용가능성은 기도까지 전달되는 약품 미립자가 1내지 5 미크론일 경우 최상이라는 것이 의료계의 견해이다. 약품 미립자는 상기 사이즈 범위여야 하는 것을 생각해 볼 때, 상기 건조 분말 전달 시스템은 많은 이슈를 다룰 필요가 있다:

(1) 작은 약품 미립자들은 제조 및 저장 중 미립자들 스스로에 정전하를 발생시킨다. 이는 상기 미립자들이 뭉치거나 합쳐져 5 미크론 보다 큰 유효크기를 가지는 미립자들의 클러스터(clusters)를 유발한다. 이러한 큰 클러스터는 깊게 폐에 들어가서 감소될 가능성이 있다. 이는 결국 포장된 약품의 경우 환자에게 낮은 퍼센티지로 흡수되게 된다.

(2) 환자에게 전달되어야 할 활성 약품의 양은 대략 10 마이크로 그램 정도일 것이다. 예를 들어, 천식에 사용되는 약품의 경우, 알부테롤은 보통 25 내지 50 마이크로 그램이다. 현재 제조 설비는 허용되는 정확도로 밀리그램 단위의 투여량 범위의 분취량(aliquots) 을 효과적으로 전달할 수 있다. 상기 활성 약품을 락토즈와 같은 충전제(filler) 또는 팽화제(bulking agent)와 섞어 쓰는 것이 일반적인 관행이다. 상기 첨가제는 또한 상기 약품을 "이동이 용이"하도록 만든다. 상기 약품 미립자들이 정전기 또는 화학 결합을 통해 상기 미립자들에 들러붙게 되므로, 상기 충전제는 또한 캐리어 (carrier)로도 불린다. 상기 캐리어 미립자들은 크기 면에서 상기 약품 미립자들에 비해 훨씬 크다. 상기 건조 분말 흡입기가 상기 캐리어로부터 약품을 분리시키는 능력은 상기 디자인의 유효성에 있어서 중요한 성능 파라미터(parameter)이다.

(3) 5미크론 사이즈 이상의 활성 약품 미립자들은 입 또는 목으로 배치될 것이다. 상기 위치에서의 약품의 생화학적 이용가능성 및 흡수는 폐와는 상이하므로, 이는 또 다른 단계의 불확실성을 제시한다. 건조 분말 흡입기는 약품의 생화학적 이용 가능성과 관련된 불확실성을 줄이기 위하여 상기 위치에 배치되는 약품의 양을 최소로 해야 한다.

건조분말 흡입기(DPIs) 선행기술은 보통 약품(활성약품 및 캐리어)을 고속 에어 스트림(high velocity air stream)으로 넣는 방법을 갖추고 있다. 상기 고속 에어 스트림은 상기 클러스터를 미분화된 미립자로 부수기 위한 또는 상기 약품 미립자들을 상기 캐리어로부터 분리하기 위한 주요 매커니즘으로 사용되고 있다. 이러한 분말 형태의 약제를 투여하기에 유용한 몇몇 흡입장치들은 상기 선행기술에서 알려져 있다. 예를 들어, 미국 특허 제3,507,277; 3,518,992; 3,635,219; 3,795,244; 및 3,807,400 에서의 흡입 장치는 분말형태의 약제를 포함하는 캡슐의 피어싱을 위한 방식을 갖추고 있는 것으로 알려져 있고, 이러한 방식은 흡입시 약제가 갈라진 캡슐 밖으로 나와 상기 사용자의 입으로 들어가게끔 한다. 상기 특허 중 몇몇은 프로펠러 방식을 보여주고 있는데, 이는 흡입시 분말이 캡슐 밖으로 나오는 것을 돕고, 그럼으로써 상기 캡슐로부터 분말을 빨아 들이는 데 상기 흡입된 공기에만 의존할 필요가 없게 되었다. 예를 들어, 미국 특허 제 2,517,482호의 경우, 장치는 흡입 전 하위 챔버에 놓여지는 캡슐을 포함하는 분말을 가지는 것으로 알려져 있는데, 하위 챔버에서는 캡슐이 상기 사용자에 의해 피어싱 핀의 수동 오목부에 의해 갈라진다. 피어싱 후, 흡입이 시작되고, 상기 캡슐은, 상기 갈라진 구멍을 통과하고 흡입된 에어 스트림으로 분말을 투여하기 위하여 모든 방향으로 움직이는 상기 장치의 상위 챔버로 이동된다. 미국 특허 제3,831,606호는 복수의 피어싱 핀들, 프로펠러 방식 및 외부 수동 조작을 통한 프로펠러 방식의 작동을 위한 자체 내장 전원을 갖추고 있어, 흡입시 상기 프로펠러 방식은 분말을 흡입된 공기의 스트림으로 투여되는 것을 돕는다.

상술한 선행기술들은 본 발명의 흡입 장치에 의해 치유될 수 있는 몇 가지 문제점을 보이고 있고, 몇 가지 단점들을 지니고 있다. 예를 들어, 상기 선행기술 장치들은 사용자가 흡입 후에 갈라진 캡슐로부터 분말을 상기 흡입된 에어 스트림으로 투여 또는 회수하는데 상당한 노력을 기울여야 했다. 상기 선행기술 장치들에서, 상기 캡슐 내에서 상기 갈라진 구멍을 통해 흡입에 의한 분말의 빨아들임은 보통 상기 캡슐로부터 나온 분말의 전부 또는 대부분을 회수하지 않음으로써, 약제의 낭비를 초래한다. 또한, 이러한 선행 기술 장치들은, 정교하게 분산된 분말의 조정된 분량의 지속적인 흡입보다는, 사용자의 입에 흡입되는 분말 물질의 제어되지 않는 분량 또는 무리를 발생시킨다.

알려진 선행 기술은 기본 및 제2 공기 유입로(inlet channel) 및 배출로(outlet channel )를 갖춘 몸체를 포함하는 분말 약제의 흡입을 용이하게 하기 위한 장치를 포함한다. 상기 제2 유입로는 분말 약제를 함유한 캡슐에 인클로져(enclosure)를 제공하고, 상기 배출로는 상기 몸체로부터 돌출된 마우스 피스와 같은 형태로 형성되어 있다. 날카로운 구조의 캡슐이 제공되는데, 회전시 상기 캡슐에 하나 또는 그 이상의 구멍을 생기게 하여 전기기계 진동에 의한 상기 캡슐의 진동시, 분말 약제가 상기 캡슐로부터 방출될 수 있다. Wilke et al 에 드러난 상기 피어싱 방식은 트로코이드 챔버(trochoidal chamber)에 방사상 설치된 세 개의 스프링 바이어스드 피어싱 바늘을 포함한다. 상기 챔버의 수동 회전시, 상기 바늘들은 동시 내부 방사상 움직임에 의해 상기 캡슐을 가른다. 상기 챔버의 추가 회전은 상기 바늘들이 상기 캡슐로부터 회수하기 위하여, 상기 바늘들이 최초의 위치에 설치된 스프링에 의해 들어가도록 허용한다.

상기 전기기계 진동기는 가장 중심부의 끝에, 상기 유입로 및 배출로의 교차점에서 돌출되는 진동 플런저 라드(plunger rod)를 포함한다. 상기 라드의 진동을 위한 동력을 공급하기 위하여 기계식 솔레노이드 버저(mechanical solenoid buzzer)가 상기 플런저 라드에 연결되어 있다. 상기 버저는 고 에너지 전기 전지에 의해 작동되고, 외부 버튼 스위치에 의해 작동된다. 배출로를 통한 흡입 및 전기 기계식 진동 방식을 작동시키기 위해 스위치를 동시에 누르면, 공기는 유입로를 통해 흡입되고, 상기 제2유입로를 통과한 상기 에어 스트림은 상기 진동 플런저 라드에 대해 상기 캡슐을 들어 올린다. 상기 캡슐은 이와 같이 상기 갈라진 구멍으로부터 유동화되고 투여되는 분말과 함께 빠르게 진동하게 된다. 상기 기술은 호퍼(hopper)를 통한 분말 조제 제작 과정에 흔히 이용되는데 상기 호퍼는 분말을 유동화시키기 위해 진동되고, 상기 호퍼 배출구를 통과하도록 이동 시킨다. 상기 캡슐 내의 갈라진 구멍들은 상기 호퍼 배출구를 대신한다. 상기 유입구를 통한 상기 에어 스트림은 캡슐로부터 분말 회수를 돕고, 배출구를 통해 분말을 사용자의 입으로 이동시킨다. 전기기계식 진동 방식은 상기 유입구에 직각으로 배치될 수 있고 진동의 진폭 및 주파수는 상기 흡입기의 조제 방식을 조절하기 위하여 변경될 수 있다.

상기한 바와 같이, 상기 진동기의 흡입기는 솔레노이드 버저에 의해 구동되는 라드로 구성된 전기 기계식 장치이다. 상기 전기 기계식 방식은 캠(cam)을 구동하는 모터일 것이다. 상기 흡입기구의 단점은 상기 캡슐을 효과적으로 진동시키기 위한 상기 라드에 요구되는 기계적 움직임이 비교적 크다는 것이다. 보통 대략 100 미크론 정도의 상기 라드의 큰 움직임은 상기 캡슐 벽 및 상기 약품 및 캡슐의 내부의 탄성 때문에 필요하다.

더구나, 솔레노이드 버저들은 5킬로 헤르츠 이하의 전형적인 동작 주파수를 갖는다. 상기 동작 주파수는 소음이 나기 쉽고 따라서 이러한 동작 주파수가 건조분말 흡입기에 포함될 경우 환자의 시각에서 바람직하지 않다. 상기 전기기계식 장치들의 추가적인 단점은 많은 에너지원을 필요로 함으로써, 이동 유닛을 위한 대용량 배터리원 또는 배러리 팩의 잦은 교체를 요하게 된다. 상기 두 가지 특징 모두 환자의 안전 및 "이용의 용이성"이라는 견지에서 볼 때 바람직하지 않다.

상기 흡입기는, 주로 상기 공개된 특허로 인용된 다른 흡입기에 비해 상기 캡슐에 남겨진 분말의 양을 줄이고자 한다. 그러나, 상기 장치는 분말을 폐까지 약제를 효과적으로 전달하기 위해 요구되는 미립자 사이즈 또는 6미크론 이하의 그룹으로 구성요소를 분해하진 않는다; 오히려, 상기 선행기술 흡입기들과 마찬가지로, 상기 에어 스트림으로 나오는 분말을 폐에 전달되기에 적합한 미립자 사이즈로 분해하기 위해 에어스트림 속도에 계속해서 의존한다.

다른 선행기술 흡입 장치에 있어서, 액상 약품은 압전 소자(piezo element)와 같은 초음파 장치에 의해 세분화 된다. 보통 고속에서의 공기의 흐름 또는 압축가스(propellant)는 상기 세분화된 미립자를 환자에게 운반한다. 상기 분무기에서의 액상 약품을 세분화하는데 필요한 에너지는 너무 어마어마해서, 상기 약품을 폐까지 전달하는 상기 접근법은 데스크 탑 유닛에서나 실현 가능하다. 상기 압전 소자를 구동하고 필요한 기계적 변위를 위해 고전압을 요하는 것은 상기 장치의 무게 및 크기에 상당한 영향을 미친다. 상기 분무기 작동원리는 분말 약제를 폐까지 전달하는 상기 건조분말 흡입기의 전달 원리에 적용될 수 있다.

상기 선행기술 장치들은 따라서, 건조 분말을 폐까지 전달하기에 바람직한 양보다 적게 만든다는 수많은 단점들을 가지고 있다. 상기 단점들 중 몇가지는 아래와 같다:

상기 선행기술 흡입기의 수행은 사용자에 의해 발생되는 유동율에 의해 결정된다. 낮은 유동률은 분말의 완전한 분해를 수행하지 못하고 그럼으로써 환자에게 부정적인 영향을 미친다.

상기 분해 과정에서의 일관성의 부족에 기인한 약품의 생물학적 이용가능성에 있어서의 불일치는 상기 분해과정에서의 일관성 부족에 기인한다.

전기기계식 기반 흡입기들을 구동하기 위한 많은 에너지 소요는 상기 장치의 크기를 증가시켜 휴대이용을 부적절하게 한다.

또 다른 선행기술 장치는 상기 선행기술의 단점 및 결점들을 극복하는 분말 서스펜션을 개스(gas)로 가능하게 하기 위하여 진동을 이용하는 흡입기를 포함한다. 특히, 상기 흡입기는 분말을 진동시키기 위한 압전 진동자(piezoelectric vibrator)를 포함한다. 분말의 진동을 일으키기 위하여 상기 진동기에 작동 전력 공급을 조절(즉, 진폭 및/또는 주파수)하는 제어기가 제공되고, 이는 분말의 적어도 하나의 일부를 개스로 서스펜드하기에 최상의 상태로 조정되어 있다. 상기 제어기는 상기 흡입기 내에서 현재 사용되는 분말 타입을 개스 내에서 최적의 상태로 서스펜딩 하기 위해, 사용자가 주파수 및/또는 진폭을 선택할 수 있도록 하는 사용자 작동가능 제어장치(user-actuable control)를 포함한다. 상기 사용자 작동가능 제어장치는, 분말의 적어도 하나의 일부를 개스로 최적의 상태로 서스펜딩 하기 위한 방법에 있어서, 상기 사용자 작동가능 제어장치에 의해 선택된 분말 타입을 진동시키는데 필요한 상기 진동기에 공급되는 작동 전력의 주파수 및/또는 진폭을 상기 제어기가 조정할 수 있도록 상기 제어기에 미리 눈금이 매겨진다. 상기 사용자 작동가능 제어장치는 개스 중에 서스펜딩될 분말 미립자의 평균 사이즈 및/또는 희망 주파수 또는 진폭에 관한 선택 단계 변화를 포함할 수 있다. 전형적으로, 진동수는 개스 중에 흔히 사용되는 분말 약제를 최적의 상태로 서스펜딩 하기 위해, 적어도 12킬로헤르츠 정도로 조정되어야 한다. 주파수 및 진폭은 사용된 특정 분말 약제의 서스펜딩을 최적화할 수 있도록 조정될 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 압전 진동기들을 포함하는 선행기술 흡입기에 비해 개선점들을 제공한다. 특히, 지나친 변위 압전 변환기의 조기 실패와 직접적 관련을 가지는 것을 확인해 왔다. 이와 같이, 상기 건조 분말 흡입 장치들의 작동 중 변환기 변위에 관한 피드백을 가지는 것을 유용할 것이다. 기계적인 힘과 전압간의 쌍방향적인 관계를 갖는 압전 세라믹은 동시에 구동 및 피드백 장치로 사용될 수 있을 것이다. 그러나, 작고 저가의 장치에 있어서, 제2피드백 시스템은 크기도 크고 비용도 어미 어마하게 비쌀 것이다. 본 발명은 그러한 피드백을 제공하고 있다.

본 발명의 전형적인 특징은 건조 분말 흡입기를 제공하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다는 것이다. 간단히 말해, 그 중에서도 특히 구성에 있어서, 상기 시스템의 특징은 다음과 같이 구현될 수 있다. 상기 시스템은 진동 기구를 포함한다. 건조 분말의 공급관은 상기 진동기구에 연결된다. 전원은 상기 진동기구와 연결된다. 센서는 상기 진동기구와 연결된다. 피드백 제어는 상기 센서 및 상기 전원과 연결된다. 상기 피드백 제어는, 상기 진동기구의 작동에 관한 상기 센서에 의해 제공되는 정보에 대하여, 상기 진동기구에 전달되는 전원을 제어한다.

본 발명은 또한 건조 분말 흡입기의 피드백 제어를 제공하기 위한 제공 방식으로도 볼 수 있다. 이와 관련하여, 그러한 방식의 특징은, 그 중에서도 특히, 다음의 단계에 의해 대략 요약될 수 있다: 최초 전원 입력을 이용하여 안정 상태 근사치로 진동기구를 구동하는 단계; 상기 최초 전원 입력을 제거하되, 상기 진동기구의 적어도 한 부분의 진동은 계속하는 단계; 전압입력이 제거된 후 상기 진동기구의 진동을 감지하는 단계; 상기 서로 다른 다수의 전원 입력으로 상기 구동, 제거 및 감지 단계를 반복하는 단계; 가장 크게 감지된 진동을 생산하는 전압 입력을 결정하는 단계; 및 건조 분말을 분해하기 위하여 진동기구를 배치하는 단계

본 발명의 다른 시스템, 방법, 특징 및 장점은 다음의 도면 및 상세한 설명을 통해 확실해 질 것이다. 모든 부가적인 시스템, 방법, 특징 및 장점들은 상기 기술한 범위 내, 본 발명의 범위 내 그리고 동반되는 청구항에 의해 보호 되는 범위 내에 포함되도록 할 것이다.

상기에 의해 생성된 주파수는 상기 진동 기구 28로부터 감소된 진동 에너지 전송을 야기할 수 있고, 그럼으로써, 사용자에 의해 흡인된 공기내에서 상기 분말 50을 분해 및 서스펜딩하는데 있어서 상기 진동기구 28의 효율성을 감소시킬 수 있다.

도1은 본 발명의 우선적 특징에 따른, 흡입기의 횡단면 측면도이다; 그리고
도2는 본 발명의 우선적 특징에 따른, 도1에서 도시된 상기 흡입기를 위한 진동 제어 시스템의 블록 선도의 도해이다.
도3은 본 발명의 우선적 특징에 따른, 상술한 건조 분말 흡입기를 제공하는 방법을 도시한 작업 공정도이다.

본 발명의 여러 측면은 다음 도면을 통해 보다 잘 이해될 수 있을 것이다. 상기 도면에서의 요소들은 본 발명의 원리를 강조하는데 반드시 필요한 것은 아니고 보다 명확히 도해하기 위함이다. 아울러, 도면에서 각각의 도면에 해당되는 부분들은 참조 번호로 지정하고 있다.

도1은 본 발명의 우선적 특징에 따른, 흡입기의 횡단면 측면도이다; 그리고

도2는 본 발명의 우선적 특징에 따른, 도1에서 도시된 상기 흡입기를 위한 진동 제어 시스템의 블록 선도의 도해이다.

도3은 본 발명의 우선적 특징에 따른, 상술한 건조 분말 흡입기를 제공하는 방법을 도시한 작업 공정도이다.

도1은 본 발명의 우선적 특징에 따른, 흡입기2의 횡단면 측면도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 공기 10 또는 다른 유체는 기류 통로(airflow passageway) 12로 진입한다. 상기 공기10의 흐름은 상기 장치 2에서 환자 흡입의 호흡 능력에 의해 작동될 수 있다. 상기 공기10의 흐름은 상기 흡입기 2의 말단 부위 14로부터, 상기 통로 12를 통과하여, 상기 흡입기 2의 근위말단 46까지 움직인다. 마우스 피스는 환자를 위하여 환자가 흡입하는 상기 근위 말단 46에서 제공될 수 있다. 상기 진동 기구 28은 상기 흡입기 2에서 제3 개구부(third opening )에 근접하여 제공된다. 상기 진동 기구 28은 압전 소자, 초음파 음향 변환기, 또는 그 밖의 전기/기계 진동기계를 포함하나 반드시 이에 국한되진 않는다. 컨테이너 20은 상기 진동기구 28에 근접하여 제공된다. 상기 컨테이너 20 및 진동 기구 28은 상기 진동 기구 28에 의해 상기 컨테이너 20이 진동되도록 허용하기 위하여 충분히 근접해 있다. 상기 컨테이너 20은 MicroDose Technologies, Inc사에 양도된 미국 특허 제 7,318,434호 에서 기술된 기포캡슐 (blister capsule)과 같은 기포캡슐일수 있다. 상기 컨테이너 20은 상기 진동기구 28에 의해 분해될 분말 50을 포함한다. 상기 흡입기 2는 상기 흡입기 2의 매 사용 후에 상기 컨테이너 20이 폐기 및 교체될 수 있는 구조를 갖추고 있을 것이다.

제어 회로 48은 상기 흡입기 2에 포함되어 있다. 상기 제어 회로는 특수용도의 집적 회로 칩 및/또는 그 밖의 집적 회로 칩으로 구현될 수 있다. 상기 제어 회로 48은 마이크로 프로세서 또는 별개의 전기 및 전자 요소들을 의 형태를 취할 수 있고, 상기 흡입기 2에 원격으로 연결되는 하나 도는 하나 이상의 요소를 포함할 수 있다. 상기 제어 회로 48은 전원 26으로부터 상기 진동 기구 28에 공급되는 전원의 양을 결정한다. 상기 제어 회로는 상기 전원 26으로부터 상기 진동 기구 28에 제공되는 작동 전원의 진폭 및/또는 주파수를 제어 할 수도 있고, 이는 상기 진동 기구 28의 진동 레벨에 영향을 줄 것이다. 상기 작동 전원은, 적어도 부분적으로라도 상기 전기 커넥션 22를 제어하는 상기 제어 회로와 함께, 전기 커넥션 22에 의해 상기 진동기구 28 및 상기 전원 26사이에 제공된다. 상기 전기 커넥션 22는 상기 전원 26에 의해 제공되는 DC 전원을 상기 진동 기구 28을 위해 AC전원으로 변환하는 회로 장치를 포함할 수 있는데, 이러한 회로 장치는 회로 디자인 기술에 있어서 당업자들에게 통상적 기술로 알려져 있다. 상기 진동기구 28은 고주파 및 초음파 공명 진동 주파수(즉, 15 내지 100 메가 헤르츠)를 갖는 물질로 만들어진 압전 소자 28을 포함할 수 있고, 이는 적용되는 여기(勵起 excitation )전기의 주파수 및/또는 진폭에 따른 특정 주파스 및 진폭과 함께 진동되게 한다. 압전소자를 만드는데 사용될 수 있는 재료의 예로서 석영(quartz) 및 다결정 세라믹 물질을 들 수 있다.(즉, 티탄산바륨 및 티탄산 지르콘산 납) 초음파 주파수에서 상기 압전 소자를 진동시키는 것은 상기 압전 소자를 더 낮은(즉, 낮은 초음파) 주파수에서 진동시킴으로써 소음을 최소화 할 수 있다는 장점이 있다.

도2는 본 발명의 우선적 특징에 따른, 도1에서 도시된 상기 흡입기를 위한 진동 제어 시스템의 블록 선도의 도해이다. 도1에서 보여지는 기능적 요소들은 본 발명의 하나의 가능한 물리적 특질을 알려 주고 있지만, 상기 기술의 당업자들에 의해서 이해될 것이다. 도1의 상기 요소들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 적절히 수정, 변경 및/또는 재배열될 수 있고 다른 흡입기 구성 장치들은 여기 기술된 상기 진동 제어 시스템으로부터 혜택을 받을 수 있을 것이다.

제어 전기 회로망 48은 작동 제어기 70 및 제어 하부시스템 72을 포함할 수 있다. 상기 작동 제어기 70은 기류 센서 40으로부터 제공되는 신호에 따라 상기 전원 26으로부터 상기 제어 하위 시스템 72로 제공되는 작동 전원을 허용하기 위한 스위치 기구를 포함할 수 있다. 상기 기류 센서40은 상기 진동 기구 28의 점화를, 누군가 상기 흡입기2의 상기 근위 말단 46으로부터 흡입하는 상황까지 제한할 수 있다. 토글 스위치 32는 주변 기류로 인해 상기 전원 26이 고갈되었는지 확인하기 위하여, 상기 제어 전기 회로망 48이 제공될 수 있다. 즉, 제어기 70은, 상기 토글 스위치 32가 "ON" 위치로 고정되고, 상기 기류 센서 40이 상기 기류 통로 12를 통하여 흡입이 일어나고 있음을 나타내는 신호를 상기 작동 제어기 70에 제공할 때, 작동 전원이 상기 전원 26으로부터 상기 제어 하위시스템 72로 제공될 수 있도록 허용한다. 그러나, 상기 작동 제어기 70은, 상기 토글 스위치 32가 "OFF"로 고정되거나, 상기 기류 센서 40으로부터 상기 제어기 70으로 상기 기류 통로 12를 통하여 흡입이 일어나고 있지 않음을 나타내는 신호가 제공될 때는, 상기 전원 26으로부터 상기 시스템 72로 작동 전원이 흐르도록 허용하지 않는다.

상기 작동 제어기 70은 우선 작동 전원이 상기 전원 26으로부터 상기 제어 하위 시스템 72로 제공되도록 허용한다. 상기 제어 하위시스템 72는, 미리 결정된 작동 전원의 주파수 및 진폭을 제공하기 위한 제어가능 회로 74가 제어 신호 생성들을 일으킬 수 있도록 하는 초기 상태로 진입할 것이다. 상기 제어 신호들은, 작동 전원의 최초의 희망 주파수 및 진폭을 전송하기 위하여, 초기 메모리 82에 저장된 저장값에 기반하여, 펌프 회로 80을 일으킨다. 상기 제어가능 회로 74는 주파수 스윕 발생기76 및 주파수 발생기 78을 포함할 수 있다. 상기 제어가능 회로 74에 의해 발생되는 신호들은, 상기 제어 신호들에 의해 명시된 대로, 상기 펌프 회로 80이 상기 진동 기구 28에 작동 전원을 제공할 수 있도록 상기 펌프 회로 80을 충전하는데 제공될 수 있다.

아마도, 상기 진동 기구 28에 의해 제공되는 작동 전력의 최초 주파수 및 진폭은 상기 진동 기구 28이 안정 상태(steady state )로 구동되도록 미리 눈금 매겨진다. 상기 기술의 당업자들에 의해 잘 평가되겠지만, 상기 진동기구 28로부터 상기 컨테이너 20내부의 상기 분말 50으로의 최대 전송 진동 전원은 상기 압전 소자 90이 근접 안정 상태에서 진동되도록 구동될 때 일어난다. 이는 상기 컨테이너20으로부터 사용자에 의해 흡입될 공기로, 상기 분말 50의 상당한 분해 및 서스펜션(suspension)을 가져 오는 것으로 알려졌다. 그러나, 상기 컨테이너 20 또는 분말 50이 상기 진동기구 28에 위치할 경우, 상기 컨테이너 20의 무게 및 부피는, 분해될 상기 분말 50의 무게, 부피 및 특정 크기와 함께, 상기 진동기구 28의 진동 특질을 바꿀 수 있고, 이는 상기 진동 기구 28이 공명 주파수 이외의 주파수에서도 진동 할 수 있도록 한다. 상기에 의해 생성된 주파수는 상기 진동 기구 28로부터 감소된 진동 에너지 전송을 야기 할 수 있고, 그럼으로써, 사용자에 의해 흡인된 공기내에서 상기 분말 50을 분해 및 서스펜딩하는데 있어서 상기 진동기구 28의 효율성을 감소시킬 수 있다.

상기 제어 회로 48에 있어서, 일단 안정상태가 되면, 상기 펌프 회로 80으로부터 공급 신호는 정지된다. 상기 진동기구 28은 그 가속도로 인해 계속 진동될 것이다. 만약 상기 진동 기구 28이 압전 소자를 포함한다면, 계속되는 진동은 압전 효과로 인하여 전압을 유발할 것이고, 이는 전압계와 같은 센서 88에 의해, 상기 펌프 회로 80으로부터 상기 공급 신호가 정지된 후 최초 몇 바퀴 회전에서 측정될 수 있다. 상기 측정된 전압은 상기 압전 소자 90의 변위에 정비례해야 한다.

상기 주파수 스윕 생성기 76 및 상기 주파수 생성기 78은 조직적으로 상기 펌프 회로 80에 의해 상기 진동 기구 28에 공급되는 전기의 많은 상이한 진폭 및 주파수를 나타내는 제어 신호들을 생성한다. 상기 주파수 생성기 78 상이한 주파수들 및 진폭을 통과하여 회전하고, 상기 펌프 회로 80에 의해 제공되는 상기 신호는 간헐적으로 정지되므로, 이러한 서로 다른 주파수 및 진폭에 대한 상기 진동 기구 28의 즉각적인 지속 진동 특징들은 상기 센서 88에 의해 감지되고, 상기 센서 88은 이러한 정보를 최고 전원 검출기86으로 전송한다. 상기 최고 전원 검출기 86은, 상기 전원 전달 특성이 로컬 맥시마(local maxima)로 감지될 때, 상기 센서 88의 상기 출력을 분석하고, 샘플 및 보유 피드백 제어기(hold feedback controller) 84를 나타낸다. 상기 샘플 및 보유 피드백 제어기 84는 상기 로컬 맥시마를 상기 진동기구 28에 제공되는 상기 제어가능 회로 74에 의해 지시되는 상기 주파수 및 진폭과 연관되게 한다. 상기 샘플 및 보유 피드백 제어기 84는 상기 샘플 및 보유 피드백 제어기 84와 연결된 메모리 500내에 정보를 저장할 수 있다.

상기 주파수 스윕 생성기 76 및 상기 주파수 생성기 78은 상기 진동 기구 28에 제공되는 전원의 주파수 및 진폭을 통한 스윕핑을 종료한 후, 상기 샘플 및 보유 피드백 제어기 84는 상기 제어가능 회로 74가 로컬 맥시마를 생성하는 전원의 주파수 및 진폭을 통과하여 회전하도록 하고, 어떠한 주파수 및 진폭이 상기 진동 기구 28을 통해 최상의 전원 전달 특성으로 감지되는지를 결정하도록 한다.

가동 중, 상기 컨테이너 20은, 상술한 방식으로, 상기 진동기구 28의 상기 표면으로 인해 구멍이 나고 맞물려 질 수 있다. 상기 토글 스위치 32는 "ON" 위치에 놓여질 수 있고, 사용자는 상기 근접 말단 46을 통해 공기를 흡입한다. 상기 공기 흡입 10은 상기 기류센서 40에 의해 감지되고, 상기 작동 제어기 70을 나타내는데, 이는 전원이 상기 제어 하위 시스템 72에 제공되도록 한다. 상기 제어 하위 시스템 72는 그 후, 상기 컨테이너 20으로부터 상기 에어 스트림으로의 상기 분말50의 최적의 분해 및 서스펜션이 최적화 될 때까지, 상기 진동 기구 28에 제공된 작동 전원의 상기 진폭 및 주파수를 조정한다.

도3은 본 발명의 우선적 특징에 따른, 상술한 건조분말 흡입기 2를 제공하는 방법을 도시한 작업 공정도이다. 작업 공정도내의 어떠한 과정 설명 또는 블록은 상기 절차에 있어서, 하나 또는 그 이상의 특정 논리 함수를 구현하기 위한 설명을 포함하는 대표적인 모듈, 시그먼트, 코드의 일부 또는 단계로 이해되어야 하고, 본 발명의 기술의 당업자들에 의해 이해되다시피, 관련 기능에 따라, 여기서 소개 또는 논의된 규칙들에 위배된 방식으로 실행될 수 있는 기능들을 갖는 대안적 구현 방법들이 본 발명의 범위 내에 포함되어 있음을 주지해야 할 것이다.

블록 202에서 보다시피, 진동기구28은 최초 전원입력을 이용하여 안정상태 근사치로 구동된다. 상기 최초 전원 입력은 제거되되, 상기 진동기구의 적어도 한 부분의 진동은 계속된다. (블록 204) 상기 진동기구28의 진동은 상기 전압 입력이 제거된 후 감지된다.(블록 206) 상기 서로 다른 다수의 전원 입력으로 상기 구동, 제거 및 감지 단계는 반복된다.(블록 208) 가장 크게 감지된 진동을 생산하는 상기 전압 입력이 결정된다.(블록 210) 상기 진동 기구 28은 상기 건조 분말 50을 분해하기 위하여 배치된다.(블록 212).

상술한 본 발명의 특징은 특히, "우선적" 특징들은 단지 본 발명 원리를 구현하는 가능한 예시에 불과하고, 본 발명 원리의 명확한 이해를 돕기 위한 제시에 불과하다는 점을 주지해야 할 것이다. 본 발명의 원칙 및 요지를 실질적으로 변경하지 않는 범위 내에서, 다양한 변형 및 수정이 상술한 특징들에 더해질 수 있다. 모든 그러한 변형 및 수정은 상기 밝혀진 내용의 범위 및 본 발명의 범위 내에 포함 되고 다음의 청구항들에 의해 보호되어야 할 것이다.

2: 흡입기
26: 전원
28: 진동 기구
40: 기류 센서
48: 제어 회로
70: 작동 제어기
72: 제어 하부시스템

Claims (10)

1. 건조분말흡입기(dry powder inhaler)에 있어서,
   진동기구;
   상기 진동기구에 연결되는 건조분말공급관;
   상기 진동기구와 작동되도록 연결된 전원;
   상기 진동기구와 연결된 센서; 및
   상기 센서 및 전원과 연결된 피드백 제어 (feedback control)를 구비하고, 상기 피드백 제어는 상기 진동기구에 전달되는 전원을 제어하는 것을 특징으로 하는 건조분말흡입기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 진동기구는 압전 변환기(piezoelectric transducer)를 더 포함하는 건조분말흡입기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 센서는 전압계를 더 포함하는 건조분말흡입기.
4. 제1항에 있어서,
   피드백 제어와 연결된 메모리를 더 포함하고, 상기 메모리는 피드백 제어로부터 전원까지 연결된 적어도 하나에 대하여, 센서로부터 피드백 제어까지 연결된 적어도 하나를 저장하는 건조분말 흡입기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 피드백 제어는 상기 전원 및 상기 진동기구 사이를 연결하는 주파수 스윕 발생기(frequency sweep generator)를 더 포함하고, 상기 진동기구에 전달되는 전원의 특성을 제어하는 건조 분말 흡입기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 센서와 연결된 최고전원검출기(peak power detector)를 더 포함하는 건조분말흡입기.
7. 제1항에 있어서,
   하나 또는 하나 이상의 다음의 특성들로 특징지을 수 있는 건조분말흡입기.
   (a) 상기 진동기구는 압전 변환기를 더 포함하고, 상기 센서는 압전 변환기로부터 출력되는 전압을 감지함; 및
   (b) 상기 피드백 제어기는 상기 센서의 복수 출력과 함께 상기 진동기구로 전달되는 복수의 전원 형태와의 연관관계를 보여주고, 상기 센서의 복수 출력으로부터 최고 출력과 연계된 상기 진동기구로 전달되는 상기 복수의 전원 형태의 전원 특징을 선택적으로 정의함.
8. 건조분말흡입기내에서의 피드백 제어를 제공하는 방법에 있어서,
   최초의 전원 입력을 이용하여 안정 상태 근사치(approximate steady state)로 진동기구를 구동하는 단계;
   상기 최초 전원 입력을 제거하되, 상기 진동기구의 적어도 한 부분의 진동은 계속하는 단계;
   전압 입력이 제거된 후 상기 진동기구의 진동을 감지하는 단계;
   상기 서로 다른 다수의 전원 입력으로 상기 구동, 제거 및 감지 단계를 반복하는 단계;
   가장 크게 감지된 진동을 생산하는 전압 입력을 결정하는 단계; 및
   건조 분말을 분해하기 위하여 진동기구를 배치하는 단계;
   를 포함하는 피드백 제어를 제공하는 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 배치단계는 상기 제거단계에 우선하는 피드백 제어를 제공하는 방법.
10. 제8항에 있어서,
    하나 또는 하나 이상의 다음의 특성들로 특징지을 수 있는 피드백 제어를 제공하는 방법.
    (a) 상기 진동기구를 구동하는 단계는 진동을 위하여 압전 변환기를 구동하는 단계;
    (b) 상기 진동을 감지하는 단계는 상기 압전 변환기의 출력 전압을 감지하는 것을 더 포함함;
    (c) 상기 복수의 서로 다른 전원 입력은 주파수에 따라 달리함;
    (d) 상기 복수의 서로 다른 전원 입력은 크기(magnitude)에 따라 달리함; 및
    (e) 서로 달리 감지된 복수의 진동에 따라 서로 다른 복수의 전원 입력을 대응하는단계를 포함함.

Images