TWI643644B - 噴霧器隙孔板驅動頻率控制及監視 - Google Patents

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尼爾 史密斯
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Abstract

本發明揭示一種噴霧器，該噴霧器具有一隙孔板、一座架、一致動器及一隙孔板驅動電路(2至4)。一控制器在複數個量測點中之每一者處量測一電驅動參數，每一量測點具有一驅動頻率；且基於該等量測點處之該參數之值做出最佳驅動頻率之一判定以及一劑量耗盡預測。該控制器係以規則次秒間隔執行在具有不同驅動頻率之兩個量測點處量測驅動電流之一短掃描。根據此等點處之驅動參數量測，該控制器判定是否應執行掃掠跨越大數目個量測點之一全掃描。該全掃描提供裝置之該最佳驅動頻率以及一劑量耗盡指示。

Description

噴霧器隙孔板驅動頻率控制及監視
本發明係關於具有振動隙孔板以氣霧化藥劑之氣霧劑產生器或噴霧器。
在US6546927(利特蘭)及EP1558315(PARI)中闡述噴霧器之實例。此等發明包含預測隙孔板上之一液體藥劑劑量耗盡之技術。此等技術係基於在不同驅動頻率處監視諸如驅動電流之一參數。
利特蘭文件中所教示之方法涉及偵測當前所要頻率，且舉例而言，所要頻率可係共振頻率。頻率係被掃掠之變量，且追蹤一參數。追蹤提供所要驅動頻率之一指示。此可隨著劑量在體積上減少而改變。舉例而言，共振頻率可自135kHz偏移至140kHz自一負載狀態偏移至一卸載狀態。在利特蘭中，在劑量耗盡時，該裝置可減少供應至隙孔板之電力及/或提供一使用者指示。
本發明係關於提供經改良頻率控制。具體而言，期望在用於以不同速率吸入藥物之病人時，改良對條件改變之較快頻率控制回應、對霧化程序之較小影響及對準確地預測劑量耗盡之經改良能力中之任一者或全部。
根據本發明，提供一種噴霧器，該噴霧器包括一振動隙孔板、 一座架、一致動器及具有一控制器之一隙孔板驅動電路，其中該控制器經組態以：在複數個量測點中之每一者處量測一電驅動參數，每一量測點具有一驅動頻率；及基於該等量測點處之該參數之值做出最佳驅動頻率之一判定以及一劑量耗盡預測，其特徵在於，該控制器經組態以執行藉以在具有不同驅動頻率之兩個或兩個以上量測點中之每一者處量測一參數之一短掃描，且根據此等點處之驅動參數量測判定是否應執行掃掠跨越大數目個量測點之一全掃描。
在一項實施例中，該短掃描具有少於五個且較佳地兩個量測點(CPt#1.CPt#2)。
在一項實施例中，該控制器經組態以比較量測與容差範圍，且若一量測在其相關聯範圍外，則起始一全掃描。在一項實施例中，該等容差範圍係預定義的。
在一項實施例中，該短掃描以規則間隔執行。較佳地，該等間隔係次秒。
在一項實施例中，該全掃描具有在5至300之範圍中之量測點。在一項實施例中，該全掃描具有在100至300之範圍中之量測點。
在一項實施例中，該控制器經組態以自該全掃描動態地判定短掃描量測點中之至少一者之一頻率。
在一項實施例中，其中該控制器經組態以選擇對應於最低驅動電流之一頻率值作為一短掃描量測點之一頻率。較佳地，該最低驅動電流經判定對應於一共振頻率，且具有最低驅動電流之全掃描量測點之一頻率值經儲存以供用作一短掃描量測點頻率。
在一項實施例中，該參數係隙孔板驅動電流。
在一項實施例中，該控制器經組態以在一全掃描期間：動態地執行複數個反覆，及在每一反覆中比較該經量測參數與一先前量測點處之一量測以判定劑量耗盡及/或最佳驅動頻率。
在一項實施例中，分析參數量測中之一斜率以在每一反覆中判定該指示。在一項實施例中，高於一臨限值之一斜率值指示劑量耗盡。
在另一態樣中，本發明提供一種操作包括一振動隙孔板、一座架、一致動器及具有一控制器之一隙孔板驅動電路之一噴霧器之方法，其中該方法包括該控制器之以下步驟：在複數個量測點中之每一者處量測一電驅動參數，每一量測點具有一驅動頻率；及基於該等量測點處之該參數之值做出最佳驅動頻率之一判定以及一劑量耗盡預測，其中該控制器執行藉以在具有不同驅動頻率之兩個或兩個以上量測點中之每一者處量測一參數之一短掃描，且根據此等點處之驅動參數量測判定是否應執行掃掠跨越大數目個量測點之一全掃描。
在一項實施例中，該短掃描具有少於五個且較佳地兩個量測點(CPt#1.CPt#2)。
在一項實施例中，該控制器比較量測與容差範圍，且若一量測在其相關聯範圍外，則起始一全掃描。
在一項實施例中，以較佳地為次秒之規則間隔執行該短掃描。較佳地，該全掃描具有在5至300之範圍中之量測點，較佳地100個至300個量測點。
在一項實施例中，該控制器自該全掃描動態地判定該等短掃描量測點中之至少一者之一頻率，且選擇對應於最低驅動電流之一頻率 值作為一短掃描量測點之一頻率。
在一項實施例中，將該最低驅動電流判定為對應於一共振頻率，且儲存具有最低驅動電流之全掃描量測點之一頻率值以供用作一短掃描量測點頻率。
在一項實施例中，該參數係隙孔板驅動電流。
在一項實施例中，該控制器在一全掃描期間：動態地執行複數個反覆，及在每一反覆中比較該經量測參數與一先前量測點處之一量測以判定劑量耗盡及/或最佳驅動頻率。
在一項實施例中，分析參數量測中之一斜率以在每一反覆中判定該指示。較佳地，高於一臨限值之一斜率值指示劑量耗盡。
1‧‧‧驅動電路
2‧‧‧隙孔板驅動電路/輸出驅動級
3‧‧‧隙孔板驅動電路/濾波級
4‧‧‧隙孔板驅動電路/級
5‧‧‧噴霧器負載
依據僅藉由實例方式參考隨附圖式給出之其某些實施例之以下說明，將更清晰地理解本發明，在隨附圖式中：-圖1係本發明之一噴霧器驅動電路之一圖式；圖2係控制器判定何時應執行一全劑量耗盡掃描之操作之一流程圖；圖3係展示全劑量耗盡掃描之一流程圖；圖4至圖6係展示驅動電流隨頻率之改變之態樣之曲線圖；且圖7係展示流率及電流兩者隨驅動頻率之變化之一曲線圖。
參考圖1，用於一噴霧器之一驅動電路1包括提供轉移至噴霧器負載5所需要之電力之一輸出驅動級2。一濾波級3自驅動信號移除不期望電雜訊，從而確保與EMC要求之相容。
一高電壓共振電路(級4)調節驅動信號以確保電力高效地耦合至噴霧器負載5。
隙孔板、致動器及座架之機械配置可為(舉例而言)自我們的先前說明書編號WO2010035252及US2012111970知曉之類型。
圖1之電路動態地監視驅動電流以便即時判定待用於噴霧器之最佳操作頻率之判定中之共振頻率(其中共振頻率係指共振及反共振點)，且亦以一整合方式判定劑量耗盡。
短掃描
參考圖2，控制器每秒多次執行一短掃描。此涉及量測在正常驅動頻率(檢查點#1，「CPt#1」)處之驅動電流及量測驅動電流至隙孔板之值。電流容差係預定義的。電流通常僅在隙孔板之狀態自濕至乾之一改變發生時改變。一旦識別到一改變，其提示一全掃描。
若CPt#1驅動電流在電流容差外，則針對一全掃描設定一旗標。若不在，則將該頻率改變為一第二參考頻率。根據一全掃描來判定後者。判定CPt#2頻率之驅動電流值。同樣地，若其在容差外，則設定全掃描旗標。此循環以規則間隔每秒多次重複。
短掃描以每隔一秒或一秒以下之次序以間隔運行。在其量測此第二量測點(CPt#2)處之電流時，其僅移動遠離正常操作頻率達小於一秒之千分之一。此確保不存在對霧化程序之可辨別中斷。
總而言之，短掃描之目的係判定是否應執行一全掃描。若驅動電流在容差外，則啟動全掃描以便判定最佳操作頻率以及偵測劑量耗盡。短掃描不干擾噴霧器之操作，此乃因其僅在兩個頻率處量測。此等頻率中之一者係共振頻率。CPt#2係一共振頻率。在此實施例中，輸出驅動級2在具有128KHz之一頻率之CPt#1處驅動，已發現此跨越一液體黏度範圍提供一良好效能。
在其他實施例中，可能一旦判定了最佳驅動頻率，即將其用於CPt#1。
全掃描
參考圖3，圖解說明實施一全掃描之流程。頻率以若干步階在140kHz與160kHz之間遞增。步階大小將取決於所需要之解析度而改變。舉例而言，在一項應用中，僅可使用一種類型之噴霧器，因此僅使用10個步階之一簡單掃描可係足夠的。然而在使用多種類型之噴霧器之一應用中，將需要大得多之數目個步階以給出較高解析度，以便區分不同裝置之濕與乾。
在全掃描中在每一點處，判定隙孔板驅動電流。此提供驅動電流對頻率之一曲線圖，如圖4中所展示。在圖4中且在圖5及圖6中更詳細地在一方格中展示具有一陡變斜率之一區段。在每一反覆中，暫存電流最大差分(亦即斜率)。因此，在圖3之第一階段中，在全掃描期間即時記錄最大差分。
圖3之邏輯之下一階段係動態地記錄最小驅動電流值(反共振點)。在每一循環之結束處，若驅動電流低於針對短掃描CPt#2所記錄之驅動電流，則記錄該值，作為對應頻率。將該電流值記錄為短掃描CPt#2驅動電流值。
如由最終步階所圖解說明，此掃描之第一階段中所記錄之斜率提供劑量耗盡之一指示。
重要的係，此掃描可用以判定最佳驅動頻率，如上文所闡述。重要的係，共振頻率之即時判定給出改變噴霧器達到最佳驅動頻率之操作之可組態選項。共振頻率可用於短掃描量測點中之任一者。
羽狀物中之此視覺中斷由於全掃描而僅持續0.3秒。此對裝置之操作具有可忽略效應。
在氣霧化期間隙孔板之能量要求與該板所提供之阻抗直接成比例。藉由監視諸如電壓、電流或相位差及(在上文實施例中)驅動電流之一或多個電特性而量測板之阻抗。
在初始驅動頻率(CPt#1)處監視板對氣霧化之阻抗且可判定能量 要求係在所需要限制內以正確操作振動網格式噴霧器，在此點處，驅動器可繼續在此頻率處操作。
另一選擇係，可調整驅動電路之操作頻率以判定壓電元件之最佳操作點。此可係反共振點(CPt#2頻率)，其中最小能量消耗發生(或此之一偏移)。
存在超過反共振點之一較高頻率，其中能量消耗最大化且此點稱作共振點。
此等點可用於判定最佳操作頻率以形成經氣霧化液體之所要流量。存在為何不在共振點處驅動為較佳之機械原因，舉例而言，其可不產生噴霧器之所要流率或所要粒子大小或可在隙孔板上產生過量機械應力。
參考圖7，可利用藉由全掃描方法擷取之電參數之細節來判定最佳驅動頻率。在挑選最佳驅動頻率中可使用反共振點(其中電流被最小化)及共振點(其中電流被最大化)之判定。
共振點可提供最大流率，然而此頻率可能在機械結構上產生不期望應力。共振點之運行時間變化亦可能產生此共振點處之流率之不期望波動。同樣地，反共振點之使用可能不為所期望，此乃因流率在此點處可能不足夠。最佳頻率可能此等兩個點之間且最終頻率可為此等兩個點中之一或多者之一固定偏移。
在圖7中通常可為以下情形：自約141kHz與150kHz之間的線性部分挑選操作頻率。
將瞭解，可藉由監視板阻抗在反共振點與共振點之間的改變率(或其一偏移)而判定氣霧化之狀態(濕/乾)。此係藉由判定兩個共振頻率之間的最大正性阻抗改變率而實施。一陡變或急劇改變率指示在板上無液體(乾)。一平緩/和緩改變率指示液體之存在(濕)。
另一選擇係，板在初始頻率及/或共振(CPt#2)頻率處之阻抗之一 突然改變可用作指示氣霧化狀態之一可能改變之一快速方法(在短掃描中)。此係觸發全掃描以實際上判定劑量耗盡之方法。
亦將瞭解，短掃描針對即時控制提供諸多有用資訊，但並不導致氣霧化中之一可見中斷。短掃描在一全掃描之前運行，此可產生液體之氣霧化中之一可見中斷。
總而言之，由控制器實施之用於判定噴霧器之狀況之軟體程序如下：
-軟體將每秒多次運行一短掃描(圖2)以判定是否已發生驅動電流之一改變。
-驅動電流之此改變可指示已發生反共振頻率及/或狀態之一改變；因此請求一全掃描(圖3)。
-在完成全掃描之後，旋即更新噴霧器之狀況。(濕或乾)。
在某些實施例中，控制器可在一預定時間(諸如另一5秒)之後起始一全掃描。此額外掃描之目的係在該裝置已在新狀態中完成5秒之後記錄最大斜率。在一裝置改變狀態時，電流/斜率量變曲線之改變係幾乎瞬時的。然而，在額外幾秒之後，新量變曲線將由於板之機械結構之改變而再次輕微地改變為噴霧器將維持達一較長時間週期之一值。判定此穩定值對確保短掃描具有正確頻率之細節以監視係重要的。在受到短掃描(或以預定義週期，例如5秒)提示時，預定義全掃描之目的可係針對快速掃描更新檢查點，此乃因此等兩個點可在正常運行模式期間輕微地偏移。
短掃描以每一間隔(每隔一秒或一秒以下)在正常操作頻率處及在另一點處檢查電流消耗。若在此等兩個頻率中之任一者處發現一改變，則控制器將標記狀態之一可能改變(亦即，該裝置可已自濕改變為乾或自乾改變為濕)。此改變將產生全掃描之一呼叫。
在一項實施例中，針對全掃描，演算法以每一頻率步階計算驅 動電流之一斜率/差分。在演算法步進穿過該等頻率時，其量測電流且然後減去先前使用一滾動移位暫存器所採用之16頻率步階之電流量測。
本發明並不限於所闡述之實施例，但可在構造及細節上變化。

Claims (26)

  1. 一種噴霧器，其包括一振動隙孔板、一座架、一致動器(5)及具有一控制器之一隙孔板驅動電路(2至4)，其中該控制器經組態以：在複數個量測點中之每一者處量測一電驅動參數，每一量測點具有一驅動頻率；及基於該等量測點處之該參數之值做出最佳驅動頻率之一判定以及一劑量耗盡預測，其特徵在於，該控制器經組態以執行在具有不同驅動頻率之兩個或兩個以上量測點中之每一者處量測一參數之一短掃描，且根據此等點處之驅動參數量測判定是否應執行掃掠跨越大數目個量測點之一全掃描。
  2. 如請求項1之噴霧器，其中該短掃描具有少於五個且較佳為兩個之量測點(CPt#1.CPt#2)。
  3. 如請求項1或2之噴霧器，其中該控制器經組態以比較量測與容差範圍，且若一量測在其相關聯範圍外，則起始一全掃描。
  4. 如請求項3之噴霧器，其中該等容差範圍係預定義的。
  5. 如請求項1或2之噴霧器，其中該短掃描係以規則間隔執行。
  6. 如請求項5之噴霧器，其中該等間隔係次秒。
  7. 如請求項1或2之噴霧器，其中該全掃描具有在5至300之範圍中之量測點。
  8. 如請求項7之噴霧器，其中該全掃描具有在100至300之範圍中之量測點。
  9. 如請求項1或2之噴霧器，其中該控制器經組態以自該全掃描動態地判定短掃描量測點中之至少一者之一頻率。
  10. 如請求項9之噴霧器，其中該控制器經組態以選擇對應於最低驅動電流之一頻率值作為一短掃描量測點之一頻率。
  11. 如請求項10之噴霧器，其中該最低驅動電流經判定對應於一共振頻率，且具有最低驅動電流之全掃描量測點之一頻率值經儲存以供用作一短掃描量測點頻率。
  12. 如請求項1或2之噴霧器，其中該參數係隙孔板驅動電流。
  13. 如請求項1或2之噴霧器，其中該控制器經組態以在一全掃描期間：動態地執行複數個反覆，及在每一反覆中比較該經量測參數與一先前量測點處之一量測以判定劑量耗盡及/或最佳驅動頻率。
  14. 如請求項13之噴霧器，其中分析參數量測中之一斜率以在每一反覆中判定該指示。
  15. 如請求項14之噴霧器，其中高於一臨限值之一斜率值指示劑量耗盡。
  16. 一種操作噴霧器之方法，該噴霧器包括一振動隙孔板、一座架、一致動器(5)及具有一控制器之一隙孔板驅動電路(2至4)，其中該方法包括該控制器之以下步驟：在複數個量測點中之每一者處量測一電驅動參數，每一量測點具有一驅動頻率；及基於該等量測點處之該參數之值做出最佳驅動頻率之一判定以及一劑量耗盡預測，其中該控制器執行在具有不同驅動頻率之兩個或兩個以上量測點中之每一者處量測一參數之一短掃描，且根據此等點處之驅動參數量測判定是否應執行掃掠跨越大數目個量測點之一全掃描。
  17. 如請求項16之方法，其中該短掃描具有少於五個且較佳為兩個之量測點(CPt#1.CPt#2)。
  18. 如請求項16或17之方法，其中該控制器比較量測與容差範圍，且若一量測在其相關聯範圍外，則起始一全掃描。
  19. 如請求項16或17之方法，其中以較佳為次秒之規則間隔執行該短掃描。
  20. 如請求項16或17之方法，其中該全掃描具有在5至300之範圍中之量測點，較佳為100個至300個量測點。
  21. 如請求項16或17之方法，其中該控制器自該全掃描動態地判定該等短掃描量測點中之至少一者之一頻率，且選擇對應於最低驅動電流之一頻率值作為一短掃描量測點之一頻率。
  22. 如請求項21之方法，其中將該最低驅動電流判定為對應於一共振頻率，且儲存具有最低驅動電流之該全掃描量測點之一頻率值以供用作一短掃描量測點頻率。
  23. 如請求項16或17之方法，其中該參數係隙孔板驅動電流。
  24. 如請求項16或17之方法，其中該控制器在一全掃描期間：動態地執行複數個反覆，及在每一反覆中比較該經量測參數與一先前量測點處之一量測以判定劑量耗盡及/或最佳驅動頻率。
  25. 如請求項24之方法，其中分析參數量測中之一斜率以在每一反覆中判定該指示。
  26. 如請求項25之方法，其中高於一臨限值之一斜率值指示劑量耗盡。
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