CN101820937A - 用于维持气雾剂药物递送治疗的一致性的设备和方法 - Google Patents

Abstract

提供一种气雾剂药物递送设备(100)。该设备可包括：贮存器(115)，其被构造为包含预定剂量的液体药物；气雾剂发生器(120)，其与该贮存器连通；以及电源(220)，该电源布置为给该气雾剂发生器递送功率以产生能够被给予患者的气雾化形式的该剂量。该设备可通过如此方式来维持稳定的气雾剂药物递送治疗：例如在该剂量的给予期间监视该患者的呼吸模式的呼吸测量机构，以及构造为基于所监视的呼吸模式来改变在该剂量的给予期间该电源的功率水平的控制器。

Description

用于维持气雾剂药物递送治疗的一致性的设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2007年7月24日提交的美国临时专利申请no.60/961,727的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及维持气雾剂药物递送治疗的一致性，并具体涉及在治疗期间改变气雾剂药物递送设备的功率以维持稳定的治疗时间。

背景技术

在医学治疗中，气雾剂药物递送设备常常用于提供具有可以被患者吸入形式的药物。利用各种技术(例如，利用压电构件)可将具有粉末、液体或者其它形式的药物气雾化，以使药物经由患者的气道被吸收。同样，针对呼吸系统疾病(例如，哮喘)或者患者在呼吸的同时吸入药物的其它治疗可给予气雾剂药物治疗。

气雾剂药物治疗典型地设计为在指定时段内给予特定剂量的药物。维持治疗的均匀性(即，剂量和治疗时间)，除其它外，常常是治疗有效性或者治疗系统可销售性的因素。然而，用于给予气雾剂药物治疗的现有系统和技术常常不能充分地解释可能妨碍治疗一致性的各种因素。例如，由于患者呼吸模式、药物递送设备的属性(例如，输出速率)或者其它因素的变化导致所给予的药物剂量或者治疗持续时间可是不一致的。

现有的系统具有这些和其它问题。

发明内容

根据本发明各方面，提供一种用于维持气雾剂药物递送治疗的一致性的方法。利用以初始功率水平工作的气雾剂发生器来将预定剂量的气雾化药物给予患者。可在该剂量的给予期间监视该患者的呼吸模式，并且通过基于所监视的呼吸模式改变在该剂量的给予期间气雾剂发生器工作的功率水平从而维持稳定的治疗时间。

根据本发明的另一方面，提供一种用于维持气雾剂药物递送治疗的一致性的方法。利用以初始功率水平工作的气雾剂发生器来将预定剂量的气雾化药物给予患者。可监视针对给予该剂量内的逝去的治疗时间，并且可基于该逝去的治疗时间和额定治疗时间之间的关系来提高气雾剂发生器工作的功率水平。

根据本发明的另一方面，一种气雾剂药物递送设备可维持气雾剂药物递送治疗的一致性。例如，该设备可包括：贮存器，其被构造为包含预定剂量液体药物的；气雾剂发生器，其与该贮存器连通；以及电源，该电源布置为给该气雾剂发生器递送功率以产生能够被给予患者的气雾化形式的该剂量。呼吸测量机构可在该剂量的给予期间监视该患者的呼吸模式，并且控制器基于所监视的呼吸模式来改变在该剂量的给予期间该电源工作的功率水平。

根据本发明的另一方面，一种气雾剂药物递送设备可用于诊断不良患者呼吸。该设备可包括：贮存器，其被构造为包含预定剂量液体药物；气雾剂发生器，其与该贮存器连通；以及电源，该电源布置为给该气雾剂发生器递送功率以产生能够被给予患者的气雾化形式的该液体药物。呼吸测量机构可在该剂量的给予期间监视该患者的呼吸模式，并且当所监视的呼吸模式指示该患者具有不良呼吸模式时，可感知输出设备可提供可感知的输出。

根据本发明的另一方面，一种气雾剂药物递送设备可自我诊断。该设备可包括：贮存器，其被构造为包含预定剂量液体药物；气雾剂发生器，其与该贮存器连通；以及电源，该电源布置为给该气雾剂发生器递送功率以产生能够被给予患者的气雾化形式的该液体药物。时钟可在该剂量的给予期间监视气雾剂发生器激活的时间量，并且可感知输出设备可基于所监视的时间量和该气雾剂发生器在该剂量的给予期间应激活的额定时间量之间的关系来提供可感知的输出，该可感知的输出指示应更换在该药物递送设备中的网。

通过考虑参考附图的以下描述和所附权利要求书，本发明的这些及其它目的、特征和特性，以及相关结构元件的操作方法与功能，和各部件的组合及制造的经济性，将变得更为显而易见，全部附图形成本说明书的一部分，其中在各附图中相同的附图标记指示相应的部件。然而，应当清楚地理解，附图仅是出于图示和描述的目的，而不是旨在作为对本发明界限的定义。如在说明书和权利要求书中所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“所述”包括复数指称，除非上下文中明确另有指示。

附图说明

图1图示了根据本发明各方面的示例性气雾剂药物递送设备；

图2图示了根据本发明各方面的用于维持气雾剂药物递送治疗的一致性的示例性系统；

图3-4图示了根据本发明各方面的用于维持气雾剂药物递送治疗一致性的示例性方法；

图5图示了比较根据本发明各方面的根据利用可变功率算法的治疗时间的分布的直方图。

具体实施方式

根据本发明的各方面，例如如图1所图示，气雾剂药物递送设备100可用于将气雾剂形式的液体药物L给予患者吸入。例如，设备100可包括贮存器115，其用于容纳液体药物L和气雾剂发生器120。

在一个实施例中，气雾剂发生器120可具有网构件105与角状振动构件125的组合的形式，以将液体药物L雾化或者气雾化。然而，如稍后更加详细讨论的，这一类型的气雾剂发生器120是可以在本发明的范围之内使用的很多不同类型的气雾剂发生器的非限制性例子。在一个实施例中，网构件105可安装在角状振动构件125远端的端面上。药物递送设备100可合并任意适当的电源(如稍后将要讨论的)以电驱动角状振动构件125。如此，角状振动构件125可迫使液体L通过网构件105中的多个细缝或者细孔，因而产生可以被患者吸入的气雾化形式的液体药物L。

贮存器115可以是可包含液体药物剂量的任意腔室、容器或者罐。在各种实现方式中，设备100的气雾剂发生器120和贮存器115可如题为“液体喷雾设备”，2005年3月8日出版的美国专利No.6,863,224(“该‘224专利”，其公开内容通过引用全部并入本文)中所描述的构造和布置。然而，应强调的是，该‘224专利只公开了可以与本发明的教导一起使用的气雾剂发生器类型和贮存器类型的一个例子，其通过本文的进一步描述将是显而易见的。

图2是代表图1的示例性药物递送设备100的各种部件的示意图，并且根据本发明各方面，该药物递送设备100可配置为维持气雾剂药物递送治疗的稳定治疗时间。如稍后更加详细讨论的，在一个实施例中，贮存器115与传感器217一起协作或者包括传感器217，该传感器217可以用于确定贮存器115中的液体药物L是否已经完全耗尽。

气雾剂发生器120可与电源220电连接，该电源220驱动气雾剂发生器120的操作(例如，雾化动作)。例如，在气雾剂发生器120包括网105和角状振动构件125的实施例中，电源220驱动角状振动构件125的操作(例如，开/关)以及施加给角状振动构件125的功率水平。

药物递送设备100可通过以连续的气雾剂脉冲将包含其中的药物剂量气雾化而将贮存器115中的药物剂量给予患者吸入(例如，患者每次吸入一个脉冲)。例如，电源220可给气雾剂发生器120递送连续的功率脉冲，导致角状振动构件125产生相应的气雾化药物脉冲(例如，液滴或者雾气)。功率脉冲(以及相应的气雾化药物脉冲)可被连续递送，直到贮存器115中的所有液体(即，所有剂量)已经被气雾化(并理想地被患者吸入)，因而完成所给予的治疗。

如上所述，气雾剂发生器120可利用可以将液体药物L变成可以被患者吸入的气雾剂和/或小液滴的任意类型的雾化器或者气雾剂产生机构来产生气雾化形式的液体药物L。例如，如图1所图示，设置于贮存器115中的液体药物L可触及振动角状构件125远端和网105(例如，具有多个细缝的金属或者非金属隔板)之间接触面的近点。返回参照图2，电源220可给气雾剂发生器120递送功率脉冲，以使角状物125振动并将液体药物驱动通过网105，从而将液体分离为气雾化形式。然而显而易见的是，可以使用各种其它的气雾剂发生器120，包括喷射雾化器、振动网、振动角状物、利用Raleigh破碎理论的喷嘴、压电晶体技术、或者现有技术中已知的其它雾化设备或技术。应理解的是，这些是可以在本发明中使用的气雾剂发生器类型的非限制性例子，并且可以使用对于本申请可以将液体药物雾化或者气雾化的任意适当设备。

如从以上讨论可以理解的，气雾剂发生器120可配置为接收来自电源220的功率脉冲直到贮存器115中的所有液体已经为患者的吸入而被气雾化。因此，在每个治疗实例中可给予一致的药物剂量。然而，由于各种原因，气雾剂发生器120本身可能不一定针对每次治疗维持一致的治疗持续时间。例如，患者的呼吸模式(例如，吸气呼气比率、呼吸频率，等等)可影响药物给予速率，从而潜在地影响治疗时间。在另一例子中，气雾剂发生器120的网105在治疗过程中可变脏，或者可再使用的网在连续的治疗过程中可变得更脏，或者网可在各治疗之间更换，或者网可随时间而劣化，以上都是可潜在影响治疗时间(例如，通过降低发生器120输出气雾化药物的速率)的作用因素中的一些。

因此，如图2所示，控制器230与电源220连接以将治疗时间的变化最小化。控制器230可是硬件控制器(例如，电子线路或者微处理器)、软件控制器(例如，计算机可执行指令)、或者它们的任意适当组合。控制器230可基于各种因素来改变由电源220递送给气雾剂发生器120的功率水平，该各种因素除其它外，包括患者的呼吸模式、网的清洁程度或者肮脏程度、或者发生器120输出速率的变化。

控制器230可包括用于跟踪逝去的治疗持续时间的时钟250、功率控制器235、和用于电子控制电源220施加给气雾剂发生器120的功率水平和脉冲长度的脉冲控制器240(例如，硬件部件和计算机可执行指令的组合)。应理解的是，控制器230可视为是将时钟250、功率控制器235、和脉冲控制器240中的每个的功能相合并的单独设备。可选择地，元件250、235和240中的每个可视为是可分别提供，或者在控制器230之外提供的单独部件或者模块。

药物递送设备100也可包括与控制器230可操作连接的呼吸测量机构245，其可操作地监视或者测量患者的呼吸模式。该呼吸模式可包括对患者的潮气量、流速、吸气速率、呼气速率、吸气速率与呼气速率的比率或者患者呼吸的其它特性中的一个或多个的测量。在各种实现方式中，呼吸测量机构245可包括用于探测雾化器的雾化部分、呼吸阀、患者端口之内压力的压力传感器或者用于测量患者呼吸模式的其它适当结构。因此，在各种实施例中，可通过基于由该传感器所探测的压力来触发定时器并测量吸气持续时间而测量患者的呼吸模式(例如，吸气持续时间)。作为另一例子，呼吸测量机构可采用测量气体浓度或者光散射的传感器并结合流量传感器来测量接口管(或者其它地方)中的气雾化药物浓度，以估计每次呼吸所吸入的药物量。在一个实施例中，可利用在题为“药物递送设备”，2003年7月1日出版的美国专利No.6,584,971(“该‘971专利”，其公开内容通过引用全部并入本文)中所描述的技术和结构来测量呼吸模式。然而将理解的是，该‘971专利只图示了测量患者呼吸模式的方式的一个例子，并且可以使用其它结构或者技术。

控制器230可与数据存储库260(例如，内置存储器、可移动介质或者存储器，等等)耦接。数据存储库260能够存储描述将要给予的治疗的设置和已给予治疗数据的日志，以帮助实施诊断或者维护。任意设置可通过输入界面手动输入到数据存储库260，或者被预编码到数据存储库260。在数据存储库260中的设置除了其它信息还可包括用于维持气雾剂药物递送治疗一致性的、与额定治疗持续时间、液体药物剂量、和/或功率水平相关的信息。例如，该设置可与根据一个或多个网等级而定义的网的额定输出速率(例如，以毫升每分钟表示)、额定功率设置、药物腔室剂量(或者腔室体积)(例如，毫升)、以及目标治疗持续时间、或者它们的任意组合相关。此外，该设置可包括用于改变递送给气雾剂发生器120的功率水平的额外信息，除其它外，可包括当前功率设置、最大功率设置、最小功率设置、吸气呼气比率阈值、以及用于提高或者降低功率的变化量(delta)。

时钟250可在治疗开始时启动，因而主动地测量治疗的逝去时间。在治疗期间每当患者呼吸时，呼吸测量机构245可测量患者的吸气持续时间、呼气持续时间、吸气持续时间与呼气持续时间的比率、潮气量、流速、前述的任意组合、或者其它呼吸特性中的一个或多个，以确定患者的当前呼吸模式(例如，如所合并的‘971专利所描述的)。基于这些测量，脉冲控制器240可确定由电源220递送给气雾剂发生器120的脉冲的最佳长度。该脉冲的最佳持续时间可从吸气开始时(或者其后不久)持续直到当剩余的吸气体积等于所估计的末期体积(例如，患者的上气道体积)时的吸气时刻。然后脉冲将终止，使得该剩余体积从气雾剂发生器120去除并吸入患者的肺部。例如，在各种其它实现方式中，可如该‘971专利中所描述的来确定脉冲长度(即，脉冲时间＝(平均吸气时间)×(平均潮气量-末期体积)/(平均潮气量))。然而将理解的是，该‘971专利只提供了用于确定脉冲长度的技术的一个例子，可以使用其它方法而不脱离本发明的范围和精神。例如，各种实现方式可如题为“吸入方法和设备”，2003年11月20日提交的共同未决美国专利申请序列号10/535,867(其公开内容通过引用全部并入本文)所描述的来控制脉冲长度。在这种实现方式中，在预计患者停止吸气之前，可控制脉冲长度来终止预定的时间量，从而在呼吸末期剩余一段时间来允许气雾剂的沉降。

当测量患者的呼吸模式(例如，吸气持续时间、呼气持续时间、吸气持续时间与呼气持续时间的比率、潮气量、末期体积，等等)时，可将该模式提供给功率控制器235以确定是否改变在随后呼吸中递送的脉冲的功率水平(例如，如本文将描述的，基于呼吸模式和吸气呼气比率阈值之间的关系)。此外，功率控制器235可使用由时钟250所测量的逝去治疗时间来确定是否提高随后脉冲的功率水平。因此，如以下图3-4中更加详细描述的，功率控制器235可使用各种技术，通过确定是否在治疗期间提高和/或降低功率水平来控制治疗的时间(例如，为了维持稳定的治疗时间、减少治疗时间、增加治疗、实现目标治疗时间、或者其它)。

参照图3，图示了用于维持气雾剂药物递送治疗的一致性的示例性方法300。方法300可用于在治疗期间改变气雾剂药物递送设备100的功率水平，以维持稳定的治疗时间。例如如以下更加详细描述的，治疗持续时间可取决于患者的呼吸模式，并且方法300可响应于该呼吸模式来改变功率水平，以维持稳定的治疗时间。

作为初始操作，在操作305中可读取一个或多个设置(例如，从存储在数据存储库260中的设置，或者其它)以初始化气雾剂药物治疗。可选择地，该设置可被手动输入到数据存储库260或者药物递送设备100中的其它存储器。该设置可包括与治疗相关的信息，所述信息除其它外，包括用于治疗的药物剂量(例如，取决于药物递送设备的药物腔室中的药物量或者贮存器115的物理体积)、目标治疗持续时间、网等级、和额定功率水平。因此，治疗信息可用于计算用于气雾剂药物治疗的额定输出速率(例如，毫升每分钟)以及目标脉冲比例(例如，每分钟花费在气雾剂脉冲递送上的比例)。此外，在操作305中读取的设置可包括用于在治疗期间改变功率水平的参数，所述参数除其它外，包括最小和最大功率水平、用于触发功率水平改变的吸气呼气比率阈值、和用于指示在任意重复中将功率水平提高和/或降低多少的变量。

在已经将用于给予和控制治疗的所有参数和设置输入到，或者存储或包含于数据存储库260或其它存储器时，在操作310中开始治疗。当在操作310中开始治疗时，由电源220递送给气雾剂发生器120的功率水平可设置为额定功率水平。然而在各种实现方式中，该额定功率水平可基于数据存储库260中与一个或多个之前治疗相关的日志数据而变化。例如，当患者呈现不良的呼吸模式时(例如，与正常相比花相对更少的时间吸气)，可提高额定功率设置以补偿治疗，否则治疗可能超出额定治疗时间。如将显而易见的，可使用其它变化，例如当患者具有比正常更长的吸气模式时降低额定功率设置，或者其它。

在整个治疗疗程中，可以主动地监视患者的呼吸模式。例如，操作315包括以每呼吸(breath-by-breath)基础来测量患者的吸气呼气比率，同时操作320包括更新吸气比率的连续移动平均值以反映最新的呼吸。因而，可响应于呼吸模式发生的任何改变来以每呼吸基础针对每次呼吸动态地调整气雾剂发生器120的功率水平。任意一个呼吸的改变可基于一单独的先前呼吸，或者基于多个先前呼吸。在另一实施例中，可只基于在前呼吸，或者基于多个先前呼吸，来针对预定数目的未来呼吸动态地调整气雾剂发生器120的功率水平。在一个实施例中，治疗时间可取决于每分钟内气雾剂发生器120递送气雾剂脉冲的比例，其可进一步取决于患者花费在吸气与呼气上的时间比率。该吸气呼气比率对于治疗时间可具有重大影响，因为每个脉冲的长度可适于该比率。

每个气雾剂脉冲可在吸气开始时或者其后不久(例如，在吸气开始时的一秒之内)启动，同时在吸气结束之前终止，因而给气雾剂留下用于沉淀于患者体内的一段时间。因此，在一个实施例中，取决于比率，脉冲长度可在吸气的大约50％和80％之间持续(例如，进行了多个短吸气的患者与进行长吸气的患者相比可接收成比例更短的脉冲和更多的沉淀时间)。用于基于呼吸模式来控制脉冲长度的示例性技术可包括在该‘971专利中所描述的那些技术。

因此，吸气呼气比率可是影响治疗持续时间的主要因素，因为该治疗对于具有相对低的吸气呼气比率的患者而言可更长，反之亦然。因而，可这样来维持稳定的治疗时间：通过提高递送给气雾剂发生器120的功率水平来补偿具有不良呼吸模式的患者，或者降低递送给气雾剂发生器120的功率水平来补偿具有强健呼吸模式的患者，确保每分钟产生的气雾剂量与期望的额定输出速率保持接近。

在整个治疗中，操作320可维持吸气呼气比率连续的移动平均值。该比率可通过控制器230接合呼吸测量机构245来测量，并且经由预定数量的呼吸(例如，3个呼吸)而测量的该比率的移动平均值可由控制器230确定并存储在数据存储库260或者药物递送设备的其它存储器中。例如，在各种实现方式中，该移动平均值可基于有限数量的呼吸以确保该移动平均值反映当前的呼吸模式。作为各种例子，患者可在治疗期间经受哮喘发作、或者药物吸收可改善患者的呼吸强度、或者可发生其它变化从而使当前呼吸模式可在整个治疗疗程中动态改变。因此，限制影响移动平均值的呼吸数量可得到对当前呼吸模式的更精确估计。然而显而易见的是，在适当时所述呼吸的数量可适当地增加或者减少，或者某些治疗类型可在移动平均值中包括所有呼吸而不脱离本发明的范围。

在操作325中，做出关于是否已经给予了贮存器115中的所有药物的确定。例如，在各种实现方式中，传感器217可以探测贮存器115中液体的存在(或者缺乏)。传感器217可包括用于测量贮存器115中液体的存在或者缺乏，或者液体量的任意设备。例如，可以使用光阻塞或者散射传感器、超声或者无线电波传输时间传感器、测量空气电容的传感器、浮动开关、或者其它可以探测液体的存在或缺乏的已知传感器。在另一实施例中，传感器217可构造并布置为确定用于驱动角状物或者气雾剂发生器120的超声驱动电路特性的改变(例如，电流或者电压的改变)，其中该改变可归因于贮存器115中液体的消耗。

如所合并的‘971专利所描述的，传感器217可以用于确定治疗何时应该结束(例如，通过探测贮存器115中液体的缺乏)。当如传感器217所确定的，已经给予了贮存器115中的所有药物时，这意味着已经给予了规定的药物剂量，并且在操作350中传感器217可给控制器230发送信号来指示可以终止治疗(例如，通过切断给气雾剂发生器120的功率)。此外，如以下更加详细描述的，为了进一步的分析或者诊断(除其它外)，操作350可更新数据存储库260中的日志或者产生治疗的记录。

然而，当确定操作325确定额外的药物有待给予(例如，当传感器217探测到贮存器115中额外药物的存在)，那么治疗将继续，同时吸气/呼气比率确定330和340确定是否提高和/或降低随后脉冲的功率水平(在操作335或者345中)。例如，在操作330和340中做出的吸气/呼气比率确定可基于反映典型患者吸气呼气比率的呼吸模型，所述吸气呼气比率在大约1∶1和1∶2之间变化(即，一些患者与其它患者相比可花费是吸气时间两倍的时间来呼气)。

因此，当在操作330中通过使用呼吸测量机构245确定吸气时间和呼气时间的比例已经下降到低于第一阈值(即反映不良呼吸模式的阈值0)时，可在操作335中将功率水平提高第一变化量。相比之下，当吸气/呼气时间比例没有下降到低于阈值0，而是超过第二阈值(即反映强健呼吸模式的阈值1)时，可在操作345中将功率水平降低第二变化量。例如，可经由功率控制器235来提高或者降低功率水平，该功率控制器235可给调节递送给气雾剂发生器120的功率水平的电源220提供电信号。在各种实现方式中，阈值0和阈值1可基于任意适当的模型，并且第一变化量可设置为大于第二变化量，以反映不良呼吸模式与强健呼吸模式相比对治疗时间有着更大的影响。另外，呼吸模式可反映典型的吸气呼气比率，其中返回操作315的事件处理不改变功率水平，而是等待测量另一呼吸。

此外，可将功率水平限制在适当的范围之内，该范围由预定最小水平和预定最大水平限定。可将该最小水平限定为确保连续地将功率递送给气雾剂发生器120，只要贮存器115中剩余有药物(例如，最小水平可确保设备不关闭，或者功率不到零)。同样，可将最大功率水平限定为确保功率电路不过载或者干扰设备的正常操作。特定功率水平可取决于任意给定设备的设计或者构造，该设备制造为具有最大功率输出。

当传感器217确定已经用完所有药物，因而在操作350中结束治疗时，可在该操作350中更新数据存储库260中的日志。数据存储库260中的该日志可存储与给予患者的每次治疗有关的信息。可将所存储的治疗信息下载至个人计算机或者其它适当设备，并可包括，除其它外，针对每次治疗的气雾剂发生器(例如，角状物)总驱动时间、患者花费在吸气上的总时间量、以及患者花费在呼气上的总时间量。在各种实现方式中，角状物驱动时间、吸气时间、或者呼气时间中的一个或多个可四舍五入至最接近的秒。

数据存储库260中的日志数据可用于帮助治疗专家来评估对患者治疗的诊断或者另外提供关于治疗的额外理解。例如，在治疗期间花费在吸气和/或呼气上的时间可用于诊断患者的呼吸。此外，日志数据可提供在治疗期间功率水平是如何主动地变化以补偿呼吸模式的指示。例如，可计算花费在吸气上的时间比例(例如，通过将花费在吸气上的时间除以花费在吸气和呼气上的时间的总和)以分析呼吸模式和功率改变，其中少于大约40％的比例可指示在各呼吸期间功率被主动地提高，在大约40％和大约58％之间的比例可指示功率具有最小净效应，而大于大约58％的比例可指示在各呼吸期间功率被主动地降低。然而将理解的是，这些百分比和百分比的范围只是示例性的，并且可以针对所有患者、或者是以每患者(patient-by-patient)为基础，或者其它而变化。此外，当治疗已经完成时，该日志可存储用于给患者提供反馈的代码。例如，不同代码可指示在治疗期间患者的呼吸模式是否正常、不良、强健、或者其它(例如，通过将患者呼吸模式的指示显示在与控制器230连接的显示器上，该指示基于花费在吸气和/或呼气上的时间比例)。在一个实施例中，控制器230可将可帮助医师诊断患者的任意这一信息发送至显示器270，医师可以在该显示器270中读取该信息。显示器270可是液晶显示器、发光二极管(LED)显示器、或者其它可读显示器。在另一实施例中，显示器270可以由能够提供可感知输出的任意设备替代。例如，可以使用扬声器来提供可听到的警报，该扬声器可输出诊断某种状况(例如，“不良呼吸模式”)的声音记录消息。

参照图4，图示了根据本发明各方面的用于维持气雾剂药物递送治疗一致性的另一方法400。方法400可用于在治疗期间改变递送给气雾剂发生器120的功率水平以维持稳定的治疗时间。例如，额定治疗持续时间可取决于气雾剂药物递送设备的额定输出速率(例如，根据网等级、药物剂量、以及额定功率水平)。因此，方法400可监视治疗的逝去持续时间，并可根据额定治疗时间来缓慢提高功率水平。因此，方法400可将输出速率维持在尽可能接近于额定速率，因而实现稳定的治疗时间。

方法400开始时，在操作405中可读取一个或多个设置(例如，来自存储于数据存储库260中的设置，预选择的或者手动输入的)以初始化气雾剂药物治疗。该设置可包括与治疗相关的信息，所述信息包括，除其它外，用于治疗的药物剂量(例如，取决于药物贮存器115中的总填充体积(预选固定体积)，或者基于实际放置在药物递送设备200的药物贮存器115中的药物量(剂量)的输入)、目标治疗持续时间、网等级、和额定功率水平。此外，设置中的任一个或者多个可经由输入界面手动输入到数据存储库260，或者可被预编码入数据存储库260。因此，治疗信息可与额定输出速率(例如，毫升每分钟)以及目标脉冲比例(例如，每分钟花费在气雾剂脉冲递送上的比例)相关。如上所讨论的，在各种实例中，变脏的网或者网的更换可使实际设备输出速率与额定输出速率不同。

当已经在操作405中读取用于给予和控制治疗的参数和设置时，在操作410中开始治疗。在治疗开始之后，在操作405中可监视逝去的治疗时间(例如，经由时钟250)。另外，在操作405中可将递送给气雾剂发生器120的功率水平初始设置为额定功率水平(例如，基于所读取的设置、或者手动输入、基于之前治疗的反应机制、等等)。当在操作405中读取设置时，通过确定额定治疗持续时间，可在治疗看起来可能要超过目标持续时间时提高给气雾剂发生器120的功率水平，因而补偿了设备输出速率的下降。例如，在操作420中确定是否用完所有药物。如果操作420确定(通过传感器217)贮存器115包含仍然必须给予的药物，并且逝去的时间接近目标治疗持续时间，那么可以假设设备输出速率已经下降到低于额定速率，或者可潜在地低于额定输出速率(例如，由于变脏的网)。然而，可提高该功率水平(在步骤430中，如以下所讨论的)，或者在治疗结束之前缓慢地倾斜提升该功率水平，而不是等待逝去时间超过额定治疗持续时间。因此当网变脏或者其功能不是最优化时，治疗时间可以在极为接近期望或者额定时间时结束，或者与不提高提供给气雾剂发生器120的功率相比至少更接近于额定时间。

因此，如果逝去时间达到额定治疗时间的75％，那么操作445就提高功率，如果逝去时间达到额定治疗时间的87.5％，那么操作440就提高功率，如果逝去时间达到额定治疗时间的100％，那么操作435就提高功率，以及如果逝去时间达到额定治疗时间的125％，那么操作425就提高功率。因而，基于逝去的治疗时间和额定治疗时间之间的关系，功率水平向着治疗的结束缓慢提高。然而应理解的是，此处图示的特定间隔只是示例性的，并且所选择的间隔可以变化，或者另外的间隔可以酌情替代(例如，可以通过将功率提高的程度减半来使间隔数量加倍)。在一个实施例中，药物递送设备100可包括预定数量的功率水平，并且设备的输出速率可取决于功率水平。因此，通过以指定量来提高和/或降低功率水平，可以控制设备的输出速率。在示例性图示中，药物递送设备100可包括如下表中指示的功率水平范围，其中每个功率水平所提供的设备输出速率取决于默认功率水平(例如，在所图示的表中的水平8)。

功率水平	从默认功率水平(例如，水平8)的输出速率变化百分比
		1	45.8％
2	53.5％
		3	61.3％
4	69.0％
		5	76.8％
6	84.5％
		7	92.3％
8	100％
		9	107.7％
10	115.5％
		11	123.2％
12	131.0％
		13	138.7％
14	146.5％
		15	154.2％

在另一实施例中，构想到功率水平从额定治疗时间的预定百分比处开始随时间连续(线性地或者指数型地)提高，而不是在预定间隔处提高给气雾剂发生器120的功率。在另一实施例中，功率的提高从导出时间(derivedtime)而不是预定时间开始。这种用于提高功率的导出时间可基于对要花多长时间来将贮存器115中全部剂量药物耗尽的在前测量或者确定，如由传感器217所确定的。这些对贮存器耗尽时间的过去测量可存储在数据存储库260中，以确定用于提高给气雾剂发生器120的功率的开始时间、功率提高的速率、和/或功率提高的总持续时间。

当确定所有药物已经被用完时(例如，通过传感器217探测到已经给予所有药物)，传感器217将给控制器230发送信号，该控制器230转而将发送信号以关闭电源220。因而，在操作450中将结束治疗并更新数据存储库260中的日志。数据存储库260可存储与给予患者的每次治疗有关的信息。可将在数据存储库260中的存储信息下载至个人计算机或者具有可读取和可写入存储器的其它适当设备。存储在存储库260中的信息可包括，除其它外，针对每次治疗的气雾剂发生器120的总驱动时间量、患者花费在吸气上的总时间量、和/或患者花费在呼气上的总时间量。在各种实现方式中，药物递送驱动时间(即气雾剂发生器设备或者角状物的驱动时间)、吸气时间、或者呼气时间中的一个或多个例如可四舍五入至最接近的秒。

如之前所述，控制器230可用于对患者或者设备200执行各种诊断，并可经由显示器270呈现给患者。例如，当数据存储库260中的治疗数据指示网105可能变脏时，控制器230可发送信号给显示器270以视觉描述需要更换变脏的网105。在另一例子中，控制器230可发送信号给显示器270以在治疗数据指示患者具有不良呼吸模式的时候提供视觉指示，从而使患者由医疗工作者跟进或者采取其它适当的行动。此外，数据存储库260中的日志数据可用于执行各种分析或者计算以控制随后的治疗。例如，可由控制器230针对当前治疗和/或一个或多个之前的治疗来计算治疗长度，并且可基于该计算结果来为随后的治疗改变功率水平(例如，初始功率水平可基于对一个或多个之前治疗的计算结果而改变，或者该计算结果可用于获取用于在治疗期间控制或者改变功率水平的时间表，或者可以使用其它技术)。

控制器230也可用于帮助治疗专家来评估对患者治疗的诊断，或者提供关于治疗的额外理解，包括(除其它外)不良的网状况是否使网的更换成为必要、或者适当的网状况是否指示该网可以稍后更换。例如，数据存储库260中的治疗数据可包括与额定网输出速率(例如，毫升每分钟)以及药物腔室的剂量或者体积(例如，毫升)相关的信息，其可以用于计算对于指定治疗的额定速率，气雾剂发生器120的额定驱动时间量。例如，治疗可设计为以1000毫升/分的额定速率来给予6000毫升的药物(即，六分钟的治疗)。因而，额定的驱动时间量可基于在治疗的任意指定分钟期间气雾剂发生器120(例如，角状物)应被驱动多少秒。

因此，对于每次治疗的雾化器总驱动时间量(例如，角状物运行时间，或者HOT)可与额定驱动时间(例如，额定角状物运行时间，或者nHOT)相比较，因而提供对该治疗是否由于变脏的网而导致比预期治疗更长的指示。可进一步分析数据或者使其与随后治疗相互关联，以揭示网状况的趋势(例如，该趋势可指示网常常在三次使用之后就变脏，提供了对何时应更换网的估计)。此外，治疗持续时间本身可能不会提供对变脏的网的足够测量，因为持续时间不能对由于患者呼吸模式或者非呼吸时间(例如，在各呼吸之间)或者其它因素导致的影响进行解释。因而，变脏的网状况可基于HOT作为nHOT的百分比(例如，通过将HOT除以nHOT)或者其它因素来确定，因为HOT将只受变脏的网状况或者影响设备输出速率的其它因素的影响。例如，当HOT除以nHOT的百分比超过预定值(例如，200％)时，就可以假定网变脏，因为在治疗末期提高功率未得到在可接受范围内的治疗时间，从而指示应该清理或者更换网。如将显而易见的是，该指示可视觉显示在显示器270上以指示需要清理或者更换网。

基于前述，显而易见的是由于不良患者呼吸模式或者由于变脏的网或者造成设备输出速率减小的其它因素，治疗可超出目标治疗时间。因此，图4中描述的方法可主动地监视并补偿呼吸模式，从而超出目标治疗时间的治疗可归因于设备输出速率的减小，该减小可通过利用图4中描述的方法来补偿。因而，方法300和400中的一个或者两者可针对任意指定的治疗起作用以补偿这些不同因素，并且哪个方法将起作用可取决于设备的设置。应注意的是，根据方法300的基于患者呼吸模式来控制功率水平对于任意气雾剂治疗设备是普遍可行的，但是根据方法400来控制功率水平以补偿变脏的网状况主要旨在在采用网或者可能随时间恶化的其它部件因而导致设备输出速率降低的药物递送设备中使用。也将理解的是，该设置可基于任意数量的因素，或者可使用按钮或其它选择机构来使功率控制算法生效/失效，或者可使用其它技术。

此外，在各种实施例中，当针对治疗同时激活方法300和400时，方法300将在目标治疗持续时间的预定百分比处(例如，75％)自动终止。在这种情况下，方法400在那一时间处将优先于方法300。这是因为方法300在整个治疗的初始部分(例如，第一个75％)中动态地解释与呼吸模式相关的变量。因而，当逝去的治疗持续时间超出目标治疗持续时间的预定百分比时(例如，由于在那一时间时液体药物没有被完全分配)，可以假定变脏的网是更长治疗的原因(例如，超出目标治疗持续时间可归因于设备输出速率的降低)。如上所述，在治疗末期倾斜地提升功率应在治疗结束之前开始(例如，逐渐增加被吸入的药物)，并因而，方法400在目标治疗持续时的预定百分比处(例如，75％)优先开始。

参照图5，直方图图示了根据利用可变功率算法与使该可变功率算法失效的治疗时间分布的比较。其中图示的直方图是基于利用具有大约110个不同呼吸模式的数据库进行的实验。基于6分钟的目标治疗时间，当使可变功率算法失效时，治疗时间范围从大约4分15秒到8分30秒(一小部分治疗超出10分钟)。可变功率算法失效时的平均治疗时间是大约6.5分钟，并具有56秒的标准差。相比之下，利用优化的可变功率算法，大多数治疗在5分和6分30秒之间完成(一小部分超出6分30秒)。因此，可以预期可变功率算法将显著减少治疗时间的变化性并减少代表性人群的患者呼吸模式的平均治疗时间。具体而言，利用可变功率算法的生效，平均治疗时间减少到大约5.9分钟(减少70％)，同时标准差减少到大约24秒(减少57％)。

在另一实施例中，可以基于除了以上描述的那些参数之外的各种其它测量参数来调整功率。例如，传感器217可配置为直接确定贮存器115之内的液体水平，而不是简单地探测治疗的完成。数据存储库260可包括数值表或者计算器以确定当前期望的液体水平从而实现期望的总递送时间。然后比较在指定时间处的当前所探测的液体水平和当前期望的液体水平。如果当前探测的液体水平低于当前期望的液体水平，那么可降低功率。如果当前探测的液体水平高于当前期望的液体水平，那么可提高功率。传感器217可具有各种构造；然而，本发明旨在传感器217可是配置为探测阻抗改变的超声换能器、配置为探测电阻和/或电流改变的电阻电路、浮动开关、或者现有技术中已知的任意其它液体水平探测器。可选择地，可基于递送给患者的气雾剂量来推断液体水平。气雾剂量从药物递送设备100向患者输出。例如，所消耗的液体量可通过将在递送时段内从设备输出的气雾剂浓度求和而确定。浓度传感器可是光学浓度传感器、粒子传感器或者现有技术中已知的任意其它适当的浓度传感器。

在以上公开中描述的本发明的各方面和各实现方式可依据具体特征、结构或者特性来描述，但是每个方面或者实现方式不是必须包括该具体特征、结构或者特性。此外，当结合一方面或者实现方式来描述具体特征、结构或者特性时，应理解的是，显而易见的是可结合其它方面或者实现方式来实现这种特征、结构或者特性，无论是否明确描述。因而，可以做出对于以上公开的各种改变和变型而不脱离本发明的范围和精神。因此说明书和附图被视为只是示例性的，并且本发明的范围只由所附权利要求书来确定。

Claims (43)

1.一种用于维持气雾剂药物递送治疗的一致性的方法，包括：

利用气雾剂发生器来将预定剂量的气雾化药物给予患者，所述气雾剂发生器以初始功率水平工作；

在所述剂量的给予期间监视所述患者的呼吸模式；以及

基于所监视的呼吸模式来改变在所述剂量的给予期间所述气雾剂发生器工作的功率水平。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述功率水平具有最小水平和最大水平。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述呼吸模式包括所述患者的吸气相对于呼气的比率。

4.如权利要求3所述的方法，其中，改变所述功率水平包括当所述比率下降到低于预定阈值时提高所述功率水平。

5.如权利要求3所述的方法，其中，改变所述功率水平包括当所述比率超出预定阈值时降低所述功率水平。

6.如权利要求3所述的方法，其中，所监视的呼吸模式包括对所述患者预定数量的最近呼吸来计算的所述比率的移动平均值。

7.如权利要求1所述的方法，还包括存储所给予的治疗的数据以执行与所述患者的呼吸模式相关的诊断。

8.如权利要求1所述的方法，还包括：

确定所述治疗的额定治疗时间；

监视所述治疗的逝去的治疗时间；

当所述逝去的治疗时间达到所述额定治疗时间的预定百分比时，停止基于所监视的呼吸模式而对所述功率水平进行的改变；以及

当所述逝去的治疗时间达到所述额定治疗时间的所述预定百分比时，提高所述气雾剂发生器工作的功率水平。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述额定治疗时间取决于由所述治疗给予的预定剂量的药物和所述气雾剂发生器的额定输出速率。

10.如权利要求8所述的方法，其中，所述预定百分比出现在所述额定治疗时间的大约75％处。

11.如权利要求8所述的方法，还包括当所述逝去的治疗时间达到所述额定治疗时间的大约87.5％、100％和/或125％时，提高所述气雾剂发生器工作的功率水平。

12.一种用于维持气雾剂药物递送治疗的一致性的方法，包括：

利用气雾剂发生器来将预定剂量的气雾化药物给予患者，所述气雾剂发生器以初始功率水平工作；

监视针对给予所述剂量内的逝去的治疗时间；以及

基于所述逝去的治疗时间和额定治疗时间之间的关系来提高所述气雾剂发生器工作的功率水平。

13.如权利要求12所述的方法，其中，所述关系包括所述逝去的治疗时间与所述额定治疗时间的比率。

14.如权利要求12所述的方法，其中，当所述逝去的治疗时间达到所述额定治疗时间的一个或多个预定百分比时，提高所述功率水平。

15.如权利要求14所述的方法，其中，所述预定百分比出现在所述额定治疗时间的大约75％、87.5％、100％和/或125％处。

16.如权利要求12所述的方法，其中，所述额定治疗时间取决于由所述治疗给予的预定剂量的药物和所述气雾剂发生器的额定输出速率。

17.如权利要求16所述的方法，其中，所述额定输出速率取决于初始功率水平和在所述气雾剂发生器中使用的网的等级。

18.如权利要求12所述的方法，还包括存储所给予的治疗的数据以执行与在所述气雾剂发生器中使用的网的清洁程度或者肮脏程度相关的诊断。

19.如权利要求12所述的方法，还包括：

监视所述患者的呼吸模式；以及

基于所监视的呼吸模式来改变所述气雾剂发生器工作的功率水平。

20.如权利要求12所述的方法，其中，监视所述逝去的治疗时间包括感测所述剂量何时被完全给予。

21.如权利要求20所述的方法，还包括当感测到所述剂量被完全给予时终止当前治疗，其中，终止所述治疗包括停止对所述逝去的治疗时间的监视。

22.一种气雾剂药物递送设备，包括：

贮存器，其被构造为包含预定剂量的液体药物；

气雾剂发生器，其与所述贮存器连通；

电源，其被布置为给所述气雾剂发生器递送功率，受驱动的气雾剂发生器产生能够被给予患者的气雾化形式的所述剂量；

呼吸测量机构，其可操作地在所述剂量的给予期间监视所述患者的呼吸模式；以及

至少一个控制器，其配置为控制所述电源，所述控制器可操作地在所述剂量的给予期间基于所监视的呼吸模式来改变所述电源工作的功率水平。

23.如权利要求22所述的设备，其中，所述功率水平具有最小水平和最大水平。

24.如权利要求22所述的设备，其中，所述呼吸测量机构包括可操作地测量所述患者的吸气相对于呼气的比率的传感器。

25.如权利要求24所述的设备，所述控制器可操作地在所述比率下降到低于预定阈值时通过提高所述功率水平来改变所述功率水平。

26.如权利要求24所述的设备，其中，所述控制器可操作地在所述比率超出预定阈值时通过降低所述功率水平来改变所述功率水平。

27.如权利要求24所述的设备，其中，所述控制器获得对所述患者的预定数量的最近呼吸来计算的所述比率的移动平均值。

28.如权利要求22所述的设备，还包括数据存储库，其存储所给予的治疗的数据以执行与所述患者的呼吸模式相关的诊断。

29.如权利要求22所述的设备，其中，所述控制器进一步可操作地通过以下方法给予所述治疗：

当所述治疗开始时操作时钟，所述时钟可操作地监视所述治疗的逝去的治疗时间；

当所述逝去的治疗时间达到额定治疗时间的预定百分比时，停止基于所监视的呼吸模式而对所述功率水平进行的改变；以及

当所述逝去的治疗时间达到所述额定治疗时间的所述预定百分比时，提高所述电源工作的功率水平。

30.如权利要求29所述的设备，其中，所述预定百分比出现在所述额定治疗时间的大约75％处。

31.如权利要求29所述的设备，其中，所述控制器进一步可操作地在所述逝去的治疗时间达到所述额定治疗时间的大约87.5％、100％和/或125％时提高所述电源工作的所述功率水平。

32.如权利要求22所述的设备，其中，所述气雾剂发生器包括具有多个缝隙的振动网。

33.如权利要求31所述的设备，其中，所述气雾剂发生器还包括振动构件，其被构造和布置为振动所述网并使所述液体药物受迫通过所述网的缝隙以形成气雾化形式的所述药物。

34.如权利要求32所述的设备，其中，所述额定治疗时间取决于所述预定剂量和所述气雾剂发生器的额定输出速率，所述额定输出速率取决于所述初始功率水平和所述网的等级。

35.如权利要求32所述的设备，还包括数据存储库，其存储所给予的治疗的数据以执行与所述网的清洁程度或者肮脏程度相关的诊断。

36.如权利要求22所述的设备，其中，所述控制器包括电子线路和包含计算机可执行指令的计算机可读介质。

37.一种用于诊断不良患者呼吸的气雾剂药物递送设备，包括：

贮存器，其被构造为包含预定剂量的液体药物；

气雾剂发生器，其与所述贮存器连通；

电源，其被布置为给所述气雾剂发生器递送功率，受驱动的气雾剂发生器产生能够给予患者的气雾化形式的所述液体药物；

呼吸测量机构，其可操作地在所述剂量的给予期间监视所述患者的呼吸模式；以及

可感知输出设备，当所监视的呼吸模式指示所述患者具有不良呼吸模式时，所述可感知输出设备提供可感知的输出。

38.如权利要求37所述的设备，其中，所述呼吸模式包括所述患者的吸气相对于呼气的比率。

39.如权利要求38所述的设备，其中，当所述比率下降到低于预定阈值时，所监视的呼吸模式指示所述不良呼吸模式。

40.如权利要求39所述的设备，其中，所监视的呼吸模式包括对所述患者的预定数量的最近呼吸来计算的所述比率的移动平均值。

41.如权利要求37所述的设备，其中，所述可感知输出设备包括显示器。

42.一种自我诊断的气雾剂药物递送设备，包括：

贮存器，其被构造为包含预定剂量的液体药物；

气雾剂发生器，其与所述贮存器连通；

电源，其被布置为给所述气雾剂发生器递送功率，受驱动的气雾剂发生器产生能够给予患者的气雾化形式的所述液体药物；

时钟，其在所述剂量的给予期间监视所述气雾剂发生器激活的时间量；以及

可感知输出设备，其基于所监视的时间量和所述气雾剂发生器在所述剂量的给予期间应激活的额定时间量之间的关系来提供可感知的输出，所述可感知的输出指示应更换在所述药物递送设备中的网。

43.如权利要求42所述的设备，其中，所述可感知输出设备包括显示器。

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