CN1162271A - 剂量测定分隔器 - Google Patents

Abstract

一种将病人用的流体药物加入吸用的气体，并计算送给病人的剂量的器械包括：一用来在被病人吸入前暂时保存药物的气体保存室(1)；用于将一定量的药物送入保存室(1)的装置；一用来感测药物向保存室的输入的传感器(4)；用来探测病人从保存室(1)吸入的气体的流速的探测装置；以及计算装置(25、27、29、30和31)，它可操作地连接于传感器(4)和探测装置，用来计算被病人吸收的药物量。该计算装置(25、27、29、30和31)的计算是根据释放到保存室(1)中的一定的药物量、保存室(1)的容积、从感测到药物的输入时起经过的时间以及被探测到的、从保存室(1)吸入的气体的流速而进行的。通过对在保存室(1)内的药物浓度的降低期间的保存室(1)内的基于时间的药物浓度的估计，以及，对在吸气期间被病人吸收的气体量和从感测到药物的输入之时到病人吸气之时所经过的时间的测定，就能作上述计算。

Description

剂量测定分隔器

本发明涉及一种在供病人吸入的气体中加进一种定量的流体药物用的方法和器械。

在本说明书和权利要求书中，所指的流体药物可是液体或流化态的粉末或其他类似的形式。

众所周知，由病人操作的多剂量吸入器(MDI)具有一病人通过其吸入气体或药物用的口罩。当病人开始吸用时必须启动该MDI，使在靠病人通过口罩吸气时将测定剂量的药物喷到空气流中。

可惜的是，上述MDI常因操作不当而损失很多药物。该MDI必须在病人刚吸气时被启动或引发，使药物可被吸入到最能使之发挥效用的肺部的四周。如果该NDI固定得太迟，大多数药物停留在咽喉部或支气管而无效。老年病人和儿童很可能不会使MDI的引发和开始吸气互相协调。

现有一些MDI和干粉吸入器(DPI)可供使用，它们包括一些探测病人是否正在吸气并自动启动MDI的传感器。尽管在探测成年人吸气的开始时这些MDI和DPI工作得很好，但对老年人和儿童来说启动MDI就有困难，因为它们的吸气流速太小而不能被测到。常常是，如果一儿童或老年人能启动MDI，这只是发生在他们的吸气流速达到其最大值时，因此，启动MDI也只是在病人的肺已经被充满了一半时发生。

曾有人提出过具有一与MDI或DPI相连的分隔器室或保存室。当MDI被启动时，从呼吸器以高速度引发出某一剂量的药物。如果病人直接吸入该剂量的药物，由于吸入速度较高，大部分剂量的药物被打在咽喉的背部。而许多药物未到达该药物要针对治疗的肺部。在有些情况下，少于一半剂量的药物留在肺里。儿童直接吸入药物的具体问题是，由于儿童的肺的容积较小，因此不能将放出的全部剂量的药物吸入。保存室设置在MDI与病人之间。药物被喷到该保存室中，在病人从该保存室吸入前药物就放在此室内。分隔器室吸收从MDI引发的药物的高速度而起到一“缓冲”室的作用。然后，由病人以一低得多的速度吸入。这样，将打在咽喉背部的药物量减少百分之八十以上，使留在肺部的量可增加一倍。

另外，保存室的使用意味着当药物已经被引发到保存室中后，病人就不再需要协调药物的引发与其吸气之间的关系。

上述提出的东西有些缺点。尽管不可能做到担保一给定量的药物实际上确已深入到病人的肺部，但仍希望确保给的药物量尽量准确，使对病人的治疗完全有效。

在过去，某一剂量的药物被喷到一保存室内，从该保存室病人重复吸气直到断定全部剂量的药物被吸入时。这样的对被病人实际吸入的药物剂量的估计量是准确的。首先，随着病人的吸气，较多的空气被吸入到该保存室内，以取代被吸的空气。这使保存室内的药物被稀释。所以，即使当一病人吸气两到三次，药物仍留在该保存室内。其次，喷入到保存室中的药物在这期间逐渐掉在保存室的壁和底部。这部分是由于重力造成的，部分是由于药物上和保存室中的静电荷的缘故。因此，在吸气期间，许多药物并没有被送给病人，而不论病人吸气次数多少。

本发明的目的在于，减少上述和其他的缺点，特别是要精确地确定被病人吸入的药物量。

本发明的保护范围是由所附的权利要求所限定的。

现在结合一些附图通过实例来描述本发明的诸实施例。其中的附图为：

图1和2表示本发明的第一实施例；

图3以曲线图方式表示出药物的浓度是如何变化的；

图4用曲线图形式表示在吸入药物时稀释因素的变化；

图5是表示通过传感器的流量的曲线图；

图6和7表示本发明的第二实施例；

图8、9和10是表示第二实施例的特征的曲线图；

图11和12表示本发明的第三实施例；

图13表示本发明的第四实施例；

图14是表示由传感器探测到的空气或气体流量的曲线图；

图15表示了一计算供给病人的药物剂量用的处理器线路图；以及

图16表示本发明的又一包括控制系统的实施例。

先看图1。一保存室1包括一入口2，通过该入口液体药物从多剂量呼吸器(MDI)3通入该保存室。MDI3以液滴团(a cloud of dropplet)形式释放出液体药物。在MDI3与保存室1之间设有一传感器4，它探测MDI3的每次启动。该传感器4还探测空气或其他气体通过入口2进入该保存室1的流动速度。

该保存室还包括一连接有一口罩6的出口5。病人从口罩6吸入充满了来自保存室1的药物的空气或气体。这使更多的空气或气体经过入口2被抽入该保存室1。空气通过入口的流速由传感器4探测。在出口5与口罩6之间设有一单向阀7，这样，病人只能从保存室1吸入而不能呼出到该保存室内。在病人呼气前必须挪开口罩6。

看图2。在口罩6内设有一第二单向阀8，通过该阀可将呼出的空气排到环境空气里。

一旦药物被释放到保存室中，首先，由于重力和保存室壁与药物之间的静电力的缘故，药物的浓度将随着药物掉在保存室的壁和底部上使药物沉积而降低。其次，由于空气进入保存室取代了被病人吸入的空气而造成稀释，也使浓度降低。

为了确定实际供给病人的药物的剂量，必须进行计算。要作这些计算，先要了解下面一些情信息：

(A)在保存室1中的药物的浓度(如图3所示)。该浓度值取决于将药物释放到保存室中用的MDI在这期间的启动次数以及自有了药物沉积起在药物向保存室的释放与病人吸气之间的时间量；以及

(B)稀释因素，即由于不含药物的空气或气体进入保存室1，所以，当病人每吸一次保存室1里的药物浓度就被降低一次。这种稀释情况表示在图4。

根据这些信息，可监控病人收到的药物剂量，当供给病人的药物量是所需量，有一装置会发出显示信号，该信号可见或可听到的。

看图5，它表示探测到的通过保存室1的入口2的流动方式。当MDI启动后就开始对病人的治疗，自此探测病人的吸气情况。要探测吸气速率，使可作计算以确定在何时达到了所需的剂量。然后指出该时间点。

现在结合图2所示的实施例描述对给病人的剂量的计算。病人先将MDI3连接于入口2。然后启动MDI3以将一团(a cloud of)药物通过传感器4释放到保存室1中。可为一麦克风或压力探测器的传感器4探测药物向保存室1的输入，并发出一信号。一数据处理器(未图示)接收来自传感器4的信号并启动-计时器(未图示)。接着，病人将口罩6带上并吸气。保存室1里的空气和药物从保存室通过出口5和口罩被吸入。与此同时，空气通过入口2进入保存室1以取代吸入的空气，从而引起稀释。数据处理器以通常为每秒一百次的频繁的时间间隔计算出供给病人的药物量。在每一这样选用的时间周期里，计算保存室1中的药物浓度以计及在这期间药物在保存室1的壁上的沉积以及进入保存室1、不带任何药物的空气的稀释作用。一储存器包含一数据查阅台，用来指出在药物送入后的某一时刻根据药物的沉积速度在保存室中的药物的浓度。该储存器还包括有一数据查阅台，用来示出在输入一设定量的空气后在保存室药物的浓度。所以，在选用的时间里计算出保存室1中的药物浓度。然后，可这样计算出吸入的药物剂量，即将在选用的时间周期内被传感器测得的空气量，乘以在那选用的时间周期内保存室内的药物浓度所得到的积即是。此后，将在这一选用的时间周期内计算的剂量与在前面一些选用的时间周期内计算所得的剂量相加。一旦该累积的总剂量到达一预定值，就会向病人显示出已给予了全部剂量的药物了。这种显示可用一光或声音信号。病人在吸入预定剂量之前需要吸几口气。由于单向阀8能将呼出的气排到环境大气中，病人就可通过口罩在每两次吸气之间来呼气。

微处理器还必须计算MDI的启动或引发次数，以便计算保存室1中的最初的药物浓度。在本实施例中用的计算装置类似于将在本说明书的后面要结合图15和16描述的那些装置。但是，在本实施例中，除了应考虑由于药物的沉积造成的浓度的降低，还要考虑稀释的影响。

现在来看图6。该图表示的另一装置是结合干粉呼吸器(DPI)工作的。DPI通常是由病人的吸气气流启动的。他们不适应于吸气气流很低的病人，因为DPI未必能被可靠地触发起来。干粉呼吸器释放出由病人吸入他们的肺中的呈细粉状的药物。和传统的MDI一样，传统的DPI的缺点是多数已给定剂量的药物打击在病人咽喉部的背面。根据图6，一保存室1包括一第一入口9，它用来为该保存室1加负荷和清除负荷的。该保存室1还包括一在室1内可移动的活塞10。当该活塞10向后拉时，经过第一口9将空气或气体吸入保存室1内，而截留在活塞后面的空气通过一第二口11放走。

该保存室1包括一单向阀12，该阀只在活塞10向后拉足时才与和药物一起加入的气体或空气连通。该单向阀12使空气只能流入缓冲室。

在使用时，将活塞10向后拉以使空气或气体经过第一口9吸入该保存室1中。空气或气体在到达第一口9前先通过一用于将药物释放到空气或气体中的干粉吸入器13和一传感器4。一旦活塞10向后拉足，它就使该单向阀12外露。活塞10就在那一位置被引发。然后，病人挪开DPI13而换上一口罩6(如图7所示)。然后，病人从口罩6吸气，随同药物加入的空气或气体经过口9、传感器4和口罩6从保存室被吸入。传感器4探测该空气流(如图10所示)环境空气经过单向阀12进入缓冲室1，以便替换正被吸入的空气或气体。

还可作计算以精确地测量何时药物已加到一给定剂量。另外，必须了解保存室1中的药物的浓度(如图8所示)，因为在这期间发生有药物的沉积。还必须了解在吸气期间的稀释因素(如图9所示)。如结合图2所描述的，从传感器4的输出能计算这些内容。

一旦供给了准确的剂量，就发出指示。

图11和12表示了另一实施例。在该实施例中，当病人吸气时活塞10返回而越过保存室1。在保存室里没有如前面实施例那样的单向阀12。在吸气和后来的保存室1的腾空过程中，该活塞只能沿着腾空保存室1的方向移动从而防止稀释。为使病人可呼气，在口罩6内设置一单向阀14。

这一实施例的另一优点在于，消除了稀释因素，并使剂量计算更简单、快捷和准确。无空气进入该保存室1以替换正被吸入的空气或气体，这是因为该活塞移动而替换已被吸入的空气。

现在结合图11和12所示的实施例描述对供给病人的剂量的计算。病人首先将DPI13连到口19上。向后拉动活塞10使空气经DPI13和口9被吸入到保存室1中。可为一麦克风或一压力探测器的传感器4探测着药物向保存室1的输入，并且产生一信号。一数据处理器(未图示)接收来自传感器4的信号，并启动一计时器(未图示)。病人然后从口9挪掉DPI并换上一口罩(图12)。病人通过该口罩吸气，空气流流过传感器4。数据处理器非常频繁地对送给病人的药物剂量进行计算，通常每百分之一秒计算一次。在保存室1内的药物浓度得以连续地计算，并考虑在这期间药物在保存室1的壁上的沉积。一储存器包括有一数据查阅台，用来示出在输入药物后的某一时刻在保存室1中的药物的浓度。然后，可这样计算出吸入药物的剂量，即将被传感器测得的空气量，乘以药物浓度所得到的积即是。然后，将在这百分之一秒的选用时间周期内计算的剂量与在前面一些选用时间周期内计算所得的剂量相加。一旦该累积的总剂量达到一预定值，就会向病人显示出已给予了全部剂量的药物。这种显示可用一灯光或声音信号。

图15是包括一由一电源34供电的处理器25的处理器系统的原理图。传感器4将诸信号通过一放大器32送给该处理器25以指明是何时将药物送入保存室1中的以及病人吸气的速率。该处理器25是在一程序29、一包含资料查阅器31的储存器30和一钟表27的基础上计算供给病人的药物剂量。一旦该处理器计算出已达到预定的供给剂量时，就通过数据输出33输出一信号。

现在看图13和14。整个系统是由活塞10的移动所控制的。没有用到阀门，但是口罩包括两个入口，一个通大气，另一个通保存室1。传感器4探测在何时病人正呼气和吸气。当病人吸气时活塞10自动向前移动，使该病人可从保存室1吸入含有药物的空气或气体。正如前面的几个实施例，当病人收到正确剂量的药物时要发出一可听或看的提醒信号。

在这一实施例中，一旦将活塞拉出而使保存室1中充满了药物和空气，可用偏压装置来偏置该活塞，从而将空气和药物推出保存室1，另有锁定装置用来固定活塞。传感器4是一种感测病人吸气的发生用的传感器，一旦传感器4探测到病人停止了吸气，在锁定装置固定活塞之前，微处理器25释放锁定装置使活塞移动通过保存室1，以便分配足够的空气和药物以满足于病人吸入。当病人呼气时，呼出的气体通过口罩上的单向阀14排走。吸气过程将重复进行直到微处理器确定病人已接收了预定剂量的药物，此时病人将被提醒，而锁定装置牢靠地固定住活塞使不再能从保存室1吸到药物。

在如图16所示的再一实施例中，一活塞10可移动通过一保存室1，该保存室1具有一口9，当活塞10被拉时能经过此口9从一DPI抽吸到空气或药物。病人拉一根连杆20就可拉出活塞10。该连杆20上带齿，一电磁棘爪21设置在保存室1之外表上以与带齿的连杆20相啮合而锁定活塞10。另有一随意的弹簧22围绕着连杆20并设置在活塞10与保存室1的一端之间，该弹簧偏压于活塞10以从保存室1排走气体和药物。另外，还包括一剂量板35，用来指示已经供给的按规定的剂量。本实施例的操作大体上与图11、12和15所示的相同，其中的给予病人的剂量是始终受监控的。处理器25使用来自传感器4的信号、来自一定时器27的时间信号、关于预定剂量的数据和数据查阅台上的关于药物浓度是如何随时间变化的资料。随着计算的给予病人的剂量的增加，剂量板35上的诸发光二极管中与给定的预定剂量的比例相应处的管子就发光，此时新发光二极管在25％、50％、75％和100％各处均分别会发光。另外，当供给了全部的预定剂量的药物时，微处理器25驱动电磁棘爪21以啮合于带齿的连杆20而锁定活塞10。这样，就可防止再有药物被送给病人。微处理器系统还包括一顺性数据储存器(compliance data memory)36，用来记录日期、时间和输出的剂量，这些数据接着可由医生来分析。

上面提到的数据查阅台能提供关于药物的浓度是如何随时间降低的，以及药物的浓度是如何被因已知量的吸气引起的稀释所降低的资料。查阅台里的数据必须靠试验积累。例如，当收集到关于药物浓度随时间而降低的数据时，一已知量的药物送入保存室1，而保存室1中的空气经过一定时间后被排入一过滤纸。然后对被排出的药物称重。要按不同的时间周期重复做此试验以建立必要的数据。浓度随时间的变化曲线对于不同的药物可能是不同的。因此，装置必须有其设计好的正确的分布曲线图。

通过将一已知量的药物输入到保存室中，再替换一些空气以稀释药物浓度，然后将空气和药物排入一过滤纸，就能收集到关于药物浓度因稀释而降低的数据。然后就可画出一条曲线。

通常，保存室1的容积一般是100-500毫升，而传感器4可以是压力型的，如一种气动的，或紊流-探测型，如一麦克风。

Claims (23)

1.一种将病人用的流体药物加入吸用的气体，并计算送给病人的剂量的器械包括：

一保存室，用来在被病人吸入前暂时保存药物和气体；

将一定量的药物送入保存室用的装置；

一传感器，用来感测药物向保存室的输入；

探测装置，用来探测病人从保存室吸入的气体的流速；以及

计算装置，它可操作地连接于传感器和探测装置，用来根据下述数据计算被病人吸收的药物量：释放到保存室中的预定的药物量；保存室的预置的容积；从感测到药物的输入时起过去的时间；以及，被探测到的、从保存室吸入的气体的流速；

通过对至少一部分是由于药物在保存室内的沉积而造成的保存室内的药物浓度的降低期间的保存室内的基于时间的药物浓度的估计，以及，对在吸气期间被病人吸收的气体量和从感测到药物的输入到病人吸气所经过的时间的测定，就能作上述计算。

2.一种将病人用的流体药物加入吸用的气体，并计算送给病人的剂量的器械包括：

一保存室，用来在被病人吸入前保存药物和气体；

将一定量的药物送入保存室用的装置；

一传感器，用来感测药物向保存室的输入；

探测装置，用来探测病人从保存室吸入的气体的流速；以及

计算装置，它可操作地连接于传感器和探测装置，用来计算被病人吸收的药物量，该计算装置包括：

一计时装置，用来指示自传感器感测到药物输入保存室时起过去的时间；

提供紧接着向保存室输入药物之时的保持室内的最初药物浓度的装置；

测定在病人吸气期间保存室内的药物浓度的装置，药物浓度随时间的降低至少一部分是由于药物在保存室内的沉积而造成，该测定是根据由提供最初浓度的装置提供的最初浓度以及根据自感测器感测到药物输入保存室时起过去的时间而进行的；以及

测定由病人吸收的药物量用的装置，该测定是通过下述方法进行的：先对由探测装置探测到的流速进行积分来计算被病人从保存室吸入的气体量，然后，求得上述计算的气体量与在由测定药物浓度的装置测定的那一时间的保存室内的药物浓度之积。

3.如权利要求1或2所述的器械，其特征在于，还包括一储存器，用来存放一查阅图表，该图表表示在这期间保存室内药物浓度的降低情况。

4.如权利要求3所述的器械，其特征在于，测定在吸气期间保存室内的药物浓度用的装置的测定工作也根据储存器内的查阅图表进行。

5.如权利要求2、3或4中任一项所述的器械，其特征在于，提供紧接着向保存室输入药物之时的保持室内的最初药物浓度用的装置，根据预定量的输入保存室的药物浓度和保存室的预定容积测定所述的最初浓度。

6.如上述诸权利要求中任一项所述的器械，其特征在于，保存室包括一入口，该入口可在病人吸气而从保存室抽出气体，从而造成因稀释而使保存室内药物浓度的降低时使气体进入保存室。

7.如权利要求6所述的器械，其特征在于，测定在吸气期间保存室内的药物浓度用的装置的测定工作也根据前面被病人吸入的气体量进行。

8.如权利要求6或7所述的器械，其特征在于，还包括一储存器，用来存放一查阅图表，该图表表示保存室内药物浓度随被吸入的空气量而降低的情况。

9.如权利要求1至5中任一项所述的器械，其特征在于，保存室包括一活塞，在吸气时用它减少保存室中的气体量，从而防止被稀释。

10.如权利要求9所述的器械，其特征在于，还包括锁定活塞用的装置。

11.如权利要求9或10所述的器械，其特征在于，活塞可在保存室内移动以将气体和药物吸入保存室。

12.如上述诸权利要求中任一项所述的器械，其特征在于，还包括一在保存室内的口，通过该口由所述释放装置将一定量的药物送入保存室中，并且，通过该口病人吸入气体。

13.如权利要求10至12中任一项所述的器械，其特征在于，活塞锁定装置在提供了测得的剂量时锁住活塞。

14.如权利要求1所述的器械，其特征在于，还包括指示已提供了测得的剂量用的装置。

15.如上述诸权利要求中任一项所述的器械，其特征在于，药物呈一液滴团。

16.如上述诸权利要求中任一项所述的器械，其特征在于，药物是一团干粉颗粒。

17.如上述诸权利要求中任一项所述的器械，其特征在于，保存室包括一口，通过该口保存室里的气体被吸走，并且，通过该口药物释放到保存室中。

18.如上述诸权利要求中任一项所述的器械，其特征在于，用来感测药物向保存室的输入用的传感器和用来探测病人从保存室吸入的气体的流速用的探测装置是由一单个传感器组成的。

19.如权利要求18所述的器械，其特征在于，单个传感器设置在保存室的口处。

20.一种将病人用的流体药物加入吸用的气体，并计算送给病人的剂量的器械包括：

一保存室，用来在被病人吸入前暂时保存药物和气体；

将一定量的药物送入保存室用的装置；

一传感器，用来感测药物向保存室的输入；

探测装置，用来探测病人从保存室吸入的气体的流速；以及

计算装置，它可操作地连接于传感器和探测装置，用来根据下述数据计算被病人吸收的药物量：释放到保存室中的预定的药物量；保存室的预置的容积；从感测到药物的输入时起过去的时间；以及，被探测到的、从保存室吸入的气体的流速；

通过对在至少一部分是由于药物在保存室内被稀释而造成的保存室内的所述浓度的降低期间，根据探测到的被吸入的量所作的保存室内的药物浓度的估计，以及对在吸气期间被病人吸收的气体量的测定，就能作上述计算。

21.一种将病人用的流体药物加入吸用的气体，并计算送给病人的剂量的器械包括：

一保存室，用来在被病人吸入前保存药物和气体；

将一定量的药物送入保存室用的装置；

一传感器，用来感测药物向保存室的输入；

探测装置，用来探测病人从保存室吸入的气体的流速；以及

计算装置，它可操作地连接于传感器和探测装置，用来计算被病人吸收的药物量，该计算装置包括：

一计时装置，用来指示自传感器感测到药物输入保存室时起过去的时间；

提供紧接着向保存室输入药物之时的保持室内的最初药物浓度用的装置；

测定在病人吸气期间保存室内的药物浓度的装置，药物浓度随被吸的气体量的降低至少一部分是由于药物在保存室内被稀释而造成的，该测定是根据由提供最初浓度的装置提供的最初浓度以及自感测器感测到药物输入保存室时起、从由探测器测得的气体流速而计算所得的吸入的气体量而进行的；以及

测定由病人吸收的药物量用的装置，该测定是通过下述方法进行的：先对由探测装置探测到的流速进行积分来计算被病人从保存室吸入的气体量，然后，求得上述计算的气体量与在由测定药物浓度的装置测定的那一时间的保存室内的药物浓度之积。

22.一种使用一器械将病人用的被测剂量的流体药物加入吸用的气体的方法，该器械包括：

一保存室，用来在被病人吸入前保存药物和气体；

将一定量的药物送入保存室用的装置；

一传感器，用来感测药物向保存室的输人；

探测装置，用来探测病人从保存室吸入的气体的流速；以及

计算装置，它可操作地连接于传感器和探测装置，用来计算被病人吸收的药物量；

该方法包括下列步骤：

感测药物输入保存室的时刻，该感测由传感器探测；

监控从探测到药物的输入之时起经过的时间，该监控由计算装置进行；

测定在病人吸气期间保存室内的药物浓度，药物浓度随时间的降低至少一部分是由于药物在保存室内的沉积而造成的，该测定是根据提供的最初浓度以及从感测器感测到从药物输入保存室时起经过的时间；

测定由病人吸收的药物量，该测定是通过下述方法进行的：先对由探测装置探测到的流速进行积分计算，再计算被病人从保存室吸入的气体量，然后，求得上述计算的气体量与在那一时间测得的保存室内的药物浓度之积。

23.一种将病人用的流体药物加入吸用的气体，并计算送给病人的剂量的方法包括如下步骤：

感测一定量的药物输入保存室的时刻；

探测病人从保存室吸入的气体的流速；

监控从探测到药物的输入之时起经过的时间；

测定在病人吸气期间保存室内的药物浓度，药物浓度随时间的降低至少一部分是由于药物在保存室内的沉积而造成的，该测定是根据紧接着药物输入保存室之时的预定的保存室内的最初药物浓度以及从感测器感测到药物输入保存室时起经过的时间；

计算由病人吸收的药物量，该计算是通过下述方法进行的：先对探测的流速进行积分计算，再计算被病人从保存室吸入的气体量，然后，求得上述计算的吸入气体量与在那一时间测得的保存室内的药物浓度之积。

Images