用于控制吸入器剂量的系统和方法与流程

用于控制吸入器剂量的系统和方法
1.优先权
2.本技术要求于2019年6月28日提交的美国临时申请第62/868,300号的权益，其通过引用整体并入
技术领域
3.本公开总体上涉及吸入器，并且更具体地涉及根据剂量的有效性调节剂量的吸入器系统。


背景技术：

4.目前，许多患有疾病的患者被提供吸入器以提供药物剂量。例如，哮喘病人可被提供刺激物以帮助粘液和减轻炎症来清理呼吸通道。因此，当患者经历哮喘恶化时，患者可以将吸入器放在他们的嘴前面并激活吸入器喷雾，将一定剂量的药物递送到肺中以缓解症状。
5.已知的用于吸入药物的吸入器具有至少部分地限定从空气入口延伸通过吸入器到出口的流动通道的壳体。加压计量剂量罐容纳在壳体中。所述罐包括阀杆和计量阀，所述计量阀布置成座置在形成于所述壳体上的阀杆块中，并且所述罐的主罐体可相对于所述壳体和阀杆移动，以便操作所述计量阀并通过所述阀杆块将计量剂量的推进剂和活性药物喷射到所述流动通道中。通过压下该罐，当用户在该壳体的吸嘴上进行抽吸时，空气可以在该罐与该壳体的内壁之间被吸入该壳体中并且可以沿着该罐朝向该出口流动。这种类型的吸入器通常工作良好，但是一些用户可能发现难以协调用于吸入的向内呼吸与罐的喷射，并且如果罐相对于吸入呼吸过早或过晚地喷射，则可能不能实现最佳吸入。
6.另一种吸入器是干粉吸入器，其从单次使用的胶囊中分配药物。在这种吸入器中，用户将胶囊装入吸入器中。吸入器具有用户可将其放入口中的吸嘴。然后，用户激活机械按钮，该按钮使胶囊穿孔。当通过空气通道通过空气通道并在吸入器内涡旋时，药物从被刺穿的胶囊释放。然后用户吸入药物。然而，这种类型的吸入器还具有用户不能协调他们的呼吸的缺点，因此妨碍了最佳的吸入。如果用户的吸入太弱，装置可能不能雾化全剂量的药物。因此，如果用户具有有限的肺容量和/或肺功能，则呼吸致动的吸入器递送适当剂量的药物的能力可能受到损害。
7.射流式喷雾器可以使用户能够使用他们的正常呼吸模式接收药物，并且因此可以在不需要任何有力的吸入的情况下递送药物。然而，射流式喷雾器通常效率低。该装置可以雾化比单次吸气动作过程中吸入的药物更多的药物。这样，在用户呼吸模式的呼气循环期间，雾化药物的相当大的部分可能丢失。
8.因此，目前的吸入器的药物递送效率低。如果患者的技术较差，则大部分充气药物最终留在患者口腔内，因此大部分药物不被递送。类似地，如果药物在吸入-呼出循环中的不正确时刻释放，则药物将不会到达需要起作用的肺部部分。
9.目前的吸入器也不允许吸入器剂量的调节。因此，剂量是固定的，并且不能根据诸
如患者生理学(大小、体重、性别等)、肺病类型和疾病进展阶段的因素进行微调。当前的吸入器也不具有关于药物有效性的任何反馈，因此不可能测量吸入器剂量的有效性，或者药物是否具有期望的生理效应，或者甚至患者是否正确地使用吸入器。某些先进的吸入器可以提供泵已经被激活的一些电子指示器，并且因此可以在吸入器已经被激活时向诸如医师或支付者的感兴趣的当事人报告。
10.因此，当前最先进的吸入器系统允许医师和/或支付者仅确定吸入药物上的泵已经被激活。可以推断患者正确使用吸入器。然而，这样的系统不允许用于确定药物是否具有任何有效性的任何装置。因此，药物可能已经被递送到空气中，或者罐可能是空的，或者患者的技术可能已经很差，没有药物到达肺的期望部分。这防止了对患者健康的实时直接远程干预。目前，干预不能发生直到患者拜访他们的医师(可能是数月后)，或当他们向医院呈现健康恶化时，因为药物已经无效。这可能对患者的状况造成更长期的损害，并且对健康系统来说是昂贵的。
11.需要一种吸入器，其基于来自患者的感测生理参数收集关于剂量有效性的数据。还需要一种吸入器，其允许基于药物的有效性调节剂量。还需要一种吸入器，其允许反馈关于患者是否正确地使用该吸入器。


技术实现要素：

12.一个公开的示例是包括用于保持药物容器的致动器的吸入器。该吸入器包括可操作以从药物容器中充气获得给药剂量的剂量机构。剂量机构向用户提供充气获得的给药剂量。传感器接口与生理传感器通信。生理传感器附接到用户以感测对给药剂量的生理响应并将生理数据发送到传感器接口。控制器联接到传感器接口，以对应于充气获得的给药剂量被递送到用户的时间从用户收集感测的生理数据。
13.示例吸入器的另一实现是其中控制器可操作以基于生理数据确定给药剂量的有效性的实施例。另一种实现是，控制器可操作以响应剂量的有效性而经由剂量机构改变充气获得的给药剂量的体积。另一种实现是吸入器包括压力传感器。控制器根据相对于充气获得的给药剂量的供应的压力传感器的输出来确定用户吸入点的出现。另一种实现是其中控制器可操作以控制剂量机构在吸入点向用户提供充气获得的给药剂量。另一种实现是生理传感器是氧传感器。控制器可操作以基于传感器的输出检测用户的氧合，并基于用户的氧合水平确定给药剂量的有效性。另一种实现是其中生理传感器是心率传感器。控制器可操作以基于传感器的输出检测用户的心率，并基于用户的心率确定给药剂量的有效性。另一种实现是其中生理传感器是二氧化碳传感器。控制器可操作以基于传感器的输出检测用户的呼吸，并可操作以基于用户呼吸的二氧化碳确定给药剂量的有效性。另一种实现是其中控制器可操作来确定与用户呼吸相关联的数据。控制器可操作以基于与用户呼吸相关的数据来分析给药剂量的有效性。另一种实现是其中控制器可操作以通过比较从数据导出的呼吸形状和指示剂量技术的规则来确定由用户施加的技术在激活所述吸入器中的有效性。另一实现是其中与用户相关联的移动计算装置接收通信以基于该技术的有效性改善该技术。另一种实现是其中吸入器包括收发器以将收集的数据传输到外部装置。收发器接收控制数据，用于调节泵以响应于对收集的数据的分析而改变由泵提供的充气获得的给药剂量的体积。另一种实现是其中外部装置是与用户相关联的移动计算装置。外部装置执行应用
来分析所收集的数据以确定控制数据。另一种实现是其中生理传感器可操作以在剂量机构提供药物剂量时增加采样率。另一种实现是其中剂量机构是泵。另一种实现是其中药物容器是单剂量胶囊或多剂量罐中的一种。
14.另一个公开的示例是基于吸入器的数据收集系统。该系统包括联接到用户的生理传感器和可与药物容器配合的吸入器。该吸入器包括可操作以从药物容器中充气获得给药剂量的剂量机构。剂量机构向用户提供充气获得的给药剂量。传感器接口联接到生理传感器以感测对给药剂量的响应。该吸入器包括控制器和收发器，该控制器用于从用户收集对应于充气获得的给药剂量递送到用户的时间的生理数据。数据服务器从收发器接收收集的生理数据。分析模块可操作以基于所收集的生理数据确定给药剂量的有效性。
15.示例数据收集系统的另一实现是这样的实施例，其中分析模块可操作以向收发器发送控制数据，以响应剂量的有效性而改变来自泵的充气获得的给药剂量的量。另一种实现是其中分析模块可操作以响应于所述给药剂量的有效性来确定充气获得的给药剂量的频次的变化。另一种实现是其中控制器可操作以根据传感器的输出确定用户的吸入点的出现，并且控制器将充气获得的给药剂量的供应定时时间与吸入点相关联。另一实现是其中分析模块可操作以通过比较吸入点和指示吸入器技术的规则来确定用户在激活吸入器时所应用的技术的有效性。另一种实现是其中分析模块可操作地向用户发送通信以基于吸入器技术的有效性来改善吸入器技术。另一种实现是其中生理传感器是氧传感器，并且其中分析模块可操作以基于传感器的输出来检测用户中的氧合。另一实现是其中生理传感器是心率传感器，并且其中分析模块可操作以基于传感器的输出来检测用户的心率。另一种实现是其中生理传感器是二氧化碳传感器，并且其中分析模块可操作以基于传感器的输出来检测用户的呼吸。另一实现是其中分析模块可操作以确定与用户呼吸相关联的数据，并且其中分析模块可操作以基于与用户呼吸相关联的数据来分析给药剂量的有效性。
16.另一个公开的示例是用于安装在吸入器上的剂量控制单元。该吸入器具有保持含有药物的药物容器的致动器，以及联接到药物容器以从药物容器中充气获得给药剂量的剂量机构。剂量机构向用户提供充气获得的给药剂量。剂量控制单元包括将控制器单元附接到吸入器的接口。剂量传感器检测进行充气获得所述给药剂量的剂量机构。传感器接口与附接到吸入器用户的生理传感器通信。控制器联接到剂量传感器和传感器接口。控制器可操作地从用户收集对应于充气获得的给药剂量递送给用户的时间的生理数据。时间由剂量传感器确定。
17.示例剂量控制单元的另一实现是其中控制器可操作以基于传感器输出确定给药剂量的有效性的实施例。另一种实现是其中控制器可操作以通过响应于所述给药剂量的有效性控制剂量机构来改变充气获得的给药剂量的体积。另一种实现是其中剂量控制单元包括压力传感器，其中控制器可操作以根据相对于充气获得的给药剂量的供应的压力传感器的输出来确定用户的吸入点的出现，并且控制器还控制剂量机构以在吸入点处向用户提供充气获得的给药剂量。另一种实现是其中生理传感器是氧传感器，并且其中控制器可操作以基于传感器的输出来检测用户的氧合，并且可操作以基于用户的氧合水平来确定给药剂量的有效性。另一种实现是其中生理传感器是心率传感器，并且其中控制器可操作以基于传感器的输出来检测用户的心率，并且可操作以基于用户的心率来确定给药剂量的有效性。另一种实现是其中生理传感器是二氧化碳传感器，并且其中控制器可操作以基于传感
器的输出来检测用户的呼吸，并且可操作以基于用户呼吸中的二氧化碳来确定给药剂量的有效性。另一种实现是其中控制器可操作以确定与用户呼吸相关的数据，控制器可操作以基于与用户呼吸相关联的数据来分析给药剂量的有效性。另一种实现是其中控制器可操作以通过比较从数据导出的呼吸形状和指示吸入器技术的规则来确定由用户施加的技术在激活所述吸入器中的有效性。另一种实现是其中剂量控制单元包括收发器，该收发器将收集到的数据发送到外部装置，并且接收用于控制器的控制数据，该控制器响应于对收集到的数据的分析来调节泵以改变由泵提供的充气获得的给药剂量的体积。另一实现是其中外部装置是与用户相关联的移动计算装置，并且其中外部装置执行应用以分析所收集的数据来确定控制数据。另一实现是其中外部装置是数据服务器，并且其中外部装置执行应用以分析所收集的数据来确定控制数据。
18.另一个公开的示例是测量由吸入器喷射的药物剂量的效果的方法。该吸入器具有保持含有药物的药物容器的致动器和联接到药物容器以从药物容器中充气获得给药剂量的剂量机构。剂量机构向用户提供充气获得的给药剂量。剂量机构向用户提供充气获得的给药剂量的时间通过与剂量传感器联接的控制器确定。经由附接到用户的生理传感器来测量用户的生理数据。收集生理数据并将其与充气获得的给药剂量相关联。基于所收集的生理数据确定给药剂量的有效性。
19.示例方法的另一实现是其中生理传感器是氧传感器，并且其中有效性的确定基于用户中的氧合水平的实施例。另一种实现是其中生理传感器是心率传感器，并且其中有效性的确定基于用户的心率。另一种实现是其中生理传感器是二氧化碳传感器，并且其中有效性的确定基于用户呼吸的二氧化碳。另一种实现是其中由控制器执行有效性的确定。另一种实现是其中由来自吸入器的外部装置执行有效性的确定。另一种实现是包括指令的计算机程序产品，其当由计算机执行时，所述指令使计算机执行上述方法。另一实现是其中计算机程序产品是非瞬态计算机可读介质。
20.另一个公开的示例是使用吸入器调节用户技术的方法。该吸入器具有保持含有药物的药物容器的致动器和联接到药物容器以从药物容器中充气获得给药剂量的剂量机构。剂量机构向用户提供充气获得的给药剂量。剂量机构向用户提供充气获得的给药剂量的时间通过与剂量传感器联接的控制器确定。通过与用户相关联的传感器来测量用户的呼吸数据。收集呼吸数据并将其与剂量机构提供充气获得的给药剂量的时间相关联。基于相关的呼吸数据和剂量机构提供充气获得的给药剂量的时间，提供使用吸入器的用户的有效性的评估。
21.示例方法的另一实现是其中传感器是压力传感器并且呼吸数据与压力传感器的输出相关联的实施例。另一种实现是其中传感器是二氧化碳传感器，并且其中呼吸数据与检测到的用户的二氧化碳相关联。另一种实现是其中由控制器执行有效性的确定。另一种实现是其中由来自吸入器的外部装置执行有效性的确定。另一种实现是包括指令的计算机程序产品，其当由计算机执行时，所述指令使计算机执行上述方法。另一实现是其中计算机程序产品是非瞬态计算机可读介质。
22.另一种公开的方法是监测由吸入器施用的药物的有效性的方法。吸入器具有保持含有药物的药物罐的致动器和联接到药物罐以从药物罐中充气获得给药剂量的剂量机构。剂量机构向用户提供充气获得的给药剂量。剂量机构向用户提供充气获得的给药剂量的时
间通过控制器确定。经由与用户相关联的生理传感器来测量用户的生理数据。收集生理数据并将其与充气获得的给药剂量相关联。基于所收集的生理数据确定给药剂量的有效性。
23.另一种实现是包括指令的计算机程序产品，其当由计算机执行时，所述指令使计算机执行上述方法。另一实现是其中计算机程序产品是非瞬态计算机可读介质。
24.以上概述并不旨在表示本公开的每个实施例或每个方面。相反，前述发明内容仅提供本文所阐述的一些新颖方面和特征的示例。当结合附图和所附权利要求考虑时，通过以下对用于实现本发明的代表性实施例和模式的详细描述，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
25.从以下结合附图对示例性实施例的描述中将更好地理解本公开，在附图中：
26.图1a是的基于示例吸入器的系统的侧视图，该系统包括生理传感器以评估药物剂量的有效性；
27.图1b是图1a中吸入器的前视图；
28.图2是图1a中的吸入器和传感器的控制器的框图；
29.图3是处理来自图1a中吸入器的数据并提供剂量控制和技术分析的算法的流程图；
30.图4是支持图1a中的吸入器系统的健康护理系统的框图；并且
31.图5a是可用于使用图1a中的系统确定药物剂量的有效性的呼吸频率的图；
32.图5b是可用于确定药物剂量有效性的心脏和呼吸速率的条形图；并且
33.图5c是可用于确定药物剂量有效性的呼吸形状图。
34.本公开容许各种修改和替代形式。在附图中以示例的方式示出了一些代表性实施例，并且将在此对其进行详细描述。然而，应当理解，本发明不限于所公开的特定形式。相反，本公开将覆盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替换。
具体实施方式
35.本发明可以以许多不同的形式实施。在附图中示出了代表性实施例，并且在此将对其进行详细描述。本公开内容是本公开内容的原理的示例或说明，并且不旨在将本公开内容的广泛方面限制于所说明的实施例。在此程度上，例如在摘要、发明内容和详细描述部分中公开但未在权利要求书中明确阐述的要素和限制不应以暗示、推断或其它方式单独或共同并入权利要求书中。出于本详细描述的目的，除非明确放弃，否则单数包括复数，反之亦然；词语“包括”是指“包括但不限于”。此外，例如“约”、“几乎”、“基本上”、“近似”等近似词在本文中可用于表示例如“在”、“接近”或“几乎在”或“在3-5％内”或“在可接受的制造公差内”或其任何逻辑组合。
36.本公开涉及一种智能吸入器系统，该智能吸入器系统允许根据单独的用户反馈来施用有效的剂量。气雾剂药物递送系统与测量患者对该药物的生理响应的佩戴式传感器组合。药物递送系统跟踪药物的时间、频次和剂量，而佩戴式传感器跟踪i)血液氧合、ii)心率、iii)血液中二氧化碳水平、iv)呼吸频率、v)呼吸形状或vi)呼吸的气体组成中的一个或
一些组合。两者都将该数据传输到控制系统，在该控制系统中对该数据进行分析，并且可以将控制数据提供回递送系统以更有效地施用药物剂量。还可以分析数据以提供关于药物有效性和用户对吸入器的正确操作的诊断信息。
37.可并入下文详述的原理的吸入器和药物的示例包括saba缓解剂，其包括施用特布他林的bricanyl turbuhaler和ventolin吸入器，aiomir自动吸入器或施用沙丁胺醇的asmol吸入器。非甾体预防剂的示例包括施用色甘酸钠的intal吸入器和施用奈多罗米钠的tilade吸入器。ics预防剂的示例包括flixotide吸入器、flixotide accuhaler和施用丙酸氟替卡松的fluticasone cipla吸入器，施用倍氯米松的qvar吸入器或qvar自动吸入器，或施用布地奈德的pulmicort turbuhaler。sama药物的示例是施用异丙托铵的atrovent计量气雾剂。ics/laba组合的示例包括施用布地奈德/福莫特罗的symbicort turbuhaler、symbicort rapihaler或duoresp spiromax，施用丙酸氟替卡松/沙美特罗的seretide mdi、seretide accuhaler或氟替卡松 沙美特罗cipla吸入器，施用丙酸氟替卡松/福莫特罗的flutiform吸入器和施用糠酸氟替卡松/维兰特罗的breo ellipta。laba药物的示例包括施用福莫特罗的oxis turbuhaler、施用沙美特罗的serevent accuhaler和施用茚达特罗的onbrez breezhaler。lama药物的示例包括施用噻托溴铵的spiriva respimat和spiriva handihaler、施用aclidinium的bretaris genuair、施用umeclidinium的incruse ellipta，和施用glycopyrronium的seebri breezhaler。ics/lama/laba的示例是施用糠酸氟替卡松/umeclidinium/维兰特罗的trelegy ellipta。lama/laba组合的示例包括施用噻托溴铵/奥达特罗的spiolto respimat、施用茚达特罗/glycopyrronium的ultibro breezhaler、施用aclidinium/福莫特罗的brimica genuair和施用umeclidinium/维兰特罗的anoro elliptaa。
38.图1a是示例智能吸入器100的侧视图。图1b是示例智能吸入器100的前视图。吸入器100包括半圆柱形致动器110，诸如罐112的剂量容器、喷雾控制器组件114。喷雾控制器组件114包括控制器和其它电子器件以调节来自罐112的剂量并从外部传感器收集生理测量数据。致动器110包括开口端120和吸嘴122。致动器110允许将罐112装载到开口端120。通常，帽(未示出)可以插在吸嘴122上，以在不使用时保护致动器110的内部免受污染物的影响。
39.罐112包括外壳130，外壳130包括封闭端132和在相对端上的致动器喷嘴134。外壳130保持作为药物的气相和液相。具有计量阀的剂量机构例如泵140安装在外壳130的中间。罐112包括联接到膨胀室的计量室。当用户通过按压喷雾控制器组件114将压力施加到封闭端132以压缩罐112时，外壳130相对于计量阀移动，导致泵140上的压力使得充气获得给药剂量并将给药剂量从致动器喷嘴134提供给用户。
40.在该示例中，控制器组件114包括作为圆柱形容器152的一部分的配合套环150。配合套环150与致动器110的开口端配合，并允许与外壳130的封闭端132接触。因此，用户可以向圆柱形容器152的顶部施加压力，以致动罐112中的泵140。因此，仅包括致动器110和罐112的现有吸入器可与控制器组件114配合，以收集数据并通过控制泵140来控制药物剂量的体积，如下所述。控制器组件114包括电子器件，所述电子器件基于来自传感器的输入和当通过压缩罐112施用剂量时的定时数据来收集关于吸入器100的使用的数据。应当理解，其它类型的气雾吸入器可以将控制器组件114的部件集成在吸入器中。
41.如上所述，本公开中解释的原理可应用于其它类型的吸入器，例如使用单剂量胶囊形式的药物容器的干粉吸入器。干粉吸入器中的剂量机构是机械按钮，当激活时，该按钮使胶囊穿孔。当通过空气通道通过空气通道并在吸入器内涡旋时，药物从被刺穿的胶囊释放。然后用户吸入药物。类似的控制器组件可以与吸入器成一体或者是可以与现有的“哑”干粉吸入器配合的模块，以允许收集数据来确定药物剂量的有效性。
42.图2是吸入器数据收集系统200中的控制器组件114的部件的框图。系统200包括吸入器100和控制器组件114、安装在用户上的生理传感器210和远程外部装置212。吸入器100包括控制器220、药物分配器和剂量机构222、传感器接口224和收发器226。控制器220可以包括内部存储器，或者存储器装置可以包括在控制器组件114中。这种存储器可以是易失性类型的计算机存储器，例如可以使用ram、dram、sram。在这种情况下，粘附监测器可以连续地向粘附监测器或药物递送装置外部的计算装置传输信息。在其他实施例中，可以使用非易失性存储器格式，包括例如rom、eeprom、闪存、铁电ram(f-ram)、光学和磁性计算机存储器存储装置等。存储器可用于存储由控制组件114收集的数据。
43.传感器接口224与传感器210通信以从传感器210接收数据。在该示例中，通信可以经由电缆或电线。或者，可以在传感器接口224和传感器210之间建立无线通信。收发器226允许经由无线或有线联接在吸入器100和来自远程外部装置212的控制数据之间交换数据。吸入器100还包括剂量传感器228，剂量传感器228记录何时由用户激活吸入器100来施用剂量。在该示例中，无线通信可以是包括蓝牙低能量的任何合适的协议。wi-fi(ieee 802.11)、其它射频、红外(ir)、gsm、cdma、gprs、3g、4g、w-cdma、edge或dcdma200或类似协议。
44.在该示例中，剂量机构220可包括弹簧控制器，该弹簧控制器调节施加到罐112的力并因此调节从罐施加的剂量。可替代地，可以响应于用户的激活运动，由控制器220控制剂量机构220在预定时间被激活。
45.在该示例中，身体佩戴传感器210可以是定期记录患者的生理数据的光体积描记器，所述生理数据诸如与药物对时间戳的影响相关的氧饱和度。在该示例中，由远程外部装置212通过控制器组件114提供时间戳。或者，控制器组件114上的控制器220可以提供时间戳。在一个示例中，外部传感器210和气压传感器228都可以独立地从外部装置212接收时间戳。在另一示例中，吸入器传感器228用作主装置，而安装在体载传感器210充当从吸入器传感器228接收时间戳的从装置。时间戳也可由传感器210中的时钟装置提供。这样的数据可以包括基线心率、呼吸频率、呼吸形状、氧饱和度、co2饱和度或呼吸气体组成。
46.如下所述，来自传感器210的数据用于确定从吸入器100施用的剂量的有效性。因此，在该示例中，由传感器210在数据包中提供数据，其包括在一段时间上的预定数量的传感器测量。例如，标准或基线采样率可以是每60秒监测心率15秒，或每5分钟监测氧饱和度30秒。数据包可以是每分钟15秒，24小时内心跳次数的记录。或者，在24小时内每5分钟采集一次血氧饱和度波形。身体佩戴传感器210可以经由传感器接口224与控制器220通信。在检测到药物剂量的施用时，控制器220可以增加传感器210的采样率持续指定的时间段，例如30分钟，以获得更多的数据来评估剂量的有效性。在指定的时间段之后，采样率返回到基线采样率以保存传感器210的功率。佩戴式传感器210可以直接从外部装置212或直接从控制器组件114上的控制器220接收控制信号以增加采样率。使用控制器220允许数据采样，即使
外部装置212没有被供电或断开。
47.在该示例中，身体佩带传感器210可以是诸如手腕安装的健康监测器、佩带在内衣内部的隔膜安装的呼吸监测器、附着到皮肤或缝合到衬衫中的胸部安装的声学监测器、插入皮肤下面的永久健康监测器或移动计算装置之类的装置的一部分。传感器210还可以包括多普勒雷达运动传感器、加速度计、温度计或天平，它们中的每一个都被配置为提供从用户测量的附加生理数据(分别为生物运动、身体活动、温度和体重以及氧饱和度)。可选地，传感器210可以是监测用户的几个传感器中的一个。如下所述，来自传感器210的数据用于确定从吸入器100施加的剂量的有效性。
48.在该示例中，剂量传感器228是可安装在吸入器100的空气路径中的空气流量传感器，以提供空气压力/流量数据，从而确定用户何时开始吸入药物和何时触发药物之间的关系。在吸入开始后有一个时间窗，其对于有效的药物递送是最佳的。如果用户在吸入前触发或在药物不能到达气道的期望部分后触发太快。控制器220可操作以读取空气压力传感器228的输出并确定呼吸循环期间的最佳时间，以响应于用户向控制器组件114施加压力而激活泵以释放充气获得的给药剂量的药物。例如，控制器220可以延迟泵的激活直到来自剂量传感器228的数据指示用户正在吸入空气。其它传感器可配置为检测分配的药物剂量。剂量检测装置可以包括声学传感器、振动传感器、热敏电阻、压力传感器、压力开关、力传感器电阻器、听觉传感器、光学传感器或接近传感器，或机械开关中的一个或多个。根据所选择的开关或传感器的类型，可以使用不同的信号来检测正在分配的剂量检测，例如可以使用压力、温度、体积、可见光或ir光强度等的变化来确定是否已经递送了剂量。此外，可以使用两个或多个传感器读数的组合来进一步确定是否已经递送了剂量。
49.远程外部装置212可以是诸如智能电话的便携式计算装置，其执行应用以确定用于控制器220的控制数据，从而控制图1b中的泵140以增加或减少由吸入器100提供的剂量的体积。或者，远程装置212可以是包括规则引擎230的应用服务器。远程外部装置212可以包括对数据库240的访问，该数据库240包括来自其他吸入器用户的大数据。这些数据可用于改善基线比较以确定药物是否具有所需效果。数据库240还可以包括与吸入器的用户有关的其它相关数据，以帮助评估用户是否正在使用吸入器100以正确的技术施加药物剂量。
50.图3a-3b是由智能吸入器100的控制器220和远程外部装置212上的应用执行的操作例程的流程图。控制器220首先确定自传感器210(300)的上次数据传输以来是否已经过预定时间段。在该示例中，预定时间段可以是24小时。或者，控制器220可定期地或当控制器220确定吸入器100已施加剂量时请求从传感器210传输数据包。在该示例中，数据包包括指示用户或患者响应于药物剂量的呼吸频率的生理数据。如果传输周期过去或者如果控制器220请求，则身体传感器210将数据包传输到控制器220(302)。然后，当用户使用吸入器100一定剂量的药物时，该例程确定来自身体传感器210的数据对于药物致动的时间段是否可用(304)。如果数据不可用，则例程将从身体传感器210请求数据包(306)。在该示例中，控制器220可以在药物给药后触发身体传感器210对更高采样率的请求。然后，控制器220将在施用药物剂量之后的预定时间段(例如20-30分钟)之后自动传输高分辨率数据。
51.如果数据可用，则例程使用规则引擎230评估数据以确定是否正在实施“良好”药物递送技术(308)。例如，该例程可以将呼吸频率和/或呼吸形状信号与来自吸入器100的药物致动的定时时间叠加，并且将该数据与来自规则引擎230的良好药物递送技术模板进行
比较。最大有效性可以是当用户以呼吸形状吸入呼吸时吸入器100的激活。将理想的呼吸形状和药物递送的相关激活与从吸入器收集的数据获得的呼吸形状中的实际激活时间进行比较。例如，如果用户在开始吸入后大约0.25-1秒触发药物，则发生理想的激活。吸入信号的实际开始将是吸入器中压力的突然下降或流量的增加，这可以与理想情况相比。例如，如果存在2秒滞后，则用户可以接收教练以改变他们的技术。定义药物后生理响应是“正确的”还是“错误的”的算法在该示例中由两个数据集驱动。最初，对患有需要药物治疗的疾病的患者进行基于实验室的测试将用于确定基线生理响应。例如，在用于治疗copd的药物的情况下，copd患者的基于实验室的测试用于跟踪呼吸速率、心率、spo2、呼吸形状和其它相关生理参数如何随着服用一系列药物而改变。该数据集将定义呼吸速率、心率、spo2、呼吸形状和来自患者正常基线的其他相关生理参数变化的统计边界。例如，实验室测试可以将服用支气管扩张剂的肺气肿患者的响应“预期范围”定义为“在吸入5-12分钟内心率从患者基线降低14-26％”。
52.一旦用户开始服用药物，第一数据集被真实世界的第二数据集扩充。第二组将揭示诸如“在服用支气管扩张剂后rr、hr、spo2等有xxx变化的患者在随后12个月内住院的可能性低62％”的见解。在该示例中，目标可以是管理肺部状况以使患者在家中保持健康。因此，第二数据集可以导致定义“正确”和“错误”生理响应的更细微的算法。
53.例程还通过将药物致动的定时时间与来自身体传感器210的生理数据叠加来确定用户对药物剂量的生理响应，并确定在吸入药物剂量之后的时间段内用户生理的变化。(310)。该例程将药物给药的定时时间与患者的吸入-呼出的定时时间进行比较，并且还查找指示药物是否有效的患者生理变化。基于该信息，该例程可以用于干预程序中，以通过改变用户的药物吸入行为，或者与合格的医师协商，以改变药物剂量、改变给药频次或建议改变药物类型来优化药物的有效性。
54.在与正确技术进行比较之后(308)，例程根据规则引擎230确定药物吸入技术是否正确(312)。如果药物吸入技术在规则内，则例程确定来自用户的生理数据是在预期范围内还是小于预期范围或大于预期范围(310)。如果根据规则引擎230所确定的药物吸入技术不正确，则例程基于对规则引擎230的分析来确定自从吸入器100的上次有效使用以来该技术是否已经改善(316)。如果药物吸入技术没有改善，则该例程将通过应用、消息或其它介质向用户提供反馈以改善该技术(318)。如果该技术已经改善，则该例程基于在步骤310中收集的信息来确定存在生理上的相应改善(320)。
55.在将药物致动的定时时间与涉及生理变化的数据叠加后，例程确定生理响应是否在预期范围内(314)。例如，如果患者正在使用支气管扩张剂，在药物吸入后的5-10分钟内，呼吸形状应该变深(更深和更长的吸入和呼出)，呼吸频率减慢并且可能还有心率减慢。如果生理响应在预期范围内(322)，则例程结束，因为不需要干预。如果生理响应低于预期(324)，这可能是处方药物不足、技术错误或药物无效的症状。然后该例程确定患者药物技术是否正确(312)。如果生理响应超过预期(326)，则这可能是药物处方过度的结果，或者药物不适合患者的状况。因此，如果生理上有改善(320)，药物递送技术是正确的(312)或生理响应超过预期(326)，则例程确定是否已经尝试改变患者的药物剂量(328)。
56.如果已经尝试改变药物剂量，则例程确定这些改变是无效的还是处于药物的预定安全使用范围或质量的极限(330)。如果改变是无效的或在极限(330)，药物的处方者如健
康护理专业人员被改变，药物的改变可能是适当的(332)。如果未尝试改变剂量(328)或者发现改变有效或没有达到药物的极限(330)，则例程建议改变下一次递送的剂量并观察对生理的影响(334)。然后，该例程将数据包传输到吸入器100以改变药物剂量(336)。接收数据包，并且图2中的控制器220可以改变药物分配和剂量机构设置以反映新的剂量量(340)。或者，可以由健康护理专业人员或通过移动装置给予患者指令以增加服用药物剂量的频次。然后，控制器220监测用户对吸入器100的机械致动，并记录致动的时间和位置(342)。控制器220在预定时间段内增加身体传感器210的采样率，以获得关于新剂量量的有效性的数据(343)。控制器220确定自上次致动以来是否已经过了诸如24小时的预定时间段(344)。如果该时间段已经过去，则控制器220使得来自传感器210的数据包被发送到控制器220。如果预定时间段还没有过去，则例程循环返回并监测机械致动(342)。
57.上述系统向诸如用户或患者、付款人或健康护理专业人员的行为者提供特定药物按预期管理用户或患者的健康的量化证据。从图2中的控制器220提供的数据可以提供证据，证明药物的应用产生了期望的生理效应。如上所述，如果来自吸入器的药物剂量当前未充分使用或过度使用，则远程干预以优化来自吸入器的药物剂量的机构可直接或由健康护理提供者提供给用户或患者。图3a-3b中的例程给出了是否通过从吸入器100施用的药物实现了对患者生理学的期望效果的最终目标的可见性。
58.目前的吸入器每泵递送相同的剂量，而与疾病类型、患者体型、性别、年龄、代谢率、短期周期性健康变化(例如恶化)和长期健康恶化无关。上述分析例程通过分析生理反馈来调整这些变化，以个性化患者的剂量。因此，如果吸入器能够改变剂量，则可以改变剂量的量，或者可以通过对用户的指示改变剂量的频次，或者可以开出不同的药物。
59.图4是用于使用诸如图1中的吸入器100的吸入器从患者获得数据的示例健康护理系统400的框图。健康护理系统400包括向用户或患者410提供药物剂量的吸入器，例如图1中的吸入器100。健康护理系统400包括数据服务器412、健康或家庭护理提供者(hcp)服务器414、电子医疗记录(emr)服务器416、患者计算装置420，以及可以包括图2中的传感器210的一个或多个生理传感器。在该示例中，患者计算装置420和生理传感器与患者420和吸入器100协同定位。在系统400中，这些实体都联接到诸如因特网的广域网430，并被配置为通过其彼此通信。到广域网430的联接可以是有线或无线的。emr服务器416、hcp服务器416和数据服务器412都可以在分离位置处的不同计算装置上实现，或者那些实体中的两个或更多个的任何子组合可以在相同计算装置上共同实现。
60.患者计算装置420可以是个人计算机、移动电话、平板计算机或其它装置。患者计算装置420被配置为在广域网430上介于患者410和系统400的远程实体之间。在图4的实现中，该中介由在患者计算装置420上运行的软件应用440来实现。患者程序440可以是被称为“患者app”的专用应用或与由健康或家庭护理提供者提供的网站交互的web浏览器。或者，传感器210和吸入器100基于诸如蓝牙的协议经由本地有线或无线网络(未示出)与患者计算装置420通信。系统400可以包括与相应患者相关联的其他吸入器(未示出)，这些患者还具有相应的相关联的计算装置和相关联的hcp服务器(可能与其他患者共享)。系统400中的所有患者/吸入器用户可以由数据服务器412管理。
61.如上所述，来自传感器210的数据可以与来自吸入器100的药物剂量的应用相关。来自传感器210和吸入器100的附加数据可以由计算装置420收集，以跟踪药物的有效性和
患者在施用药物时的技术，如以上关于分析模块454所解释的。这种数据可以由吸入器100或计算装置420传输到数据服务器412。分析模块454可以提供对从图3a-3b中的例程收集的数据的分析，诸如确定药物的有效性，跟踪诸如患者410的个体患者所服用的剂量，或者确定个体患者使用吸入器的适当技术。
62.在该示例中，吸入器100被配置为经由无线协议将来自药物剂量的生理数据传输到患者计算装置420，其接收作为患者程序440的一部分的数据。然后，患者计算装置420根据拉或推模型将生理数据传输到数据服务器412。数据服务器412可以根据“拉”模型从计算装置420接收生理数据，由此计算装置420响应于来自数据服务器412的查询而传输生理数据。可替换地，数据服务器412可以根据“推”模型接收生理数据，由此计算装置420在从吸入器施用剂量后一旦生理数据可用就将生理数据传输到数据服务器412。如上所述，数据服务器412可以实现图2所示的规则引擎230。此外，数据服务器412可以访问诸如数据库240的数据库以存储收集和分析的数据。
63.从患者计算装置420接收的数据由数据服务器412存储和索引，以便唯一地与吸入器100相关联，并因此可与从系统400中的任何其它吸入器收集的生理数据区分开。在这点上，尽管为了便于解释在图4中仅示出一个吸入器，但是系统400可以包括多个吸入器。数据服务器412可以被配置为根据从吸入器100接收的数据计算每个剂量应用的汇总数据。数据服务器412还可以被配置为从患者计算装置420接收数据，包括由患者410输入的数据，关于患者的行为数据或剂量/概要数据。
64.emr服务器414包含电子医疗记录(emr)，既专用于患者410又通用于具有与患者410类似的病症的较大患者群体。emr，有时称为电子健康记录(ehr)，通常包含患者的病史，包括先前的状况、治疗、共病和当前状态。emr服务器414可以位于例如患者410先前已经接受治疗的医院。emr服务器414可以被配置为向数据服务器发送emr数据，可能响应于从数据服务器接收的查询。
65.在该示例中，hcp服务器416与负责患者呼吸治疗的健康/家庭护理提供者(其可以是个人健康护理专业人员或组织)相关联。hcp也可称为dme或hme(家用/家庭医疗设备提供者)。hcp服务器416可以主存以下更详细描述的进程452。hcp服务器进程452的一个功能是可能响应于从数据服务器412接收的查询，将与患者410相关的数据传输到数据服务器412。
66.在一些实现中，数据服务器412被配置为与hcp服务器416通信以向hcp的代理(例如护士)触发通知或动作推荐，或者支持各种类型的报告。所执行的动作的细节由数据服务器412存储为接合数据的一部分。hcp服务器416主存与分析模块454和患者程序440通信的hcp服务器进程452。
67.例如，hcp服务器进程452可以包括根据顺从性规则来监测吸入器的患者用户的能力，所述顺从性规则规定在顺从性时间段(例如30天)上对于顺从性时间段内的某一最小天数(例如21天)以最小剂量数(例如四次)来规定所需的吸入器使用。概要数据后处理可以通过将使用时间与来自依从性规则的最小持续时间进行比较来确定最近时间段是否是依从性会话。这种后处理的结果被称为“依从性数据”。这样的依从性数据可由健康护理提供者用于定制可包括吸入器和其它机构的疗法。诸如支付者的其他行为者可以使用依从性数据来确定是否可以向患者进行偿付。hcp服务器进程452可以具有其他保健功能，例如基于来自多个患者的数据的收集来确定药物的总体使用。例如，卫生保健组织可以运行分析算法
以有效地确定使用其药物的患者群体之间的相关性并降低住院率。另一个示例是药物使用前和使用后的生理模式的确定，其指示是否处于即将再住院的风险中。另一个示例是分析不同药品品牌(但相同药品类型)在管理患者健康方面的有效性。
68.可以理解，数据服务器412、emr服务器414和hcp服务器416中的数据通常是关于患者410的机密数据。通常，患者410必须提供向另一方发送机密数据的许可。如果这些服务器由不同的实体操作，则可能需要这些许可来在服务器412、414和416之间传输数据。
69.分析模块454可以从剂量应用和相应的生理数据收集数据，并且可以用于确定个体用户的定制剂量。其它存储的数据可用于进一步定制剂量。因此，定制剂量可以基于生理学、疾病类型和用户特定的活动来确定。附加数据可以存储在数据库中，并且由图3a-3b中的例程用作分析模块454的一部分，以帮助对从使用吸入器100接收的数据进行个性化分析。
70.在该示例中，有几种技术可用于测量吸入器剂量的有效性。首先，基于哮喘的药物例如支气管扩张剂的有效性可以基于呼吸频率或呼吸速率来测量。可以从光电体积描记传感器确定心跳或呼吸频率。图5a是可以从图2中的身体传感器210确定的呼吸频率的图。图5a示出了表示随时间测量的呼吸频率的曲线图500。虚线502表示从激活图1中的吸入器100发生药物致动的时间。如图5a所示，药物有效性可以通过药物致动后呼吸频率的降低来评价。类似的分析可用于绘制随时间变化的心率读数以确定药物的有效性。
71.图5b是比较通过吸入器(例如图1中的吸入器100)施用沙丁胺醇之前和之后的呼吸和心率的图。图5b示出了表示药物治疗之前的心率测量的条520和表示治疗之后的心率测量的条522。条522表示的较低的心率表示药物治疗的有效性。类似地，图5c还示出了表示治疗前呼吸速率测量的条530和表示治疗后呼吸速率测量的条532。由条532表示的较低的呼吸速率表示药物治疗的有效性。
72.另一种技术可以是比较施用药物前后的呼吸形状。图5c是药物剂量前的呼吸曲线550和药物剂量后的呼吸曲线560的图。曲线表示以升/分钟为单位的呼吸。在该示例中，呼吸曲线550包括吸入点552和呼出点554。如在呼吸曲线560上的吸入点562和呼出点564中可见，呼吸变得更长和更深，显示药物的有效性。
73.另一替代方案可以是将脉冲速率数据与从吸入器100施加剂量的定时时间进行比较。另一个示例可以是通过光学传感器或二氧化碳分析仪感测来自患者呼吸的co2或o2，并将co2或o2水平与药物的有效性相关联。另一个示例可以是从嵌入在皮下组织中的传感器感测co2或o2。另一替代方案可以是基于从脉搏血氧计传感器测量的脉搏来测量吸入器剂量的有效性。
74.图3a-3b中的流程图表示用于收集和分析从图1中的吸入器100施加药物剂量所收集的数据的示例机器可读指令。在该示例中，机器可读指令包括由以下执行的算法：(a)处理器；(b)控制器；和/或(c)一个或多个其它合适的处理装置。该算法可以用存储在诸如闪存、cd-rom、软盘、硬盘驱动器、数字视频(通用)盘(dvd)或其它存储装置之类的有形介质上的软件来实现。然而，所属领域的技术人员将容易了解，整个算法和/或其部分可替代地由不同于处理器的装置执行和/或以众所周知的方式实施于固件或专用硬件中(例如，其可由专用集成电路[asic]、可编程逻辑装置[pld]、现场可编程逻辑装置[fpld]、现场可编程门阵列[fpga]、离散逻辑等实现)。例如，接口的任何或所有部件可由软件、硬件和/或固件来
实现。此外，可以手动实现由流程图表示的一些或全部机器可读指令。此外，尽管参考图3中所示的流程图描述了示例性算法，但是本领域普通技术人员将容易理解，可替换地可以使用实现示例机器可读指令的许多其他方法。例如，可以改变块的执行顺序，和/或可以改变、消除或组合所描述的一些块。
[0075]
如本技术中所使用的，术语“部件”、“模块”、“系统”等一般是指计算机相关的实体，或者是硬件(例如，电路)、硬件和软件的组合、软件，或者是与具有一个或多个特定功能的操作机器相关的实体。例如，部件可以是，但不限于，在处理器(例如，数字信号处理器)上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行线程、程序和/或计算机。作为说明，在控制器上运行的应用以及控制器都可以是部件。一个或多个部件可驻留在进程和/或执行线程内，并且部件可位于一个计算机上和/或分布在两个或更多个计算机之间。此外，“装置”可以以特别设计的硬件的形式出现；通过在其上执行使硬件能够执行特定功能的软件而专门化的通用硬件；存储在计算机可读介质上的软件；或其组合。
[0076]
这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外，就在详细说明和/或权利要求书中使用的术语“包括”、“包含”、“具有”、“有”、“带有”或其变体而言，此类术语旨在以类似于术语“包含”的方式为包含性的。
[0077]
除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。此外，诸如在通常使用的词典中定义的那些术语的术语应当被解释为具有与其在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过度正式的意义来解释，除非在此明确地如此定义。
[0078]
虽然上面已经描述了本发明的各种实施例，但是应当理解，它们仅仅是作为示例而非限制来呈现的。尽管已经参照一个或多个实现示出和描述了本发明，但是在阅读和理解了本说明书和附图之后，本领域的其他技术人员将想到或知晓等同的替换和修改。此外，虽然本发明的特定特征可能仅相对于若干实现中的一个被公开，但是这种特征可以与其他实现的一个或多个其他特征组合，这对于任何给定或特定应用可能是期望的和有利的。因此，本发明的宽度和范围不应受到上述任何实施例的限制。相反，本发明的范围应当根据所附权利要求及其等同物来限定。