专利名称：使用基于温度的气雾剂探测器的方法呼吸疾病诸如囊肿性纤维化、哮喘和COPD经常通过将药物以气雾剂(细雾)的形式直接输送至呼吸系统来治疗。一般通过诸如计量吸入器(MDI)和雾化器的气雾剂输送系统促进这种雾化药物输送。MDI通常包括致动器/气雾剂发生器以及容纳ー种或多种药物物质、推进剂并通常有稳定赋形剂的加压罐。通过装配有致动器的阀来雾化该剂型。一个罐可以容纳可达数百计量剂量的或更多的药物物质。依据药物，毎次致动通常以25和100微升之间的体积输送包含几微克至几毫克的有效成分。为改进MDI的易用性和效率，可以添加雾化罐，通过该雾化罐气雾剂团到达患者。MDI的操作通常包括三个步骤。首先，晃动MDI以将药物和推进剂及赋形剂混合。其次，通过按压加压罐将剂团释放到雾化罐中。在第三步，吸入药物。雾化器通常包括吹ロ、气体入口 /出口、气雾剂发生器以及容纳液体药物剂型的液体容器。此外，它还可以包括压カ或流量传感器以探测呼吸型式。作为实例，在伟康(Respironics) I-neb雾化器中，气雾剂由高频(超声波)振动的活塞产生，该活塞将药物剂型推动穿过网孔。在该I-neb中，气雾剂的生成不是连续的，而是基于压カ传感器提供的信息来适应呼吸型式。这最优化了治疗并避免了药物的浪费。该治疗通常在容器流干后结束。
本发明的一个或多个实施例提供了一种探测通道中气雾剂存在的方法。该方法包 括感测流体通道的温度；并从感测的温度确定通道中是否存在气雾剂。根据这些实施例中的ー个或者多个，通道包括气雾剂输送系统的通道，所述气雾剂输送系统还包括气雾剂发生器和气雾剂输出开ロ。该流体通道在气雾剂发生器和气雾剂输出开ロ之间延伸并流体连接气雾剂发生器和气雾剂输出开ロ。该方法还包括使用气雾剂发生器雾化流体。根据这些实施例中的一个或者多个，所述输出开ロ包括患者接ロ，其构造并布置成将气雾剂发生器产生的气雾剂引导至患者的气道。根据这些实施例中的一个或者多个，该系统包括计量吸入器，以及所述流体的雾化包括从加压罐中释放气雾剂团。根据这些实施例中的ー个或者多个，该方法包括使用温度信号来探测从计量吸入器的气雾剂团的释放。根据这些实施例中的ー个或者多个，该方法包括基于所述气雾剂团的释放的探測通过剂团释放指示器来指示气雾剂团的释放。根据这些实施例中的ー个或者多个，该方法包括使用温度信号来计数从计量吸入器释放的剂团的数目，以及将这些计数的数目存储到存储器中。根据这些实施例中的ー个或者多个，该方法包括在显示器上显示从计量吸入器释放的剂团的计数的数目。根据这些实施例中的ー个或者多个，该方法包括响应通道中气雾剂的探測为系统的使用者提供指示。 根据这些实施例中的ー个或者多个,提供指示包括提供视觉指示、提供音频指示、或提供触觉指示中的ー种。根据这些实施例中的一个或者多个，该系统包括雾化器，其包括用于存储待雾化的液体的容器。使用气雾剂发生器雾化液体包括雾化来自容器的液体。该方法还包括使用温度信号来探测气雾剂发生器何时雾化来自容器的液体。根据这些实施例中的ー个或者多个，该方法还包括使用温度信号来测定气雾剂发生器雾化来自容器中的液体的持续时间，并将该测定的时间长度记录到存储器中。根据这些实施例中的ー个或者多个，该方法包括基于流体通道中不存在气雾剂，探測气雾剂生成器何时停止雾化来自容器中的液体。根据这些实施例中的ー个或者多个，该方法包括使用温度信号来探測容器中的液体何时流干。根据这些实施例中的ー个或者多个，该方法包括响应容器已经流干的探测而提供容器已经流干的指示。根据这些实施例中的一个或者多个，感测流体通道中的温度包括使用热电偶感测温度，该热电偶具有基准接点和感测接点。感测接点可以布置在其温度比基准接点的位置更快追踪通道的温度的位置。根据这些实施例中的ー个或者多个，该方法包括在热电偶的温度信号指示感测接点的温度低于基准接点的温度预定阈值差时确定存在气雾剂。根据这些实施例中的ー个或者多个，该方法包括在预定时间内温度信号变化超过预定温差时确定气道中存在气雾剂。根据这些实施例中的ー个或者多个，热电偶是温度传感器的一部分，温度传感器包括硅框架和连接至硅框架的隔膜，硅框架和隔膜布置在通道中，硅框架具有比隔膜更高的热容，第一接点布置在感测隔膜温度的位置，以及第二接点布置在感测硅框架温度的位置。根据这些实施例中的ー个或者多个，从感测的温度确定通道中是否存在气雾剂包括测定控制器打开时的基线温度，以及在感测的温度偏离基线温度超过预定阈值时确定气雾剂存在。根据这些实施例中的ー个或者多个，感测流体通道的温度包括使用温度传感器感测温度，所述温度传感器包括框架、连接到框架的隔膜、以及布置在隔膜上以感测隔膜温度的温敏电阻。隔膜可以布置在通道中。框架具有比隔膜高的热容。感测温度可以包括感测电阻的电阻值。根据这些实施例中的ー个或者多个，通道包括从气雾剂发生器延伸至气雾剂输出开ロ的气腔、以及限定这些气腔的壁。根据这些实施例中的ー个或者多个，根据与温度关联的测量单位来感测温度。在參考附图理解接下来的描述以及附加权利要求之后，本发明的这些及其它目标、特征以及特性，以及结构相关元件和零件组合的操作方法和功能性以及制造的经济性将会变得清楚，所有这些内容形成了本说明书的一部分，其中各个附图中类似的附图标记代表对应的部件。在本发明的一个实施例中，这里展示的结构部件按比例绘制。然而可以清楚理解的是，附图仅仅用于解释和描述的目的并且并非作为本发明界限的限定。此外，应该意识到的是，在这里的任一实施例中示出和描述的结构特征能够用于其他实施例中。如说明书及权利要求中所使用，単数形式“ー个”、“该”也包括复数个指代物，除非行文中清楚地表达出相反的意思。为更好的理解本发明的实施例和本发明的其他目的和其他特征，參照结合附图的以下描述，其中图I是根据本发明实施例的MDI的侧视图；图2是根据本发明替代实施例的喷射雾化器的部分横截面图；图3是根据本发明替代实施例的超声波雾化器的横截面图；图4是温度传感器的前视图，其可以结合根据本发明各种实施例的图1-3所示的任意装置使用；图5是替代的温度传感器的前视图，其可以结合根据本发明各种实施例的图1-3所示的任意装置使用；图6是热流量传感器的前视图，其可以结合根据本发明各种实施例的图1-3所示的任意装置使用；图7是控制器的的方框图，其可以结合图1-3所示的任意装置和/或图4、5、6、9所示的传感器使用；图8是根据本发明实施例的图6的流量传感器的热电堆输出相对通过热流量传感器的流速的曲线图；图9是热流量传感器的前视图，其可以结合根据本发明各种实施例的图1-3所示的任意装置使用；以及图10是在患者使用根据本发明各种实施例的装置时，温度传感器输出和图9中流量传感器的流量传感器输出随时间的曲线图。
图1-3展示了根据本发明的替代实施例的各种气雾剂输送系统。例如，如图I所展示，根据本发明实施例的气雾剂输送系统包括MDI100。该MDI100的一般特征在美国专利申请公开No. 2004/0231665A1中描述，其全部内容通过引用包括在此。MDIlOO包括被构造并布置成连接至加压药剂的罐120的气雾剂发生器110。气雾剂发生器Iio构造并布置成在使用者向下朝向气雾剂发生器110推动罐120时通过从罐120选择性地释放气雾化药剂团进入MDIlOO的雾化罐130内以产生气雾剂。MDIlOO还包括布置在气雾剂雾化罐130与气雾剂发生器110相反侧的气雾剂输出开ロ 140。在展示的实施例中,MDIlOO包括雾化罐130。然而,可以省略该雾化罐130而不偏离本发明的范围。在展示的实施例中，气雾剂输出开ロ 140包括面罩150。然而，可以使用任意其他适合的气雾剂输出开ロ 140来替代面罩150 (例如，麦杆状吸口、呼吸管等)而不偏离本发明的范围。流体通道160从气雾剂发生器110延伸至气雾剂输出开ロ 140。传感器10在传感器10能够感测通道160的温度的位置安装到MDIlOO上。例如，传感器10可以布置在通道160内(例如，在气雾剂发生器和雾化罐130之间、在雾化罐130内、在雾化罐130和气雾剂输出开ロ 140之间)。传感器10可以可替代地布置在限定通道160的壁内或壁上(例如， 在雾化罐130或气雾剂发生器110的壁内)。传感器10可以可替代地布置在使得传感器10能够快速地跟随通道160内温度波动的任意位置。如图2所示，根据本发明实施例的气雾剂输送系统包括喷射雾化器200。该雾化器200的一般特征在美国公开专利申请No. 2005/0087189A1中描述，其全部内容通过引用包括在此。雾化器200包括喷射式气雾剂发生器210，其依靠加压气体流来雾化容器220内容纳的流体215。一系列通路230从气雾剂发生器210至气雾剂输出开ロ 240延伸并限定流体通道260。在该展示的实施例中，气雾剂输出开ロ包括吸口 250。如图2所示，传感器10在传感器10能够感测通道260的温度的位置安装到雾化器200上。例如，传感器10可以布置在通道260内(例如，在气雾剂发生器210和气雾剂输出开ロ 240之间)。传感器10可以可替代地布置在限定通道260的壁内或壁上。传感器10可以可替代地布置在能够使得传感器10快速地跟随通道260内温度波动的任意位置。如图3所示，根据本发明实施例的气雾剂输送系统包括超声波雾化器300。该雾化器300的一般特征在美国公开专利申请No. 2007/0277816A1中描述，其全部内容通过引用包括在此。雾化器300类似于雾化器200，除了雾化器300的气雾剂发生器310包括超声波换能器310而不是喷射雾化器，以雾化容器320内的流体315。具体而言，换能器310将超声波能量传播至流体315，该超声波能量引起流体315在流体315的表面雾化。一系列通路330从气雾剂发生器310延伸至气雾剂输出开ロ 340并限定流体通道360。如上关于雾化器200所说明的，传感器10可定位在任意适合的位置(例如，在通道360内、在限定通道360的壁内或壁上、在能够使得传感器10快速地跟随通道360内温度波动的位置)。根据替代的实施例，气雾剂发生器310被使用超声波振动网板的气雾剂发生器替代，以便在网孔振动时通过迫使流体小液滴穿过网孔来雾化流体气雾剂。图4-6展示了可以用作气雾剂输送装置100、200、300的传感器10的三种不同的温度传感器400、500、700。图4展示了温度传感器400。该传感器400包括电阻值随温度变化的温敏电阻410。电阻410布置在隔膜420上，隔膜420悬跨硅框架430中的开ロ以为电阻410形成基底。因此，电阻410布置在基底上(例如，附接至基底、与基底一体构造、形成在基底中、B比邻基底等)。隔膜420具有低热容(例如，低于硅框架430)以使得隔膜420和电阻410快速地跟随通道160、260、360内的温度变化。图5展示了根据本发明替代实施例的温度传感器500。传感器500使用热电偶540或串联的多个热电偶(还公知为热电堆510)替代电阻410来感测温度。与传感器400类似，传感器500包括基底，该基底包括悬跨硅框架530中的开ロ的隔膜520。每个热电偶540包括基准接点540a和感测接点540b。基准接点540a布置在硅框架530上并感测其温度。感测接点540b布置在隔膜520上并感测其温度。由于隔膜520具有比框架530低的热容，隔膜520将比硅框架530更快地跟随通过通道160、260、360内传感器500的流体的温度变化。因此，通道160、260、360内的温度变化将产生硅框架530和隔膜520之间的温差，针对该温差热电偶540将产生热电偶540上的比例电压差。在展示的实施例中，基准接点540a布置在可以跟随(然而慢些)通道160、260、360的温度的位置。根据替代的实施例，基准接点540a可以间隔通道160、260、360足够远以使得基准接点540a的温度较少地受通道160、260、360内温度的影响。该间隔可以提供更精确、更高信噪比的信号。然而，该间隔会使得制造复杂并増加传感器500的成本，否则其可 以优选为独立、一体単元。图4和5展示了根据本发明各种实施例的两个示例温度传感器400、500。然而,任何适合的替代的传感器可以取代这些传感器400、500作为传感器10而不偏离本发明的范围。例如，温度传感器10可以包括温敏晶体管或红外温度传感器。该温度传感器10可以是定位在隔膜上的PTAT电路、并提供与绝对温度成比例的信号。如图7所示，控制器600包括处理器610、视觉显示器620、音频输出装置630、存储器640、用户输入装置650以及触觉输出装置660。然而，根据本发明的各种实施例，可以省略这些控制器600组件(例如，显示器620、存储器640、音频输出装置630、用户输入装置650、和/或触觉输出装置660)中的ー个或多个而不偏离本发明的范围。回到图1-3所示的气雾剂输送系统100、200、300，以温度传感器400、500形式的传感器10通过适合线路615 (或其他数据传输手段，诸如无线传输(例如，射频传输、感应数据传输等))可操作地连接至控制器600，如图7所示。控制器600连接至传感器400、500以从传感器400、500接收与通道160、260、360的温度关联的温度信号。例如，在电阻传感器400中，温度与传感器400的电阻410的电阻值关联，从而使得电阻的电阻值是温度信号。控制器600因此能够通过测量电阻410的电阻值来确定电阻410处的温度。在基于热电偶的传感器500中，温度(特别是基准接点540a和感测接点540b之间的温差)与热电堆510的热电偶540产生的电压关联，使得该电压就是温度信号。控制器因此能够通过测量热电偶540和热电堆510的电压来确定感测接点540b处的温度。如下所述，控制器600构造并布置成使用感测的温度/温度信号(例如，传感器400的电阻410的电阻值、传感器500的热电堆510的电压)来探测流体通道160、260、360内气
雾剂的存在。如图I所示，在气雾剂发生器110释放雾化药剂团进入雾化罐130中时，由于释放气体的膨胀和剂团的挥发性推进剂组分的快速蒸发引起通道160温度降低。例如，由于液滴的大的总表面积以及推进剂的低的沸点，气雾剂剂团的小液滴快速蒸发。由于蒸发是吸热过程，气雾剂从其周围环境中吸收热量，进而降低了环境温度，特别是路径160、260、360内气体的温度。因此，气雾剂发生器110、210、310下游的通道160、260、360的温度随着气雾剂经过而降低。温度传感器10、400、500感测该温度降低。如图7所示，控制器600的处理器610可操作地连接至传感器10、400、500并监测由剂团释放或通道160、260、360内气雾剂存在而产生的温度降低。根据ー个实施例，控制器600监测传感器500并确定剂团在温度信号超过预定阈值(例如，10a. u.)时被释放。在传感器500中，传感器信号幅度与隔膜520和硅框架530之间的温差成比例。当气雾剂存在并由于隔膜的相对较低的热容而比硅框架530更快地冷却隔膜520吋，隔膜520和硅框架530之间将会出现很大的温差。上述传感器500可以是对环境温度不敏感的，因为它感测隔膜520和框架530之间的温差，而不是绝对温度。例如，不论传感器500是用于冷的或热的周围环境，只要针对隔膜520和框架530的环境温度任何变化给予传感器500足够时间来使温度相等，传感器500将在路径160、260、360中不存在能够引起温差(例如，气雾剂的存在)的事件时感测不
到温差。根据温度传感器的一个或多个实施例，例如传感器400或基于水银或双金属的温度计，控制器600可以在使用气雾剂输送系统100、200、300前即刻打开控制器600时建立基线温度。控制器600将该感测的初始基线温度存储在存储器640中并在该随后感测的温度偏离(例如，低干)基线温度超过预定阈值时确定存在气雾剂。根据替代实施例，控制器600在控制器探測到路径160中温度快速下降时确定剂团释放。例如，处理器610可以在温度下降的时间速率超过预定阈值时确定剂团被释放。例如，处理器610可以在基于时间的温度下降率超过预定阈值时确定剂团被释放。根据这些实施例，温度下降阈值(例如，电阻410的电阻值变化、热电堆510的电压变化)可以与至少
1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15摄氏度的温降关联。根据各个这些实施例，用于探测温降阈值的预定时间帧可以少于O. 1,0. 5、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10秒。然而，根据通道160的类型、气雾剂发生器的类型、气雾剂的类型、传感器400、500上的预期流体流速、以及各种其他的和/或替代因素，可以增大或降低这些阈值以促进更加精确和/或准确地探测剂团释放。处理器610可以是任意适合类型的处理器。例如，处理器610可以包括集成电路。处理器610可以是数字的或模拟的。在数字处理器610的情形中，处理器610可以包括A/ D转换器以将模拟温度信号转换为数字信号。处理器610可以包括计算机。处理器610可以通过在计算机上的程序的操作(例如，具有执行处理器610的各种功能的可执行代码的计算机可执行介质)来执行其监测、计算以及其他功能。处理器610可以包括两个或多个离散处理器的组合而不偏离本发明的范围。显示器620可以是任意类型的适合的视觉显示器(例如，一个或多个在控制器600上具有永久的标志来指示姆个LED的意义的LED指示器,能够显示文本和/或图形标记的IXD屏幕)。处理器610连接至显示器620来显示各种信息。例如，处理器610可以通过显示器620提供每次剂团被释放的视觉指示。如图7所示，处理器610可另外和/或替代地引起音频输出装置630来指示用户什么时间剂团被释放。音频输出装置630可以是任何适合类型的噪声产生装置(例如，扬声器、蜂鸣器等)。音频指示可以是使得使用者知道剂团被释放的嘟嘟声。音频指示还可替代的包括ロ语单词(例如，“药物剂量已经释放”)。
如图7所示，除了或替代视觉和音频信号，控制器600可以包括触觉指示器600(例如，使用马达和偏置飞轮的振动器)以为使用者提供触觉反馈(例如，在剂团被释放时振动；在故障被探測到时振动，等)。因此，控制器600可以提供在剂团被释放时为患者提供音频、视觉、和/或触觉指示的剂团释放指示器。处理器610还可以用于帮助使用者将它们对系统100的使用与剂团的释放相协调。例如，在处理器610探測到剂团释放后的预定时间，处理器610可以提供患者应该通过气雾剂输出开ロ 140吸气的视觉指示(通过显示器620)和/或音频指示(通过音频输出装置630)和/或触觉指示(通过触觉输出装置660)。预定时间可以是任意适合的时间(例如，O秒、I秒、2秒)。例如，在确定剂团被释放后的预定时间，处理器610可以引起音频输出装置630对用户说出“现在通过吸口吸气”。
处理器610可以具有对释放的剂团的次数计数的增量计数功能。处理器610可以使得显示器620视觉地指示释放的剂团的次数。处理器610可以连接至存储器640并使用 存储器640存储经由处理器610和传感器10获得的信息。例如，存储器640可以用于存储释放的剂团的増加次数。处理器610还可以包括时间/日期钟和将剂团释放与释放的时间和日期相关联的功能。处理器610可以在存储器640中存储记录的时间/日期/释放数据。处理器610可以使得显示器620显示这些信息。例如，处理器610可以使得显示器620指示最后剂团释放的时间和/或日期。该历史数据可以帮助患者跟踪系统100的使用以及知晓他们下次将何时使用该系统100。处理器610自身可跟踪患者何时应该接收下次药物剂量并在该下次剂量的时候为患者提供视觉、音频和/或触觉指示。如图7所示，控制器600可以包括连接至处理器610的用户输入装置650。用户输入装置650可以包括用于使得使用者能够为控制器600提供信息的任何适合的装置。例如，用户输入装置650可以包括一个或多个按钮,诸如小键盘或键盘。用户输入装置650可以包括触摸屏输入装置，其包括在显示器620中。用户输入装置650的按钮/开关中的一个可以是用于控制器600的开/闭开关。用户输入装置650可以用于提供各种信息至控制器600。例如，用户输入装置650可以具有计数复位按钮，使用者无论何时以新的罐120替代已使用的药物罐120时按下该计数复位按钮。在通过输入装置650接收到复位信号后，处理器610复位计数器至O以重启从罐120已经释放的药物剂团的次数的计数。处理器610可以构造并布置成指示使用者何时罐120接近排空(例如，在计数超过预定阈值时提供指示)，使得使用者更换罐120或准备使用新的可用罐。用户可以基于连接至系统100的罐120的类型经由用户输入装置650将阈值(或使得控制器600能够计算适合阈值的其他数据)输入至控制器600。替代地，控制器600可以通过罐120本身(例如，罐上的RFID)来确定这些信息。根据本发明的替代实施例，处理器610可以使用与罐120内剂量数相关的信息来減少在显示器620上显示的计数。因此，计数将恰当地说明罐120内还剩有多少剂量。控制器600可以连接至气雾剂发生器110的启动机构以使得处理器610能够确定启动机构何时被启动。例如，控制器可以使用探測何时罐120被推动以释放剂团的压カ开关。在接收到这样的启动信号后，处理器610则能够从传感器10确定剂团是否实际上已经被释放。如果启动机构已经被触发而没有感测到剂团，处理器610可以为使用者提供发生故障(例如，气雾剂发生器故障、罐120排空)的视觉或音频信号。如图2和3所示，结合雾化器200、300，控制器600可以起到类似的功能。例如，处理器610可以使用温度信号以与如上所述的关于系统100中剂团的释放的探測相同或类似的方式来探测通道260、360内气雾剂的存在。例如，在气雾剂发生器210、310开始雾化来自容器220、230中的流体吋，雾化液滴的蒸发将很快地降低气雾剂存在的通道260、360的温度。如上所述，处理器610能够在探测到快速温度降低时(例如，温度降低在预定时间内超过预定温差阈值)确定气雾剂存在于通道260、360中(并因此确定气雾剂发生器210，310在雾化液体)。相反地，快速温度増加指示气雾剂发生器210、310已经停止雾化容器220、230内的流体。处理器610能够通过探测该快速温度升高来探测雾化的停止。例如，处理器610能够在探測到快速温度升高时(例如，温度在预定时间内升高超过预定温差阈值)确定气雾剂产生已经停止。用于探测雾化停止的温差和预定时间(以及伴发的通道260、360内不存在气雾剂)可以与用于探测雾化开始的阈值相同或不同。 替代地，控制器600可以使用任何适合的方法从温度信号(例如，上述关于MDIlOO所描述的任意方法，诸如探測温度从基线温度偏离超过预定阈值)来探测雾化的开始和/或停止。处理器610可以在通道260、360中存在气雾剂时提供视觉指示(通过显示器620)、音频指示(通过音频输出装置630)、和/或触觉指示(通过触觉输出装置660)。控制器600可以为使用者指示气雾剂发生器210、310何时开始雾化容器220、320内的流体和/或停止雾化来自容器220、320内的流体(例如，在容器220、320流干时)。例如，控制器600可以在通道260、360探測到气雾剂时视觉地、音频地、和/或触觉地引导患者从气雾剂输出开ロ240、340 吸气。由于针对雾化器的典型剂量需要患者继续使用系统200、300直到所有的药剂/液体已经被雾化，控制器600可以指示使用者继续通过气雾剂输出开ロ 240、340呼吸直到处理器610通过探测到气雾剂发生器210、310不再产生气雾剂而探测到容器220、320已经流干。控制器600可以在一旦探測到流干时视觉地、音频地、和/或触觉地指示使用者停止使用雾化器200、300。例如，音频输出装置630可以ロ头地指示患者“剂量完成——您现在可以停止使用雾化器”。控制器600可以在探測到流干时自动地关闭气雾剂雾化器210、310。如这里所使用的，术语“流干”指代的是容器220、320内基本所有的可雾化流体已经被雾化从而气雾剂发生器210、310的继续运行雾化不足量的附加流体(例如，使得气雾剂输出比容器220、320内足量流体时的正常输出少20%、15%和/或10%气雾剂)。因此，即使容器220、320中仍残留有ー些流体时，容器220、320也能够“流干”。一些雾化器将雾化与患者的呼吸周期协调，例如，仅在患者吸气时或在在患者吸气的期望部分雾化药剂。在这种雾化器中，处理器610可以仅在气雾剂发生器210、310在工作而在通道260、360中仍没有探测到气雾剂时确定容器220、320已经流干。正如MDI100，控制器600可以与雾化器200、300—起使用以记录使用数据。例如，处理器610能够在存储器640中记录雾化器200、300每次使用的时间、日期、和/或持续时间。处理器610可以在显示器620上显示记录的数据(例如，最后使用的时间和/或日期、下次使用的预定时间等)。存储器640可以由使用者和/或医疗提供者读取来促进对记录的数据的分析。在图I所示的实施例中，控制器600安装至MDIlOO的其它部分。在图2和3所示的实施例中，控制器与系统200、300分离，但通过连接线路615来与系统相连。根据本发明的替代实施例，控制器600可以具有与系统100、200、300的其它部分的任何其他适合的物理关系而不偏尚本发明的范围(例如，包括在任意系统的外壳内、或与系统的其它部分分离)。图6展示了热流量传感器700，其可以用作与包括气雾剂输送系统100、200、300的本发明各个实施例有关的传感器10。热流量传感器700包括上游温度传感器710、下游温度传感器715、包括悬跨于硅框架730开口中的隔膜720的基底、以及布置在隔膜中心的发热器750。根据ー个或多个实施例，传感器400、500、700 (包括框架430、530、730、隔膜420、520,720,以及各种电子组件410、510、710、715、750)使用公知的芯片/半导体制造技术制造。传感器400、500、700可以使用名称为“具有低响应时间和高灵敏度的热流量传感器集 成电路”的所附专利申请中公开的方法来制造，其全部内容通过引用合并于此。基底限定了上游和下游的方向，下游方向在图6中以流动方向箭头指示。根据各个实施例，传感器700相对于通道160、260、360定位成使得在流体从气雾剂发生器110、210,310朝向气雾剂输出开ロ 140、240、340流动时传感器700/基底的下游方向对准流体流动的方向。換言之，基底的下游方向沿流体通道160、260、360指向气雾剂输出开ロ 140、240、340，使得在传感器700的下游方向上感测的流动指示通道160、260、360内朝向气雾剂输出开ロ 140、240、340的流体流动(即指示患者的吸气)，以及反过来，在传感器700的上游方向上的感测的流动指示通道160、260、360内朝向气雾剂发生器110、210、310的流体流动(即指示系统中患者的呼气，在该系统中传感器700定位成使得呼出的气体穿过传感器700)。发热器750连接至控制器600从而接收来自控制器600的电流，该电流加热了发热器750。发热器750可以是任意适合的发热器，例如电阻。发热器750加热隔膜720进而产生在发热器750位置的中心最大以及在作为散热片的硅框架730最小的温度分布。在传感器730的运转期间，控制器600可以为发热器750提供恒定电流。然而，根据替代实施例，控制器600可以改变电流而不偏离本发明的范围。展示的温度传感器710、715包括热电堆710、715，其中每个包括多个热电偶540，每个热电偶540包括基准接点740a和感测接点740b。基准接点740a布置在硅框架730上并感测其温度。上游温度传感器710的感测接点740b布置在发热器750上游位置处的隔膜720上并感测隔膜720的上游温度。热电堆710因此产生以电压形式的上游温度信号，其与热电堆710的基准接点740a处的硅框架730和发热器750上游的热电堆710的感测接点740b之间的温差成比例。下游温度传感器715的感测接点740b布置在发热器750的下游位置的隔膜720上并感测隔膜720的下游温度。热电堆715因此产生以电压形式的下游温度信号，其与热电堆715的基准接点740a处的硅框架730和发热器750下游的热电堆715的感测接点740b之间的温差成比例。由于隔膜720具有比框架730低的热容，隔膜720将比硅框架730更快地跟随通过通道160、260、360内传感器700的流体的温度变化。因此，通道160、260、360内的温度变化将导致硅框架730和隔膜720之间的温差，针对该温差热电偶740将产生比例电压差。根据ー个或多个实施例，隔膜420、520、720包括快速地跟随通道160、260、360内的温度变化的底层(例如，具有低热容的材料)。例如，隔膜420、520、720可以包括具有低热容材料的相对薄层以使得其快速的响应周围环境的温度变化。根据各种实施例，隔膜420包括硅、氮化硅、氧化硅、聚酰亚胺、聚对ニ甲苯、和/或玻璃。这些特征可以改进基于流量的温差与发热器750中扩散能量的比率。在展示的实施例中，框架430、530、730包括硅。然而，框架430、530、730可以替代地包括任何其他适合的材料。根据ー个或多个实施例，框架430、530、730包括比隔膜420、520,720较慢地跟随通道160、260、360内温度变化的材料(例如，比隔膜420、520、720更厚的材料和/或具有更高热容的材料)，如果可能的话。在各种实施例中，由于硅框架730的相对高的热扩散系数，硅框架730的上游侧和 下游侧之间的温度变动相对于隔膜720的上游侧和下游侧之间的温差较小。因此，根据本发明的一个或多个实施例，硅框架730 (即布置基准接点704a的地方)的上游侧和下游侧之间的温差比隔膜720 (即布置感测接点704b的地方)中的温度变动小的多并且从而能够被忽略。如图6所示，温度传感器710、715热对称地分别布置在发热器750的上游和下游。在发热器750布置在隔膜720的中心并且隔膜的上游和下游热容及扩撒系数关于发热器750対称的实施例中，上游温度传感器710和发热器750之间的上游距离可以基本等于下游温度传感器715和发热器750之间的下游距离。由于传感器710、715的对称布置，在上游/下游方向上不存在流体流过传感器700而发热器750工作时，上游和下游温度(以及上游和下游温度信号)将基本彼此相等(例如，彼此差距在10、5、4、3、2或I摄氏度内)。在流体向下游流动通过传感器700而发热器750工作吋，随着流动向下游推进/携帯来自发热器750的热量离开上游传感器710并朝向下游传感器715，下游温度相对于上游温度将升高。相反地，在流体向上游流动通过传感器700而发热器750工作吋，随着流动向上游推进热量离开下游传感器715并朝向上游传感器710，下游温度相对于上游温度将降低。然而应该指出的是，由于流动冷却通道160、260、360及传感器700多于发热器750加热隔膜720，在任意方向上的流体流动会导致上游和下游绝对温度降低。上游和下游温度之间的温差幅度与流体流速的幅度成比例，这是由于较快的流体流速将在流动方向上推进/携帯更多热量。在展示的实施例中，流量传感器温差根据与上游和下游实际温度相关联的热电堆710、715电压差定义。流量传感器温差的符号指示了在传感器710、715关于发热器750热对称布置的实施例中通过传感器700的流动方向。例如，在感测接点740b比基准接点740a更低温时传感器710、715的极性设置成使得它们配准正极性电压时，流量传感器温差(例如电压差定义为上游传感器710电压信号减去下游传感器715电压信号)将在向下游流动时具有正极性，以及在向上游流动时具有负极性。该差的绝对幅度(例如，电压幅度)与通过传感器700的绝对流速(通常，但不是必须的，非线性地)成比例。上游和下游传感器710、715关于发热器750的热对称布置可以产生(a)无偏离流速确定(没有流动给出零信号)，(b)从差分信号的符号确定流动方向的能力，Ce)与差分信号的绝对值相等地关联的上游和下游流速。由于传感器710、715的对称，差分信号(例如，流速信号)还可以对环境温度的变化不灵敏。这是由于热电堆710、715信号以相同的绝对量变化，这在两个信号的減法或除法时抵消。虽然传感器710、715分别对称布置在展示的传感器700的发热器750的上游和下游，根据本发明的替代实施例可以替代地布置下游传感器710。例如，如果只需要測量下游流动，上游传感器710可以布置在通道160、260、360中远离发热器750并大体上不受发热器750影响的部分中。然而，出于这里说明的原因，根据ー个或多个实施例，传感器710、715的对称布置趋于改进校准、准确度、精密度，除其他方面外。虽然展示的温度传感器710、715包括热电堆，温度传感器可以替代地包括任意其他适合类型的温度传感器而不偏离本发明的范围。虽然这里描述了特定的流量传感器700，各种替代的流量传感器可用于结合本发 明的各种实施例而不偏离本发明的范围。控制器600可以构造并布置成以各种方式使用热流量传感器700。如图7所示，控制器600通过线路615连接至传感器10、700。如上所述，控制器600通过这些线路615输送电流至发热器750。控制器600还通过线路615连接至传感器710、715以从传感器710、715分别接收上游和下游温度信号，该上游和下游温度信号分别对应上游和下游温度。通过比较上游和下游温度信号，控制器600比较上游和下游温度信号以探测通道160、260、360内的流体流动。控制器600构造和布置成通过比较上游和下游温度/信号来确定通道160、260、360内的流体流动的存在和方向。例如，在控制器600确定上游和下游温度接近相等时，控制器600确定没有流体流经通道160、260、360。如果控制器600确定下游温度相对于上游温度升高时(或在各种热对称实施例中高于上游温度)，控制器600 (或其处理器610)确定流体向下游朝向气雾剂输出开ロ 140、240、340流动。相反地，如果控制器600确定下游温度相对于上游温度降低时(或在各种热对称实施例中低于上游温度)，控制器600 (或其处理器610)确定流体向上游朝向气雾剂发生器110、210、310流动。控制器600可以以任意适合的方式比较上游和下游温度/信号。例如，控制器600可以从下游温度减去上游温度，并使用该结果的符号来确定流动方向，零结果指示无流体流动。替代地，控制器600可以通过一个除以另ー个来比较上游和下游温度/信号，并通过商是否大于I或小于I来确定流动方向，商为I指示无流体流动。控制器600还可以使用传感器700来确定通过传感器700的流体流速。所确定的流体流速无需是绝对项(例如，米/秒或升/秒)。而是，可以根据与流体流速相关的变量来确定和表示流体流速。例如，在控制器从来自热电堆715的下游温度信号(以伏特为单位)减去来自热电堆710的上游温度信号(以伏特为单位)的实施例中，产生的流体流速可以伏特表示(或基于使用的温度传感器类型的任何其他适合的绝对或相对标度)。控制器600可以通过使各种温差信号(例如，以伏特为单位)与实际流速(例如，米/秒、升/秒等)相关联的预定转换算法来确定通道160、260、360中的实际体积流速或经过传感器700的流体的实际线性流速。可以算术地计算该算法，或可以可替代地通过以已知流速确定温差信号的控制测试来经验地产生该算法。
控制器600还可以类似于上述传感器500的热电堆510来使用传感器700的ー个或多个温度传感器710、715作为温度传感器。例如，如果两个传感器710、715均使用，它们的信号可以相加在一起来产生随温度变化的信号。传感器700并因此可以类似于传感器500的方式来探测通道160、260、360中气雾剂的存在。在流量传感器700的运转期间，发热器750加热隔膜720，该隔膜720被经过传感器700的气流冷却。如图8所展示，隔膜720在最大流速时达到最小温度，反之亦然。在图8中，y轴(“热电堆输出(a. u.)”)代表根据传感器的一个实施例的来自两个传感器710、715的累积温度信号。X轴代表流速。如图8所示，累积的温度信号/累积温度与流速成反比。由于发热器750相对于基准接点740b加热感测接点740a，所以累积信号为正值。如图8所示，累积温度信号也随气雾剂的存在而变化。温度与流速曲线800(在图8顶部的曲线)是在传感器700定位的通道中不存在气雾剂的示例曲线。温度与流速曲线810 (在图8底部的曲线)是由传感器700感测到通道存在气雾剂的示例曲线。通过发热器 750中耗散的热量来确定隔膜720的温度变动，例如，小量能量引起随变动流速的小温度变化。在存在气雾剂时，发热隔膜720的温度将下降。针对发热器750的小耗散水平，气雾剂的存在将隔膜720冷却至低于气雾剂不存在时最高流速的温度。換言之，所有其他变量为常量时，存在气雾剂时零流速的累积温度将低于不存在气雾剂时最高流速的累积温度。设置阈值水平820低于不存在气雾剂时最高流速的最低温度。在温度低于该阈值水平820时探測到气雾剂的经过。在展示的传感器700中，隔膜720比硅框架730温度低吋，累积温度信号将为负值。在所展不的传感器700中，由于发热器750相对于娃框架730上远离发热器750的基准接点740a加热隔膜720上靠近发热器750的传感器710、715的感测接点740b，在不存在气雾剂吋，累积温度信号将为正值。发热器750热量输出能够最优化以平衡竞争变量。如上所述，減少发热器750的输出使得更容易区分不存在气雾剂时快流速和存在气雾剂时慢流速。另一方面，发热器750输出能够最优化以在预期的流速期间最大化上游和下游温度之间的差值，从而最优化探測和量化流速的传感器信噪比性能。根据替代实施例，控制器600利用适应温度阈值820来更加准确地探測气雾剂的存在。如通过图8的曲线800所示，隔膜720的累积温度信号(相对于硅框架)和流速之间的关系在气雾剂不存在时是已知的。由于控制器600能够使用传感器700通过比较上游和下游温度信号如上所述地来计算流速，控制器600能够使用该已知流速连同已知累积温度信号-流速比(不存在气雾剂吋)关系来确定在气雾剂不存在时的累积温度信号。控制器600因此能够将适应的气雾剂探測温度信号设置成稍低于气雾剂不存在时在已知流速的期望信号。控制器600在感测的累积温度信号降低到即刻自适应阈值以下时(在温度信号随隔膜720温度升高和降低的实施例中)确定存在气雾剂。因此，适应阈值820将随感测流速减小。根据使用适应阈值820的一个或多个实施例，实际隔膜720温度和阈值水平820之间的差将很小并因此能够探测到较小的温降(并因此较小量的气雾剂)。同样，根据使用适应阈值820的一个或多个实施例，适应阈值820促进了较高发热器750热量输出的使用，其増加了感测气体流的传感器性能的信噪比。根据使用适应阈值820的一个或多个实施例，不需要限定最高流速以确定设置阈值水平820的最低温度。图9展示了根据本发明的替代实施例的热流量传感器900。传感器900可用于代替这里描述的任意传感器400、500、700而不偏离本发明的范围。传感器900与传感器700相同，除了添加了离散温度传感器910并安装至隔膜720。在展示实施例中，传感器900是电阻温度传感器，类似于上述的传感器400的电阻410。替代地，可以实际使用传感器400和传感器700来制造诸如传感器900的传感器。控制器600以与控制器600连接到上述传感器400的电阻410相类似的方式连接至电阻温度传感器910。控制器以与上述的关于传感器700相类似的方式连接至发热器750和传感器710、715。该电阻温度传感器910的使用使得传感器能够测量绝对温度(与使用诸如热电偶的传感器的相对温度相反)。图10展示了控制器600使用的实验结果，其使用传感器900来感测通道内的温度和流动。X轴表示时间。顶部线920指示了流量传感器900对患者呼吸模式(示出了大约5个全呼吸)的响应。线920的y轴与上游和下游温度传感器710、715 (例如，根据实际温 度(例如，摄氏度)、温度信号差(例如，在传感器710、715为热电堆时为伏特，以及在传感器710,715为电阻式上游和下游温度传感器时为欧姆))之间的温差关联。在线920中，低平部表示ー个吸入和呼出，而高平部表示另ー个吸入和呼出(依据传感器900是否设置成从下游温度减去上游温度，反之亦然)。在释放气雾剂时，在流量传感器900中观察到小尖峰930，其说明流量传感器900基本不受气雾剂影响。在图10中，较低线940与电阻910 (其也可以称为电热调节器)感测的温度关联，从而使得线940的y轴与通道温度(例如，根据以欧姆为单位的电阻值、根据实际温度)关联。线940的噪声模式是由发热器750的温度波动引起的，发热器750的温度波动由流动变化引起。在释放气雾剂时，电阻910的电阻值降低至远低于气雾剂不存在时的最小水平的的水平950。如上关于传感器700所述，控制器600可以利用预定的或适应的温度阈值960，并在线940/温度信号越过阈值960时确定气雾剂存在。根据替代实施例，使用传感器700，以及使用发热器电阻750本身而不是离散电阻910的电阻值来以如上所述关于传感器900的相同方式来感测温度。热流量传感器700、900可以结合气雾剂输送装置100、200、300使用以为这些装置提供另外的或替代功能。例如，在MDI100的使用过程中，使用者应该相对于剂团的吸入恰当地安排剂团的释放时间。根据不同的预期用途，希望患者在剂团被释放后(或预定量的时间后)立即吸入、或在吸气期间释放剂团。如上所述，控制器600能够使用传感器700、900来探测雾化药剂的剂团的释放。此外，由于控制器600能够使用传感器700、900来探测通道160中流动的存在、方向和/或幅度，控制器600能够确定使用者何时通过气雾剂输出开ロ 140吸气。控制器600因此能够监测患者对期望释放/吸气时间的依从性和/或为患者提供指令以帮助患者更好地安排释放和吸气的时间。关于监测，控制器600可以在存储器640中记录每次剂量释放和毎次吸气之间的时间关系(例如，相对开始时间、停止时间、持续时间)。该存储数据则随后能够由使用者或医疗专业人员访问以评估患者对MDIlOO的预期使用的依从性。控制器600能够比较释放/吸气之间的感测关系与预订期望的关系，并提供关于患者是否恰当地时控释放和吸气的指示(例如，通过显示器620视觉地、音频通过音频输出装置630音频地、和/或通过触觉输出装置660触觉地)。如果患者的时限不适合，控制器600可以提供关于患者在未来如何更好地遵照期望时限的指示(例如，诸如“下一次，请相对于释放气雾剂更早(或更晚)吸气”的视觉或音频指示)。控制器600能够另外和/或替代地为患者提供关于何时释放剂团和/或吸气的指示。例如，如果应该在患者的吸气中途(或一些其他期望点)释放剂团时，控制器600可以在控制器600通过流量传感器700、900探測到患者在吸气中途时提供视觉的、音频的或触觉的指令以启动气雾剂发生器110。替代地，在控制器600以允许控制器600打开或关闭气雾剂发生器110、210、310的方式连接至气雾剂发生器110、210、310时，在控制器600确定其相对于患者的感测呼吸模式适合时控制器600自身可以打开气雾剂发生器110、210、310。替代地，如果期望患者在释放剂团后的预定时间吸气，控制器600可以提供适当地时控视觉、音频或触觉的吸气指令。 结合雾化器200、300，控制器600可以上述关于MID100相类似的方式来使用流量传感器700、900。例如，控制器600可以监测并在存储器640中记录气雾剂发生器210、310雾化的时间、持续时间和相对时限以及患者通过气雾剂输出开ロ 240、340吸气的时间、持续时间和相对时限。该数据随后可以由使用者、医疗专业人员或其他适合的人或机器使用以评估患者对期望治疗方案的依从性。该数据可以取保指示患者不同地使用装置200、300，和/或确保对装置200、300如何操作进行调节(例如，通过调节例如每次气雾剂释放的时间和时限来更好地匹配患者的呼吸模式来调节装置自身的运转)。如本领域所公知的，通常期望协调患者的呼吸模式和雾化器200、300的雾化。例如，设计各种雾化器来在患者吸气时雾化药物，而在患者呼气时不雾化药物，从而减少了药物的浪费，当然还有其他理由。控制器600可以使用流量传感器700、900来探测吸气和呼气，从而相应地安排气雾剂发生器210、310启动的时间。在这些实施例中，控制器600可操作地连接至气雾剂发生器210、310从而使得控制器开始和停止气雾剂发生器210、310。虽然上面描述了具有示例气雾剂发生器110、210、310的气雾剂输送装置100、200、300，替代类型的气雾剂输送装置和气雾剂发生器可用于替代这些示例装置100、200、300和/或发生器110、210、310而不偏离本发明的范围。在展示的实施例中，传感器10布置在气雾剂输送装置100、200、300中的示例位置。然而，传感器10可以布置在替代位置而不偏离本发明的范围。例如，传感器10可以被重新定位从而改进传感器探测吸气、呼气和/或气雾剂的能力。传感器10的位置可以最优化以平衡感测各种状况的竞争目标。例如，在图I展示的装置100中，靠近气雾剂发生器110放置传感器10可以改进传感器探測气雾剂存在的能力。然而，在该位置，传感器10可能不能够探测患者的呼气，这是由于大量呼气流不能够到达传感器10，特别是在呼气阀更加靠近吸口 140布置吋。传感器10能够替代地布置在很好地适于探測该吸气/呼气流的位置(例如，如图I以虚线所示的传感器10a)。然而，该布置可能牵涉对传感器10探測气雾剂的灵敏度的权衡，这是由于传感器IOa的布置远离气雾剂发生器110。出于相同原因，结合装置200的图2所示的传感器10可以如图2中虚线所示重新定位成传感器10b。虽然传感器IOb的这种布置改进了传感器探測患者呼气和吸气的能力，然而这种布置会減少传感器探測气雾剂的灵敏度，这是用于传感器IOb远离气雾剂发生器210布置。
更进一歩，在一个或多个实施例中，传感器10可以用于探测流动而不是气雾剂的存在。在这些实施例中，传感器10可以布置在最小化或消除其与气雾剂交互作用的位置从而最小化传感器10的基于气雾剂的污染。例如，如通过图2中的传感器IOc的虚线所示，传感器IOc可以定位在气雾剂发生器210上游的吸气流体通道中，从而感测没有被传感器IOc的下游产生的气雾剂显著污染的吸气。类似地，如通过图2中的传感器IOd的虚线所示，传感器IOd可以定位在呼气通道从而改进其感测患者呼气的能力，同时限制传感器暴露到污染的气雾剂。可以利用图3的装置300中针对传感器10的类似替代位置来改进优先測量(例如，气雾剂存在、吸气、呼气)的灵敏度。在展示的实施例中，传感器位置10b、10c、IOd提供用于传感器10的替代位置。然而，根据其他实施例，装置100、200、300可以使用多个传感器，每个传感器10集中于不同的測量。例如，在装置200中，装置200使用传感器10探測气雾剂、传感器IOc探測吸气、以 及传感器IOd探测呼气。在展示的实施例中，气雾剂输送装置100、200、300设计成雾化药物以及气雾剂输出开ロ 140、240、340设计成促进雾化药物通过患者的ロ腔和/或呼吸机管输送进入患者的气道(例如，咽喉、支气管、肺)。然而，根据本发明的替代实施例，气雾剂输送系统可以具有替代功能(例如，加湿作用、诸如空气清新剂的香味气雾剂的扩散)而不偏离本发明的范围。另外或可替代地，本发明的一个或多个实施例可以用于期望感测在给定位置气雾剂的存在和/或感测流体流动(在存在流动、流动方向、和/或流动幅度方面)的任意系统中。例如，这里描述的流动传感器700、900可以用在输气管道中用于感测流动。因此，本发明的各种实施例并不限制于用于气雾剂产生和/或输送环境中。这里描述的各种温度传感器可以直接地(例如，传感器布置于通道中)或间接地(例如，传感器布置于通道的壁内，从而该传感器通过感测壁内的温度来间接地感测通道内的温度)感测通道160、260、360中的温度。如这里所使用的，感测温度不需要感测绝对温度。而是，感测温度仅需生成与温度关联的某种类型的信号或信息。例如，温度測量可以是与參照位置的温差(例如，通过热电偶的基准接点和感测接点)。温度测量不需要转换为标准温度単位(例如，华氏温度、摄氏度、开氏温度)。而是，温度測量可以仅仅与温度相关(例如，正比、反比)，从而温度測量可以根据例如电阻式温度传感器的欧姆/电阻值或热电偶温度传感器的电压来得到。如这里所使用的，术语雾化开始和停止不是绝对的。而是可以在雾化高于或低于某一预定阈值时探测到雾化开始和停止。例如，可以在雾化相对于在气雾剂发生器的正常运转期间产生的雾化减少到低于预定阈值时(例如，少于正常雾化的20%、15%、10%)确定雾化停止。通道160、260、360可以包括气腔，气体/空气通过该气腔从气雾剂发生器110、210、310移动到气雾剂输出开ロ 140、240、340。替代地，通道160、260、360也可以是限定气腔的表面，气体/空气通过该气腔从气雾剂发生器110、210、310移动到气雾剂输出开ロ140、240、340。通道160、260、360还可以包括限定气腔的表面的壁。提供了前述展示的实施例来说明本发明的结构和功能原理，且并不意于限制。相反地，本发明的原理g在包括所附权利要求书精神和范围内的任意和所有变化、改造和/或替 代。


一种气雾剂输送系统(例如，MDI或用于输送雾化药物至患者的雾化器)包括在系统的气雾剂输出通道中的温度传感器。控制器在传感器感测到通道中预定温度变化时确定该系统的气雾剂发生器已经释放气雾剂。温度传感器还包括热流量传感器，其包括发热器和上游及下游温度传感器。控制器比较上游和下游温度以确定通道中流体流动的存在、方向以及幅度。控制器可以使用气雾剂探测和/或流动探测来监测对系统预期使用的依从性和/或为用户提供恰当使用使用系统的实时指令。控制器可以记录雾化和流动数据以用于后期分析。