(57)【要約】  乾燥粉末吸入器は、乾燥粉末および気体を保持するためのオリフィスを有する第１のチャンバと、少なくとも１つの通路によって第１のチャンバに接続され、第１のチャンバからエアロゾル化された形態の乾燥粉末を受け取り、エアロゾル化された乾燥粉末をユーザに送達するための第２のチャンバとを含む。少なくとも１つの光学センサが、第２のチャンバ内を通過するエアロゾル化された粉末粒子を監視する。第１のチャンバに結合されたバイブレータは、乾燥粉末をエアロゾル化し、エアロゾル化された粉末を少なくとも１つの通路を通って移動させ、それによって粉末を第１のチャンバから第２のチャンバにエアロゾル化された乾燥粉末として送達する。バイブレータ制御ユニットは、第２のチャンバ内を通過してユーザに送達されたエアロゾル化された粉末粒子の量に基づいて、バイブレータの動作を制御する。
2020511243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥粉末および気体を保持するように構成された第１のチャンバと、
少なくとも１つの通路によって前記第１のチャンバに接続され、前記第１のチャンバからエアロゾル化された形態の前記乾燥粉末を受け取り、前記エアロゾル化された乾燥粉末をユーザに送達するように構成された第２のチャンバと、
少なくとも１つの光学センサであって、前記第２のチャンバ内で当該少なくとも１つの光学センサを通り過ぎる乾燥粉末粒子を監視するように構成された少なくとも１つの光学センサと、
前記第１のチャンバに結合され、前記乾燥粉末をエアロゾル化し、前記エアロゾル化された粉末を前記少なくとも１つの通路を通って移動させ、それによって前記乾燥粉末を前記第１のチャンバから前記第２のチャンバにエアロゾル化された乾燥粉末として送達するように構成されたバイブレータと、
前記少なくとも１つの光学センサを通り過ぎる前記第２のチャンバ内の粒子の量に基づいて、前記バイブレータの動作を制御するように構成されたバイブレータ制御ユニットと、を備える乾燥粉末吸入器。
【請求項２】
前記バイブレータ制御ユニットが更に、前記少なくとも１つの光学センサを通り過ぎる前記第２のチャンバ内の粒子の量に基づいて、送達された乾燥粉末の量を推定するように構成された、請求項１に記載の吸入器。
【請求項３】
前記バイブレータ制御ユニットが更に、
前記送達された乾燥粉末の推定量を所定の投与閾値と比較し、
前記ユーザに送達された乾燥粉末の推定量が前記所定の投与閾値以上であることに応答して、前記ユーザに投与が完了したことを示すように構成された、請求項２に記載の吸入器。
【請求項４】
前記乾燥粉末吸入器が、前記第２のチャンバ内の圧力を監視するための吸入センサを更に含み、
前記バイブレータ制御ユニットが更に、前記第２のチャンバ内の前記監視された圧力に基づいて、ユーザの呼吸サイクルを求めるように構成された、請求項１に記載の吸入器。
【請求項５】
前記バイブレータ制御ユニットが更に、前記ユーザに送達された乾燥粉末の推定量が前記所定の投与閾値未満であることに応答して、前記ユーザの呼吸サイクルの次の吸入のために所定の時間の間前記バイブレータを作動させるように構成された、請求項４に記載の吸入器。
【請求項６】
前記送達された乾燥粉末の量の推定が、前記少なくとも１つの光学センサから受信した出力信号に基づく、請求項２に記載の吸入器。
【請求項７】
前記少なくとも１つの光学センサが、送信機から送信された光がエアロゾル化された粉末で反射されて受信機によって受信される反射モードで動作する、請求項１に記載の吸入器。
【請求項８】
前記少なくとも１つの光学センサが、送信機から送信され受信機によって受信される光の量をエアロゾル化された粉末が制限する透過モードで動作する、請求項１に記載の吸入器。
【請求項９】
前記少なくとも１つの光学センサが、送信機と受信機の両方を単一のパッケージで組み合わせたものである、請求項１に記載の吸入器。
【請求項１０】
吸入器を使用して１回分用量の薬物を送達するための方法であって、
第１のチャンバ内に乾燥粉末および気体を保持する工程と、
前記第１のチャンバに接続された第２のチャンバ内にエアロゾル化された形態の前記乾燥粉末を受け取る工程と、
前記第２のチャンバ内の前記エアロゾル化された乾燥粉末をユーザに送達する工程と、
前記第２のチャンバ内に配置された少なくとも１つの光学センサを通り過ぎる乾燥粉末粒子を監視する工程と、
前記少なくとも１つの光学センサを通り過ぎる前記第２のチャンバ内の粒子の量に基づいて、前記バイブレータの動作を制御する工程と、
前記第１のチャンバに結合されたバイブレータを使用して前記乾燥粉末をエアロゾル化する工程であって、前記バイブレータが前記エアロゾル化された粉末を前記少なくとも１つの通路を通って移動させ、それによって前記乾燥粉末を前記第１のチャンバから前記第２のチャンバにエアロゾル化された乾燥粉末として送達する工程と、を含む方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの光学センサを通り過ぎる前記第２のチャンバ内の粒子の量に基づいて、送達された乾燥粉末の量を推定する工程を更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記送達された乾燥粉末の推定量を所定の投与閾値と比較する工程と、
前記ユーザに送達された乾燥粉末の推定量が前記所定の投与閾値以上であることに応答して、前記ユーザに投与が完了したことを示す工程と、を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
吸入センサを使用して前記第２のチャンバ内の圧力を監視する工程と、
前記第２のチャンバ内の前記監視された圧力に基づいて、ユーザの呼吸サイクルを求める工程と、を更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記ユーザに送達された乾燥粉末の推定量が前記所定の投与閾値未満であることに応答して、前記ユーザの呼吸サイクルの次の吸入のために所定の時間の間前記バイブレータを作動させる工程を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記送達された乾燥粉末の量の推定が、前記少なくとも１つの光学センサから受信した出力信号に基づく、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの光学センサが、送信機から送信された光がエアロゾル化された粉末で反射されて受信機によって受信される反射モードで動作する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの光学センサが、送信機から送信され受信機によって受信される光の量をエアロゾル化された粉末が制限する透過モードで動作する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの光学センサが、送信機と受信機の両方を単一のパッケージで組み合わせたものである、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、米国特許仮出願第６２／４７５，０９５号（出願日：２０１７年３月２２日）に基づく優先権を主張するものであり、この米国特許仮出願の開示は、参照により全体として明示的に本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本明細書に記載される各実施形態は、全般的に、医薬品および薬物の送達の分野に関する。特に、患者への医薬品または薬物の送達を監視および調節することに有用性を見出すことができ、そのような有用性に関連して説明されるが、他の有用性も考えられる。
【背景技術】
【０００３】
特定の気道疾患は、治療薬の直接的な塗布による治療に反応することが知られている。これらの治療薬は、乾燥粉末形態で最も容易に入手可能であるため、その塗布は鼻や口から粉末状物質を吸入することによって最も好便に達成される。このように粉末形態であることは、薬物が所望の部位およびその作用が必要とされ得る箇所に正確に沈着するという点で、投薬のより有効な利用をもたらす。それ故、非常に僅かな用量の薬物が、他の手段によってより多くの用量で投与される場合と同様に効果的であることが多く、その結果、望ましくない副作用の発生と投薬費用が著しく減少する。代替的に、粉末形態の薬物は、呼吸器系の疾患以外の疾患の治療に使用されてもよい。薬物は肺の非常に大きな表面領域上に沈着すると、血流中に非常に急速に吸収され得る。それ故、この塗布方法は、注射、錠剤、または他の従来の手段による投与に取って代わることがある。
【０００４】
一般に受動デバイスである現在の乾燥粉末吸入器（ＤＰＩ）は、１回分の乾燥粉末配合物が患者に正常に送達されたことを確認するためのセンサまたはメカニズムを含まない。ＤＰＩが配合物を計量および施薬するために用いる方法によっては、ユーザへの完全用量の正常な送達を妨げる恐れがある様々な故障の態様が存在する。これらの故障の態様の中には、（１）適切な量の配合物が吸入チャネルに供給されることを妨げる配合物計量メカニズムの機械的故障、（２）とりわけ水分が吸入器内に導入された場合に、粉末の堆積によって内部チャネルまたは解凝集メッシュが詰まり、配合物が意図した通りに自由に流れることができなくなること、（３）粉末が一次薬物パッケージから出ることを妨げるカプセル貫通メカニズムの故障、４）ブリスタストリップ材料（剥離可能な蓋など）、粉末が一次薬物パッケージから出ることを妨げる剥離メカニズムまたは用量前進メカニズムの故障、および（５）吸入器内への不十分な吸気流または吐出などの患者関連の故障の態様、がある。
【０００５】
吸入器の用量カウンタは吸入器が適切に作動されたことを示すことはできるが、用量カウンタメカニズムは配合物が吸入によってユーザに適切に送達されたことを確認することはできない。場合によっては、患者が薬物配合物に付随する味を検出してもよいが、この方法には信頼性がない。なぜなら、この方法は、送達されている特定の配合物または患者の味覚に依存するからである。患者の味覚は、吸入器を使用する直前に摂取した食品もしくは飲み物、または味に悪影響を与えかねない鼻詰まりや口腔、歯、または舌の組織の炎症などの特定の疾病症状の存在を含むいくつかの要因によって影響を受ける恐れがある。また、高効率の能動ＤＰＩデバイスにおいては、より少量の配合物が、口または舌の内側に付着することなく、より直接的に気道に送達され得る。この場合、口の中に存在し得る物質の量は味覚によって検出されるには不十分である。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書に記載される各実施形態は、吸入器を介して送達される医薬品（群）または薬物（群）の用量を調節するための方法、装置、および／またはシステムに関する。特定の各実施形態において、吸入器は、薬物または薬剤が正しい量でかつ正しい条件（吸気流など）下でユーザーに送達されたことを検出することができる。一部の実施形態において、この情報は、吸入器を使用して用量を服用した直後にユーザーに明確に提示される。
【０００７】
これらの方法、装置、および／またはシステムは、公知のＤＰＩに対して有意な利点を提供する。粒子状物質の存在および／または流れを感知するために使用される製品および機器が、現在、様々な検知技術を用いる多様な用途に利用可能である。これらの製品は一般に、周囲照明、赤外線照明、またはレーザ照明を使用する反射または透過光学アプローチ、移動粒子上の静電荷の検出、超音波測距、無線周波数／マイクロ波ドップラー流量測定法、または放射性物質を使用する電離箱システムなどの技術に依存する。これらのタイプのセンサシステムのほとんどは、比較的高価な部品や材料に依存し、定期的な較正が必要であることが多く、正確な測定を行うことを目的とする。また、これらのアプローチのほとんどで使用されるハードウェアは、その物理的サイズが大き過ぎてバッテリー駆動の携帯型デバイスでの使用が難しく、放射電離箱デバイスの場合、患者の健康または安全上の危険をもたらす。ただし、この技術リスト中の赤外線照明または可視照明を使用する光学センサは、とりわけより低い精度が許容される用途である場合、非常に低コストでの実現の可能性を提供する。具体的には、赤外線に敏感な部品の使用が好ましい。その理由は、そのような部品が、周囲光の干渉に対する感度が低く、技術が成熟していることから、技術的リスクおよび部品の可用性リスクが低減され、従って非常に低コストである傾向にあるからである。光学センサは、粉末配合物、周囲湿度、または電気的干渉に比較的影響されない。湿度の影響に対する耐性は、湿度の高い患者の呼息が存在するタイダル吸入器内でセンサを使用する場合に特に重要である。従って、ユーザーに送達されている薬物または薬剤を光学的に感知することは、上述した既知のＤＰＩの欠点を解消するのに理想的である。
【０００８】
各実施形態の様々な他の側面、特徴、および利点が、詳細な説明および添付の図面を参照することにより明らかとなるであろう。上記の概要および以下の詳細な説明は共に例示であり、各実施形態の範囲を制限するものではないことも理解されるべきである。本明細書および特許請求の範囲における用法によれば、単数形の「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」には複数のものへの言及が含まれる。ただし、文脈によって別に解すべきことが明白な場合はこの限りでない。加えて、本明細書及び特許請求の範囲における用法によれば、「または」という用語は「および／または」を意味する。ただし、文脈によって別に解すべきことが明白な場合はこの限りではない。更に、医薬品および／または薬物という用語の使用は、単一の活性成分、または活性成分の組み合わせを意味し、単一の活性成分に限定されると解釈されることは意図していない。最後に、本明細書における特定の既知のデバイスまたは方法の不利点および欠点の説明は、特許請求の範囲の範囲からそれらの既知のデバイスまたは方法を除外することを意図するものではない。実際、特定の各実施形態は、本明細書に記載の不利点および欠点から損害を被ることなく、既知のデバイスまたは方法の使用を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】１つ以上の実施形態による吸入器の斜視図を示す。
【図１Ｂ】１つ以上の実施形態による吸入器の斜視図を示す。
【図１Ｃ】１つ以上の実施形態による吸入器の斜視図を示す。
【００１０】
【図２】１つ以上の実施形態による、外付け装置としての吸入器のマウスピースに嵌合する光学センサ装置の斜視図を示す。
【図３】１つ以上の実施形態による、外付け装置としての吸入器のマウスピースに嵌合する光学センサ装置の斜視図を示す。
【００１１】
【図４】１つ以上の実施形態による光学センサ信号条件付け回路の例示的な回路図を示す。
【００１２】
【図５】１つ以上の実施形態による吸入器コントローラの機能ブロック図を示す。
【００１３】
【図６】１つ以上の実施形態による、例示的な光学センサ出力信号および出力信号から計算された曲線下面積を表すグラフを示す。
【００１４】
【図７】１つ以上の実施形態による、単一投与シーケンスについての粒径分析器の出力を表すグラフを示す。
【００１５】
【図８】１つ以上の実施形態による、（ａ）微細粒子および（ｂ）粗大粒子の場合の光学的用量センサ出力の図を示す。
【００１６】
【図９】１つ以上の実施形態による、重み付け係数ａおよびｂの値に対する線形モデリングの精度を表すグラフを示す。
【００１７】
【図１０】１つ以上の実施形態による、ＡＵＣおよびＲＭＳ下で等しい重み付け係数を用いるサンプルセットの初期の較正の線形回帰分析を表すグラフを示す。
【００１８】
【図１１】１つ以上の実施形態による、より大きな用量の粉末を含むサンプルセットの第２の較正についての線形回帰分析を表すグラフを示す。
【００１９】
【図１２】１つ以上の実施形態による、初期の較正サンプルセットと第２の較正サンプルセットの両方についての線形回帰分析を表すグラフを示すグラフを示す。
【００２０】
【図１３】１つ以上の実施形態による、吸入器を使用して薬物を送達するための方法２００のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下の説明において、各実施形態の十分な理解をもたらすために、説明を目的として多くの具体的な詳細事項が明記される。しかしながら、当業者は、各実施形態が、これらの具体的な詳細事項がなくとも、または等価な構成を用いても実施され得ることを理解するであろう。他の各例において、周知の構造およびデバイスが、本発明の各実施形態を不必要に不明瞭にすることを避ける目的でブロック図の形式で示される。
【００２２】
本発明の各実施形態は、被験者による吸入用の乾燥粉末としての薬剤を投与するためのデバイスに関する。このデバイスの一部の実施形態は、乾燥粉末吸入器（ＤＰＩ）として分類されてもよい。このデバイスの一部の実施形態は、特にタイダル呼吸を用いて複数回の吸入にわたって乾燥粉末薬剤を送達する場合、（液体ネブライザとは対照的に）乾燥粉末ネブライザとしても分類され得る。このデバイスは、本明細書において「デバイス」または「吸入器」と互換的に呼ばれることがあり、これらは何れも、好ましくは複数回の吸入にわたって、最も好ましくはタイダル呼吸時に、被験者による吸入用の乾燥粉末としての薬剤を投与するためのデバイスを指す。「タイダル呼吸」は、好ましくは、強制呼吸とは対照的に、安静時の通常の呼吸中の吸入および吐出を指す。
【００２３】
吸入デバイスの構造と動作
【００２４】
図１Ａから図１Ｃは、好ましくはタイダル呼吸により、デバイスのマウスピースからユーザの吸入を受け、複数回の連続吸入にわたって１回分の薬剤を送達するように構成された吸入器１００を示す。図１Ａから図１Ｃに示す一実施形態において、吸入器１００は、トランスデューサ１０２を複数回作動させて薬物カートリッジ１０４からユーザに完全医薬用量を送達するように構成されてもよい。動作中、ユーザがマウスピースから吸入すると、空気が吸入器の吸気口内に引き込まれ、デバイスの空気流導管を通り、マウスピースからユーザの肺内に吸い込まれる。空気が空気流導管を通って吸入されているときに、乾燥粉末薬剤が空気流経路内に噴出され、ユーザの吸入空気によって運ばれる。従って、空気流導管は、好ましくは、吸気口から排気口（すなわち、マウスピースによって形成される開口部）までの空気経路を画定する。それぞれの呼吸サイクルには吸入と吐出が含まれる。すなわち、それぞれの吸入の後に吐出が続くため、好ましくは、連続した吸入は連続した呼吸サイクルにおける吸入を指す。それぞれの吸入後、ユーザは吸入器のマウスピース内に息を吐き戻すか、または吸入器外に息を吐き出し（例えば、マウスピースから口を離し、吸入した空気を側方に排出することによって）てもよい。一実施形態において、連続した吸入とは、ユーザが吸入器を介して吸入する一回ごとを指し、これは患者が自分の呼吸を吸入する一回ごとであってもなくてもよい。
【００２５】
一実施形態において、吸入器１００は、少なくとも１つの薬剤を含む、複数の予め計量された用量の乾燥粉末薬物組成物を含み得、複数の予め計量された用量のそれぞれ個々の用量は、ブリスタ１０６などの薬物カートリッジ１０４内に収容されている。本明細書で用いられる場合、ブリスタ１０６は、１回分の乾燥粉末薬剤を収容するのに適した容器を含み得る。好ましくは、複数のブリスタが、ストリップ上、すなわち薬物カートリッジ上の各ポケットとして配置され得る。好ましい実施形態によれば、個々のブリスタは、剥離可能な薬物ストリップまたはパッケージ上に配置されてもよく、剥離可能な薬物ストリップまたはパッケージは、各ブリスタが形成されて、別個の薬剤用量を収容するための各ポケットを画定するベースシートと、ベースシートに封止される蓋シートとを含む。蓋シートは、蓋シートとベースシートとが剥離可能であるようにベースシートに封止され、従って、ベースシートおよび蓋シートの各々は、それぞれのブリスタ内に収容された用量を放出するために互いから剥離可能に分離され得る。各ブリスタはまた、好ましくは間隔を空けて配置され、より好ましくは、それぞれの用量に別々にアクセス可能であるように、ストリップ上で漸次配置（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）（例えば、直列漸次配置（ｓｅｒｉｅｓ  ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ））で配置されてもよい。
【００２６】
図１Ａから図１Ｃは、トランスデューサ１０２を複数回作動させて単一のブリスタ１２０からユーザに完全医薬用量を送達するように構成された吸入器１００を示す。一実施形態において、吸入器１００は、ユーザがマウスピース１１０から吸入するときに空気が吸入器１００を通って移動できるように構成された空気流導管１０８を含んでもよい。一実施形態において、吸入器１００は、空気流導管１０８を通る空気流を検出し、空気流が検出されたときにコントローラ１１４に信号を送信するように構成された吸入センサ１１２を含んでもよい。一実施形態において、コントローラ１１４は、空気の流れがセンサ１１２によって検出されたときに（場合によっては、第１の空気の流れが検出されたときに）薬物ストリップ前進メカニズム１１６を作動させるように構成されてもよい。薬物ストリップ前進メカニズム１１６は、ブリスタ１０６が、例えば投与チャンバ１１８に近接する（または一実施形態において、隣接またはほぼ隣接する）ように薬物ストリップ１０４を一定の距離（例えば、ブリスタ１つ分の長さ）だけ前進させるように構成されてもよい。一実施形態において、投与チャンバ１１８の開放端を覆うように膜（図示せず）を構成してもよい。一実施形態において、トランスデューサ１０２は、投薬チャンバ１１８の膜に対面してもよい。一実施形態において、コントローラ１１４は、作動事象が検出されたときにトランスデューサ１０２を作動させるように構成されてもよい。一実施形態において、トランスデューサ１０２の作動をトリガするために、複数回の吸入の検出を必要としてもよい。例えば、コントローラ１１４は、センサ１１２によって空気の流れが検出されたときに（場合によっては、後続の空気の流れ、例えば、第２、第３、またはそれ以降の空気の流れが検出されたときに）トランスデューサ１０２を作動させるように構成されてもよい。トランスデューサ１０２は、振動することにより膜を振動させ、ブリスタ１０６からの医薬品をエアロゾル化して投与チャンバ１１８内に移送するように構成されてもよい。一実施形態において、トランスデューサ１０２の振動によって、更に、エアロゾル化された医薬品が投与チャンバ１１８内に送達され、出口チャネル１２０を通り、マウスピース１１０からユーザに送達される。
【００２７】
トランスデューサ１０２は、高周波周波数および好ましくは超音波共鳴振動周波数（例えば、約１５ｋＨｚから５０ｋＨｚ）を有する材料で作られた圧電素子であってもよく、圧電素子に印加された励起電気の周波数および／または振幅に依存する特定の周波数および振幅で振動させられる。圧電素子を構成するために使用できる材料の例には、石英および多結晶セラミック材料（例えば、チタン酸バリウムおよびジルコン酸チタン酸鉛）が含まれ得る。有利なことに、圧電素子を超音波周波数で振動させることにより、より低い（すなわち、音波の）周波数で圧電素子を振動させることに伴うノイズを回避することができる。
【００２８】
一部の実施形態において、吸入器１００は、患者がデバイスを介して吸入するときを感知する吸入センサ１１２（本明細書において、流れセンサまたは呼吸センサとも呼ばれる）を備えてもよい。例えば、センサ１１２は、吸入センサ、空気流速度センサ、または温度センサの形態であってもよい。一実施形態によれば、センサ１１２がユーザによる吸入を検出するたびに、吸入器１００に含まれるコントローラ１１４に電子信号が送信され、ユーザによる数回の吸入にわたって用量が送達されてもよい。例えば、センサ１１２は、空気流導管１０８内の空気流の流れおよび／または圧力を示す電子信号を生成し、それらの信号およびメモリ（図示せず）に記憶された投与スキームに基づいてトランスデューサ１０２の作動を制御するために、それらの信号を電気接続を介して吸入器１００に含まれるコントローラ１１４に送信する従来の流れセンサからなっていてもよい。好ましくは、センサ１１２は吸入センサであり得る。各実施形態に従って使用され得る吸入センサの非限定的な例には、本明細書に記載の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）吸入センサまたはナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ）吸入センサが含まれ得る。吸入センサは、ユーザがマウスピース１１０から吸入しているときを検出するために、空気流導管１０８内またはその近傍に配置されてもよい。
【００２９】
吸入器１００は、小型赤外線（ＩＲ）光学センサ１１３も含み、光学センサ１１３は、空気流導管１０８の内面上に配置されて、空気流Ｆを介して光学センサ１１３を通り過ぎる粉末薬剤の粒子を感知する。好ましくは、光学センサ１１３は、粉末薬剤がユーザの吸気流路内に送達され、光学センサ１１３によって感知されるように配置され得る。一実施形態において、光学センサ１１３は、送信機（発光ダイオード、すなわちＬＥＤ）および受信機（フォトトランジスタ受信機）を含んでもよく、送信機および受信機は送信機からのＩＲ照明が受信機上に直接投影されるように位置する。別の実施形態において、光学センサ１１３は、ＩＲ送信機と受信機の両方を含み、送信機からの照明がセンサの前方で粒子に反射して受信機によって受信されるようにしてもよい。好ましくは、光学センサ１１３は、空気流Ｆを介して空気流導管１０８を通過する粉末薬剤の量を示す信号を生成し、それらの信号を電気接続を介してコントローラ１１４に送信し得る。
【００３０】
好ましくは、コントローラ１１４は、特定用途向け集積回路チップおよび／または何らかの他のタイプの非常に高度に集積された回路チップとして具現化され得る。代替的に、コントローラ１１４は、マイクロプロセッサ、または単品の各電気および電子部品の形態をとってもよい。以下により十分に説明するように、コントローラ１１４は、ユーザの呼吸サイクルおよび／または空気流導管１０８を通過してユーザに送達された粉末薬剤の量に従って、従来の電源１５４（例えば、１つ以上のＤＣ電池）からトランスデューサ１０２に供給される電力を制御してもよい。電力は、バイブレータとコントローラ１１４との間の電気接続を介してトランスデューサ１０２に供給されてもよい。一実施形態において、コントローラ１１４によって生成された電気的励起をトランスデューサ１０２に加えてもよく、電力変換サブ回路（図示せず）が励起周波数でＤＣ電源を高電圧パルス（典型的には２２０Ｖｐｋ−ｐｋ）に変換する。
【００３１】
メモリは、情報を電子的に記憶する非一時的記憶媒体を含み得る。メモリは、１つ以上の光学的に読み取り可能な記憶媒体、電荷ベースの記憶媒体（例えば、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭなど）、固体記憶媒体（例えば、フラッシュドライブなど）、および／または他の電子的に読み取り可能な記憶媒体を含み得る電子的記憶装置は、投与アルゴリズム、各プロセッサによって求められた情報、各センサから受信した情報、または本明細書に記載するような機能性を可能にする他の情報を記憶してもよい。
【００３２】
動作中、ブリスタ１０６は、前述のようにして穴を開け、投与チャンバ１１８における膜上にセットしてもよい。ユーザは、空気流導管１０８を通じて空気を吸入し、空気流導管１０８内に空気流が生成される。空気流Ｆの吸入の流れおよび／または圧力は、センサ１１２によって感知され、コントローラ１１４に送信されてもよく、コントローラ１１４は、信号および記憶された投与スキームに基づいてトランスデューサ１０２に電力を供給する。例えば、吸入センサ１１２によって検出された吸入ごとに、コントローラ１１４は、所定の時間の間トランスデューサー１０２を作動させてもよい。コントローラ１１４は、トランスデューサ１０２に供給される電力の振幅および周波数を、空気流を介したカプセルから空気流中への粉末の可能な限り最良な解凝集および懸濁のためにそれらが最適化されるまで調整してもよい。また、コントローラ１１４は、光学センサ１１３から受信した信号に基づく、ユーザに送達された粉末薬剤の量に従って、トランスデューサ１０２の作動を制御してもよい。ある実施形態において、コントローラ１１４は、投与セッションのための全ての粉末薬剤がユーザの吸気流中に送達されるまで、一連の呼吸サイクルについてユーザのそれぞれの吸入の開始時にトランスデューサ１０２を作動させてもよい。コントローラ１１４はまた、吸入センサ１１２および／または光学センサ１１３から受信した信号に基づいてそれぞれ一回分の薬剤が適切に服用されたかどうかを示す吸入器上のユーザインターフェース（図示せず）を制御してもよい。
【００３３】
光学センサの構造と動作
【００３４】
図２は、一実施形態による吸入器のＩＲセンサチューブアセンブリの上面図を示す。図２に示すように、光学センサ１１３は、吸入器１００の空気流導管１０８の内面上に配置され、粉末薬剤の粒子が空気流を介してセンサ１１３を通り過ぎるのを感知してもよい。図３は、一実施形態による吸入器の別のＩＲセンサチューブアセンブリの上面図を示す。図３に示すように、吸入器１００は、粉末薬剤のユーザへの送達を支援するマウスピース１１０を含んでもよい。光学センサ１１３は、マウスピース１１０に隣接して、吸入器１００の空気流導管１０８の内面上に配置され、粉末薬剤の粒子が空気流を介してセンサ１１３を通り過ぎるのを感知してもよい。
【００３５】
当業者は、光学センサ１１３が反射モードまたは透過モードの何れかの動作用に構成され得ることを理解するであろう。反射モードでは、光学センサ１１３は、送信機が使用する波長で最適な応答をするように設計されたＩＲ送信機（発光ダイオード、すなわちＬＥＤ）とフォトトランジスタ受信機の両方を備えてもよい。特定の作動距離内のセンサの前方にある物質で反射された送信機素子からの照明が受信素子によって効率的に受信されるように、送信機素子と受信機素子の両方をセンサパッケージ内に位置させてもよい。例えば、ＬＥＤによって送信されたＩＲ光は、薬物配合物粒子が光学センサ１１３のラインオブサイトを越えて進む際に薬物配合物粒子で反射されてもよく、フォトトランジスタによって受信されて電子信号に変換され得る。
【００３６】
反射動作モードでは、最小センサ信号は配合物が存在しないことを示し、最大信号は大量の配合物が存在することを示す。信号条件付け電子機器は、受信機からの電子信号を、典型的には０Ｖから３．３Ｖの範囲のコントローラー１１４と互換性のある電圧レベルに増幅する。信号条件付け電子機器はまた、安定した電流源を送信機に供給する。信号条件付け電子機器はまた、センサ出力に存在する電子ノイズまたは熱ノイズを低減するためにフィルタリングを適用してもよい。
【００３７】
透過動作モードでは、ＩＲ照明がＬＥＤからフォトトランジスタ受信機上に直接投影されるように、光学センサ１１３の送信機と受信機を位置させてもよい。薬物配合物がこの投影された「ビーム」を通過するとき、粒子が受信機上に影を落とし、そのため受光量が減少する。この受光減少は、信号が効果的に反転されることを除いて、反射動作モードに使用されるのと同様の方法で電子信号に変換され、処理され得る。すなわち、最大信号レベルは配合物が存在しないことを示し、最小信号は大量の配合物が存在することを示す。
【００３８】
吸入器１００の部品一体化の複雑さおよびコストを低減するために、好ましい実施形態は、送信機と受信機の両方を単一のパッケージに組み合わせる光学センサ１１３を利用する。当業者に知られ、理解されるように、反射モードと透過モードの両方のセンサがこの一体化形態で利用可能である。ただし、送信機と受信機に個々の部品を使用することには利点があり得、主として部品のコスト減が挙げられる。別々の送信機と受信機の各部品を、反射モードまたは透過モードの何れかの動作用に配置することもできる。
【００３９】
図４は、１つ以上の実施形態による、光学センサ信号条件付け回路の例示的な回路図を示す。図４に示すように、光センサ信号条件付け回路１５６は、コントローラ１１４への入力のために光センサ１１３信号の受信および条件付けを行ってもよい。信号条件付け回路１５６は、信号条件付け回路１５６のサブ回路として具現化される以下の機能ブロックを含んでもよい。（１）フォトトランジスタ受信機に給電するためのＤＣ電圧およびデカップリングコンデンサＣ５と、センサＬＥＤを流れる一定電流を維持するためのＱ１、Ｒ１、およびＲ１７とで構成されるセンサおよびセンサ電源回路であって、ＬＥＤおよびフォトトランジスタ受信機が光学センサＵ２を含む。（２）Ｕ３、Ｒ１３、およびＣ８で構成され、ＬＥＤ電源回路およびオフセット制御回路（４）に安定した調節済み基準電圧を供給する基準電圧回路。（３）Ｕ１Ａ、Ｄ３、およびＣ１で構成され、フォトトランジスタ受信機の電流を、電流の対数に比例する電圧に変換する対数トランスインピーダンス増幅器。対数増幅器は、光学センサによって生成される比較的小さな信号に非線形利得を適用することによって増幅器の性能を向上させるために使用される。（４）Ｕ１Ｄ、Ｄ１、Ｄ２、Ｒ９、Ｒ１４、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、およびＣ４で構成され、粉末が存在しない場合に光学センサからの一定ＤＣ電圧レベル出力を維持するために、対数トランスインピーダンス増幅器の入力にオフセットを供給するオフセット制御回路。（５）Ｕ１Ｂ、Ｒ３、Ｒ１５、Ｒ４、Ｃ２で構成される第１のステージと、Ｕ１Ｃ、Ｒ１６、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、およびＣ３で構成される第２のステージの２つの反転増幅器ステージ全体にわたって分散された電圧利得ステージおよびローパスフィルター。利得ステージは、マイクロコントローラベースまたはデータ取得システムベースのアナログ−デジタル変換器でのサンプリングに適したレベルに信号をスケーリングするのに必要な高利得（約４８４Ｖ／Ｖ）でセンサ出力信号を増幅する。
【００４０】
好ましい実施形態において、条件付け回路１５６は、完全に一体化された統合体として、または別途のモジュールとして、吸入器１００のコントローラ１１４に一体化されてもよい。
【００４１】
吸入の検出とバイブレータ素子のトリガリング
【００４２】
図５は、コントローラ１１４の様々な機能的構成要素および動作を示す。当業者には理解されるように、図５に示す各機能的構成要素はデジタル実施形態を対象としているが、図５の各構成要素がアナログ実施形態で実現され得ることが理解されるであろう。
【００４３】
一実施形態において、コントローラ１１４は、ユーザの呼吸サイクルおよびユーザに送達された粉末薬剤の量に基づいてトランスデューサ１０２に供給される電力を制御するためのマイクロコントローラ１５０を含んでもよい。好ましい実施形態において、コントローラ１１４は、吸入センサ１１２から受信した信号に基づいてユーザの呼吸サイクルを求めてもよい。一実施形態において、吸入器１００の電源を入れた後、吸入センサ１１２によって空気流導管１０８内の圧力を監視して、ユーザが呼吸を開始するときを判定してもよい。例えば、マイクロコントローラ１５０は、空気流導管１０８内の圧力の変化率を計算することにより、ユーザが呼吸しているかどうかを判定してもよい。次に、圧力の変化率を所定の上限および下限と比較して、適切な変化率が生じたことを確認してもよい。これらの上限および下限は、環境における周囲圧力の乱れを除外するために利用され、環境内の周囲圧力の乱れとしては、吸入センサの感度の高さに起因して誤トリガを招く恐れがある、高度の急激な変化、移動中の車両内でのタイダル吸入器の使用、ドアの開閉、変化の激しい気象系などがある。変化率が所定の上限と下限との間にあるとき、呼吸サイクルの吸入の開始が検出されたことになる。
【００４４】
一部の実施形態において、吸入の開始が検出されると、マイクロコントローラ１５０は、体積流量単位にスケーリングされた圧力値を蓄積して吸入体積を計算してもよい。呼吸が続くにつれ、圧力値がゼロ点を越えて吐出が始まる正の範囲に達することに応答して、スケーリングされた圧力値の蓄積が停止されてもよい。一実施形態において、マイクロコントローラ１５０は、吸入体積を所定の閾値と比較して、検出された体積値が適切な吸入体積であるかどうかを判定してもよい。吸入体積が所定の閾値を超える場合、マイクロコントローラ１５０は、ユーザの次の呼吸サイクルの吸入の開始を検出してもよい。吸入体積が所定の閾値を超えない場合、現在の呼吸は無視され、ユーザの第１の呼吸サイクルについての吸入体積の判定が繰り返される。好ましい実施形態において、マイクロコントローラ１５０は、吸入センサ１１２から受信した信号を継続的に監視してユーザの呼吸サイクルを求めてもよい。
【００４５】
一部の実施形態において、次の吸入の開始が適切な圧力の変化率として検出され、相対圧力が所定のトリガリング閾値を超えると、マイクロコントローラー１５０は投与トリガを生成してもよい。第２の呼吸サイクルにおいて投与トリガが生成されることに応答して、マイクロコントローラー１５０は、薬物ストリップを投与チャンバ１１８に対して所定位置に前進させてもよい。任意の後続の呼吸サイクルに対して投与トリガーが生成されることに応答して、マイクロコントローラ１５０は、所定の時間の間、圧電素子１０２を作動させて薬物をユーザーに送達してもよい。一部の実施形態において、投与スキームにより、所定の継続時間の間、圧電素子１０２を作動させてもよい。例えば、投与トリガにより、３番目から６番目の呼吸サイクルについて約１００ミリ秒間圧電素子１０２を作動させ、７番目から１０番目の呼吸サイクルについて約３００ミリ秒間圧電素子１０２を作動させてもよい（総作動時間約１．６秒）。投与スキーム用の呼吸サイクルの数および所定の継続時間は限定的ではなく、薬物および／またはユーザの特性に基づいて異なり得ることが理解されるべきである。
【００４６】
粉末薬剤の全用量が確実に送達されるように、投与セッションを１つ以上の後続の呼吸サイクルについて繰り返してもよいことが理解されるべきである。以下により詳細に説明するように、コントローラ１１４はまた、ユーザに送達された粉末薬剤の量に基づいてトランスデューサ１０２の作動を制御してもよい。投与セッション用の呼吸サイクルの数および所定の継続時間は限定的ではなく、薬物および／またはユーザの特性に基づいて異なり得ることが理解されるであろう。
【００４７】
光学的用量感知
【００４８】
一実施形態において、マイクロコントローラ１５０は、患者に送達された粉末薬剤の量に基づいてトランスデューサ１０２に供給される電力を制御してもよい。例えば、マイクロコントローラ１５０は、光学センサ１１３から受信した信号およびメモリ１５２に記憶された推定公式に基づいて、ユーザーに送達された粉末薬剤の量を求めてもよい。ある実施形態において、マイクロコントローラ１５０は、粉末薬剤の推定送達量が所定の投与閾値に達し、それによって投与セッションが完了するまでトランスデューサ１０２の作動を制御してもよい。
【００４９】
一部の実施形態において、コントローラ１１４は、投与セッションのための全ての粉末薬剤がユーザの吸気流中に送達されるまで、一連の呼吸サイクルについてユーザのそれぞれの吸入の開始時にトランスデューサ１０２を作動させてもよい。一部の実施形態において、コントローラ１１４は、デジタル信号処理技術を適用して光学センサ１１３信号の様々な属性を抽出し、ユーザの吸気流中に入った薬物配合物の量を推定してもよい。例えば、様々な信号属性を用いて送達された配合物の量を推定してもよい。様々な信号属性には、時間に対するピーク信号、信号の立ち上がり時間と立ち下がり時間、スペクトル内容、および例えば、信号を時間について積分し、結果として得られるＡＵＣ値を、それを実際の質量の流れに変換する較正係数でスケーリングすることによって得られる曲線下面積（ＡＵＣ）が含まれる。図６は、１つ以上の実施形態による、例示的な光学センサ出力信号および出力信号から計算された曲線下面積を表すグラフを示す。特に、図６は、６ショット分の粉末薬剤が吸入器によって送達されているときの例示的な光学センサ出力（より低いトレース）を表す。高いトレースは、計算されたサンプル出力から計算された曲線下面積（ＡＵＣ）であり、曲線下面積（ＡＵＣ）は、ユーザーに送達された粉末薬剤の総量を求めるのに利用されてもよい。
【００５０】
上述のように、コントローラ１１４は、デジタル信号処理アルゴリズムを光学センサ１１３信号に適用して、ユーザの吸気流中に入った薬物配合物の量を推定してもよい。吸入器の使用中に、薬物粉末配合物によっては、より微細な粒子が、投与の初期に投与チャンバから放出される傾向があるのに対し、より大型の粒子は、投与チャンバが空けられるにつれて、よりゆっくりと散発的に放出されることが観察されている。これは、乾燥粉末吸入器から放出される乾燥粉末の粒径分布を測定するように設計されたＳｙｍｐａｔｅｃ社製ＩＮＨＡＬＥＲ試験フィクスチャ付きＨＥＬＯＳなどのレーザベースの粒径分析器を使用して確認してもよい。図７は、１つ以上の実施形態による、第２の用量ショットと第６の用量ショットとの間の単一の投与シーケンスについての粒径分析器の出力を表すグラフを示す。特に、図７は、レスピトース（Ｒｅｓｐｉｔｏｓｅ）（ＭＬ−００１ラクトース）を装填した吸入器からの粒径分布が、初期の投与ショットについてはより小型の粒子に偏り、その後、用量内のショット回数が増えるにつれて、分布がより大型の粒子にシフトすることを示す。
【００５１】
粒径分布におけるシフトは、図８に示すように、光学センサ１１３の出力信号においても観察され得る。図８に示すように、光学センサ出力（ａ）はより微細な粒子についての出力を表すのに対し、光学センサ出力（ｂ）はより粗大な粒子についての出力を表す。一連の投与ショットのうちの最初のショット中にキャプチャされた光学センサ信号は、信号の高周波内容より下により大きな曲線下面積を含み、この面積にはセンサによって生成された高周波信号成分は本質的に含まれない。単一の投与シーケンス内で投与ショットが進行するにつれて、明確な曲線下面積が高周波信号内容のみが見られるポイントまで減少する。微細粒子の雲がセンサ送信機の光を反射してより高い強度でより拡散された信号としてセンサ受信機に戻すため、より強い低周波信号反応がもたらされると考えられた。これは、車のヘッドライトが濃い霧で反射されて他の物体が見えにくくなることと類似している。これに対して、より大型の粒子が空気流によって運ばれ、センサを越えて移動するとき、個々の信号特徴または「スパイク」として見られるより大型の粒子の数はより少ない。
【００５２】
これらのセンサ出力信号から送達された粉末の質量を推定する際の課題の１つは、より微細な粒子が、より大きな信号を生成しながらも、より少ない数の粗大粒子よりも質量が少ない可能性があるため、曲線下面積（ＡＵＣ）の単純な計算が推定質量に大きな誤差をもたらしかねないことである。このため、それぞれの場合に粒径内容の違いをより正確に説明するために様々な信号から適切な情報を抽出するには、より高性能な信号処理アルゴリズムが必要である。
【００５３】
以下のアルゴリズムは、サンプリングされた信号の２つの成分を次のように計算する。曲線下面積ＡＵＣは、左リーマン和から以下のように近似される。
【数１】
2020511243.tif 000003
単位は［ボルト秒］、Ｖkはセンサ出力電圧サンプル、およびΔｔは信号サンプリング間隔である。他の式を用いて曲線下面積を計算または近似してもよい。二乗平均平方根ＲＭＳの成分は以下のように計算される。
【数２】
2020511243.tif 000004
単位は［ボルト］、Ａは正規化スケール係数を表し、この場合、推定質量Ｍestは以下のように計算される。
【数３】
2020511243.tif 000005
ここで、ａとｂは２つの要素それぞれの相対的な重みを調整するために用いられる定数であり、Ｃは線形回帰モデルの勾配から導出された実際の質量単位に推定質量値を関連付けるスケール係数であり、ｉは線形回帰モデルから導出されたｙ切片である。
【００５４】
各スケール係数の値を求めるために、吸入器によって光学センサを介して送達された粉末の量を重量測定により求め、処理された光学センサ出力を送達された粉末の既知の質量に対して比較できるようにした。重量測定法では、能動吸入デバイスを使用して粉末を送達する前後に、粉末を収容するフォイルブリスタまたは粉末を手動で装填した成形用量チャンバの重量を測定し、その後、初期値から最終値を差し引いて送達された粉末の正味質量を求めた。
【００５５】
それぞれのテストサンプルについて、光学センサシステムからの時間領域信号出力（毎秒２，０００サンプルでサンプリング）を、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ＬａｂＶＩＥＷベースのデータ取得システムを使用してキャプチャした。ＡＵＣ値およびＲＭＳ値は、上記の各式に従ってそれぞれのサンプルについて計算された。重量測定により求められた送達質量の値を、計算されたＡＵＣ値およびＲＭＳ値と共に表に示し、送達質量を従属変数ｙ、それぞれのサンプルについて計算されたＡＵＣ値およびＲＭＳ値の加重和を独立変数ｘとする単純な線形回帰が実行できるようにした。各実験から収集されたデータのサブセットを以下の表に示す。ここで、重み付け定数ａおよびｂは０．５とした。
【表１】
2020511243.tif 000006
【００５６】
ＲＭＳ値の正規化スケール係数Ａは、それぞれの計算されたＲＭＳ値を最大ＲＭＳ値で除算することにより、実験的に求められた。収集されたそれぞれの較正データセットに対してこのプロセスが繰り返され、各データセット全体でＡの値が比較的一定であることが判明したため、平均値が値１６０００に丸められ、この値を質量スケール係数Ｃおよび重み付け定数ａおよびｂを求めるのに用いた。
【００５７】
決定係数Ｒ2は、２つの変数のそれぞれについて、０から１までの重み値に対してプロットされた（ａ＝０．０、０．１、０．２、…１．０、それに対応して、ｂ＝１．０、０．９、０．８、…０．０）。この曲線のピーク（図９に示す）は、送達質量と結果として得られるＡＵＣとＲＭＳの加重和との間の線形関係をモデル化する線の最良適合を決定する。それぞれの較正データセットについて、この曲線のピークは約０．５で発生し、これはＡＵＣ値とＲＭＳ値の等しい重みが、送達された粉末の質量の最も正確な予測をもたらしたことを示す。ＡＵＣ値とＲＭＳ値の両方に等しく重み付けをすることが最良の線形適合がもたらしたことから、図１０、図１１、および図１２の重み付け定数ａとｂの両方に値１．０を使用した。
【００５８】
重み付け係数ａとｂの両方に値１．０を使用して、単純な線形回帰モデルにより、以下の値が得られる。
【数４】
2020511243.tif 000007
【数５】
2020511243.tif 000008
従って、ｍｇ単位の粉末薬剤の送達質量を推定するための式は次の通りである。
【数６】
2020511243.tif 000009
【００５９】
当業者は、このモデルで使用される各パラメータが、図２および図３によって説明される光学センサの実施形態に有効であり、これらのパラメータが他の光学センサについては異なる可能性があることを理解するであろう。センサシステムの伝達関数に影響を与える可能性のあるいくつかの要因があり、それらの要因には、センサ増幅器利得と伝達関数（例えば、本実施形態では非線形増幅器ステージが使用された）、光学センサ利得、感知チャネルの幅、センサチューブに使用される材料の反射率、周囲ＩＲ干渉、動作温度（精度改善のために設計に温度補償を追加できる）、測定されている粉末の赤外線吸収特性、測定されている粉末の反射能、測定されている粉末の粒径特性、および空気流量によって決まる、粒子がセンサの傍を移動する速度が含まれるが、これらに限定されない。当業者は、本明細書で提供されるガイドラインを使用して、様々な光学センサに適したモデルを開発することができるであろう。
【００６０】
好ましい実施形態において、コントローラ１１４は、光学センサ１１３から受信した信号と、メモリ１５２に記憶された粉末薬剤の送達質量を推定するための式を利用して、吸入中に患者に送達された粉末薬剤の質量を推定する。例えば、吸入ごとに、ユーザーに送達された粉末薬剤の量を推定する。それぞれの吸入後、送達された粉末薬剤の推定値は、それぞれのそれ以前の吸入からの推定値と合計され、メモリに記憶された所定の投与閾値と比較される。こうして、ユーザに送達された粉末薬剤の総推定値が求められる。送達された粉末薬剤の総推定値が所定の投与閾値に達しない場合、コントローラ１１４は、次の吸入中にトランスデューサ１０２を作動させて追加の粉末薬剤を送達することができる。送達された粉末薬剤の総推定値が所定の投与閾値に達する場合、コントローラ１１４は、吸入器のユーザインターフェースを介してユーザに投与セッションが完了したことを伝え、および／または後続の吸入中に追加の薬剤が送達されないようにトランスデューサ１０２を停止する。
【００６１】
上述のように、コントローラ１１４は、ユーザの呼吸サイクルに関する情報（吸入センサ１１２から受信した信号に基づく）を光学センサ情報（光学センサ１１３から受信した信号に基づく）と共に利用して、患者が吸入しているときの最適な空気流状態中に粉末薬剤が放出されたと判定してもよい。この情報は、吸入器のユーザインターフェースを介して用量が服用されている間および／またはその直後に患者に提示され、患者がそれぞれの用量が適切に服用されたことを確認できるようにしてもよい。呼吸サイクルの吐出などの準最適な空気流状態中に吸入器が誤って配合物を放出する場合、吸入器の呼吸センサからの空気流情報と組み合わされた光学センサ情報がエラー状態となり、この状態は吸入器のユーザインターフェイスを介してユーザに伝えることができ、それによって患者が必要に応じて是正措置を取ることが可能になる。
【００６２】
例示的フローチャート
【００６３】
図１３は、１つ以上の実施形態による、吸入器を使用して１回分の薬物を送達するための方法２００のフローチャートを表す。
【００６４】
オペレーション２０２において、ユーザの第１の呼吸サイクルの吸入の開始を検出する。一例として、吸入器の電源を入れた後、流路内の圧力を監視して、ユーザが吸入を開始するときを判定する。これは、流路内の圧力の変化率を計算することにより判定される。次に、圧力の変化率を所定の上限および下限と比較して、適切な変化率が生じたことを確認する。変化率が所定の上限と下限の範囲内にない場合、現在の呼吸サイクルは無視され、ユーザの第１の呼吸サイクルの吸入の開始の検出が繰り返される。
【００６５】
オペレーション２０４において、第１の呼吸サイクルの吸入の開始が検出されることに応答して、バイブレータ素子が所定の時間の間作動される。例えば、投与トリガにより、３番目から６番目の呼吸サイクルについて約１００ミリ秒間圧電素子９０を作動させ、７番目から１０番目の呼吸サイクルについて約３００ミリ秒間圧電素子９０を作動させてもよい（総作動時間約１．６秒）。投与スキーム用の呼吸サイクルの数および所定の継続時間は限定的ではなく、薬物および／またはユーザの特性に基づいて異なり得ることが理解されるであろう。例えば、投与トリガにより、３番目から６番目の呼吸サイクルについて約２５ミリ秒間から約２５０ミリ秒間、または約５０ミリ秒間から約２００ミリ秒間、または約６５ミリ秒間から約１４５ミリ秒間、または約７５ミリ秒間から約１２５ミリ秒間、または約１００ミリ秒間圧電素子を作動させてもよく、投与トリガにより、７番目から１０番目の呼吸サイクルについて約１２５ミリ秒間から約６５０ミリ秒間、または約１７５ミリ秒間から約５００ミリ秒間、または約２２５ミリ秒間から約４００ミリ秒間、または約２５０ミリ秒間から約３５０ミリ秒間、または約３００ミリ秒間、またはそれらの間の任意の時間値の間、圧電素子を作動させてもよい。
【００６６】
オペレーション２０６において、第１の呼吸サイクル中にユーザに送達されている粉末薬剤のいくつかの粒子が検出される。例えば、光学センサを吸入器の導管の内面上に配置して、粉末薬剤の粒子が空気流Ｆを介してセンサを通り過ぎるのを感知してもよい。光学センサが、粉末薬剤の粒子を感知するのに反射モードまたは透過モードの何れかの動作用に構成されてもよいことが理解されるべきである。
【００６７】
オペレーション２０８において、第１の呼吸サイクル中にユーザに送達された粉末薬剤の質量が推定される。例えば、送達された粉末薬剤の質量は、光学センサから受信した信号およびメモリに記憶された粉末薬剤の送達質量を推定するための式から計算される。
【００６８】
オペレーション２１０において、送達された粉末薬剤の推定質量が所定の投与閾値と比較される。例えば、送達されるべき薬剤の総量に対する所定の投与閾値を利用して、投与セッションが完了したかどうかを判定する。
【００６９】
粉末薬剤の推定質量が所定の投与閾値以上であることに応答して、オペレーション２１２においてユーザーインターフェースを介してユーザに投与セッションが完了したことを示す。
【００７０】
粉末薬剤の推定質量が所定の投与閾値未満であることに応答して、オペレーション２０２と同様に、オペレーション２１４においてユーザーの後続の呼吸サイクルの吸入の開始を検出する。
【００７１】
オペレーション２１６において、オペレーション２０４と同様に、後続の呼吸サイクルの吸入の開始が検出されることに応答して、圧電素子が所定の時間の間作動される。
【００７２】
オペレーション２１８において、オペレーション２０６と同様に、後続の呼吸サイクル中にユーザに送達されている粉末薬剤のいくつかの粒子が検出される。
【００７３】
オペレーション２２０において、オペレーション２０８と同様に、後続の呼吸サイクル中にユーザに送達された粉末薬剤の質量が推定される。
【００７４】
オペレーション２２２において、オペレーション２１０と同様に、送達された粉末薬剤の推定質量が所定の投与閾値と比較される。
【００７５】
粉末薬剤の推定質量が所定の投与閾値以上であることに応答して、オペレーション２１２と同様に、オペレーション２２４においてユーザーインターフェースを介してユーザに投与セッションが完了したことを示す。
【００７６】
粉末薬剤の推定質量が所定の投与閾値未満であることに応答して、オペレーション２１４からオペレーション２２０を繰り返す。
【００７７】
当業者は、オペレーション２１４からオペレーション２２０を１つ以上の後続の呼吸サイクルについて繰り返して、その投与セッションのための全ての正しい量の粉末薬剤がユーザに送達されたことを確実にしてもよいことを正しく認識し、理解するであろう。
【００７８】
現時点で最も実用的であり好ましいと考えられる態様に基づいて、各実施形態を例示のために詳細に説明したが、このような詳細な説明は例示のみを目的としたものであること、および各実施形態は開示された好ましい特徴に限定されるものではなく、むしろ添付の特許請求の範囲の範囲内の変形や均等な構成も各実施形態に含まれることが意図されていること、が理解されるべきである。例えば、本明細書に開示されている特徴は、任意の実施形態の１つ以上の特徴を任意の他の実施形態の１つ以上の特徴と可能な限り組み合わせることができることを予期していると理解されるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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