用于驅(qū)動噴霧器的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明的實施例涉及噴霧器。特別地，本發(fā)明涉及可變頻率驅(qū)動器對噴霧器的使用。
【背景技術(shù)】
[0002]已提出廣泛種類的過程來將藥物遞送至患者。在一些藥物遞送過程中，藥物為液體并且以細小液體液滴的形式分配以用于患者吸入?；颊呖晌胨幬镆杂糜诜尾拷M織吸收。另外，形成霧化水汽的液滴可需要為非常小的以行進穿過肺部的小氣道。該水汽可由噴霧器形成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在一些實施例中，提出了一種用于驅(qū)動噴霧器的噴霧器元件的方法。該方法可包括以驅(qū)動信號對噴霧器的噴霧器元件供能。該方法可包括測量驅(qū)動信號的相偏移。相偏移可表明驅(qū)動信號的電壓和驅(qū)動信號的電流之間的相差。該方法可包括，基于驅(qū)動信號的所測量的相偏移，調(diào)整驅(qū)動信號的頻率，該驅(qū)動信號對噴霧器元件供能使得驅(qū)動信號的相偏移維持在預定義相偏移的閾值范圍內(nèi)。
[0004]此類方法的實施例可涉及以下中的一項或多項:該方法可包括基于驅(qū)動信號隨時間的頻率變化而調(diào)整驅(qū)動信號的電壓大小。該電壓大小可基于預定電壓大小的表進行調(diào)整。該表可基于儲存于噴霧器的儲存器中的液體類型來選擇。以驅(qū)動信號對噴霧器的噴霧器元件供能可致使液體霧化。該液體可為藥水。
[0005]在一些實施例中，提出了用于驅(qū)動噴霧器的噴霧器元件的方法。該方法可包括以驅(qū)動信號對噴霧器的噴霧器元件供能。該方法可包括測量驅(qū)動信號的相偏移。相偏移可表明驅(qū)動信號的電壓和驅(qū)動信號的電流之間的相差。該方法可包括確定相增量。相增量可表明目標相偏移和所測量的相偏移之間的差值。目標相偏移可表明驅(qū)動信號的電壓和驅(qū)動信號的電流之間的非零目標相差。該方法可包括改變驅(qū)動信號的頻率以減小相增量。
[0006]此類方法的實施例可涉及以下中的一項或多項:改變驅(qū)動信號的頻率以減小相增量值可包括以下中的一項或多項:以高增益模式改變驅(qū)動信號的頻率來將相增量減小至小于閾值相增量;確定相增量小于閾值相增量;和至少部分地響應于確定相增量小于第一閾值相增量，以低增益模式改變驅(qū)動信號的頻率來減小相增量。低增益模式可導致比高增益模式小的頻率變化。
[0007]除此之外或另選地，此類方法的實施例可涉及以下中的一項或多項:該方法可包括測量噴霧器元件的阻抗。以低增益模式改變驅(qū)動信號的頻率以噴霧器元件的阻抗不超過阻抗閾值為條件。該方法可包括確定相偏移的斜率。以低增益模式改變驅(qū)動信號的頻率以相偏移的斜率為負為條件。相增量閾值可為五度或更小。該方法可包括基于驅(qū)動信號隨時間的頻率變化而調(diào)整驅(qū)動信號的電壓大小。驅(qū)動信號的電壓和驅(qū)動信號的電流之間的目標相偏移可介于25度和35度之間。驅(qū)動信號的電壓和驅(qū)動信號的電流之間的目標相差可為30度。以驅(qū)動信號對噴霧器的噴霧器元件供能可致使液體霧化。該液體可為藥水。
[0008]在一些實施例中，提出了一種噴霧器系統(tǒng)。該噴霧器系統(tǒng)可包括液體儲存器，該液體儲存器適于保持待霧化的液體。該噴霧器系統(tǒng)可包括噴霧器，該噴霧器包括具有多個孔口的元件。該元件可配置成振動以霧化從液體儲存器排出的液體。該元件可由驅(qū)動信號驅(qū)動。該噴霧器系統(tǒng)可包括驅(qū)動器。該驅(qū)動器可包括頻率發(fā)生器。該驅(qū)動器可包括相移檢測器，該相移檢測器配置成測量驅(qū)動信號的相偏移。相偏移可表明驅(qū)動信號的電壓和驅(qū)動信號的電流之間的相差。該驅(qū)動器可包括處理器。該處理器可配置成確定相增量。相增量可表明目標相偏移和測量相偏移之間的差值。目標相偏移可表明驅(qū)動信號的電壓和驅(qū)動信號的電流之間的非零目標相差。該處理器可配置成改變由頻率發(fā)生器輸出的驅(qū)動信號的頻率以減小相增量。
[0009]此類噴霧器系統(tǒng)的實施例可包括以下中的一項或多項:配置成改變由頻率發(fā)生器輸出的驅(qū)動信號的頻率以減小相增量的處理器可包括:該處理器配置成:以高增益模式改變由頻率發(fā)生器輸出的驅(qū)動信號的頻率來將相增量減小至小于閾值相增量;確定相增量小于閾值相增量;和至少部分地響應于確定相增量小于第一閾值相增量，以低增益模式改變由頻率發(fā)生器輸出的驅(qū)動信號的頻率來減小相增量。低增益模式可導致比高增益模式小的頻率變化。處理器還可配置成計算噴霧器元件的阻抗。以低增益模式改變由頻率發(fā)生器輸出的所述驅(qū)動信號的頻率的處理器以噴霧器元件的阻抗低于阻抗閾值為條件。
[0010]除此之外或另選地，此類噴霧器系統(tǒng)的實施例可包括以下中的一項或多項:處理器還可配置成確定相偏移的斜率。以低增益模式改變由頻率發(fā)生器輸出的驅(qū)動信號的頻率的處理器以相偏移的斜率為負為條件。相增量閾值可為五度或更小。該處理器還可配置成基于驅(qū)動信號隨時間的頻率變化而調(diào)整由驅(qū)動器輸出的驅(qū)動信號的電壓大小。驅(qū)動信號的電壓和驅(qū)動信號的電流之間的目標相偏移可介于25度和35度之間。驅(qū)動信號的電壓和驅(qū)動信號的電流之間的目標相差可為30度。以驅(qū)動信號對噴霧器的噴霧器元件供能可致使液體霧化。該液體可為藥水。
附圖簡述
[0011]參考下述附圖，可實現(xiàn)對本發(fā)明的實質(zhì)和優(yōu)點的進一步理解。在附圖中，類似部件或特征可具有相同附圖標記。另外，相同類型的各種部件可通過遵循區(qū)分類似部件的第二標記的附圖標記進行區(qū)分。如果說明書中僅使用第一附圖標記，那么【具體實施方式】適用于具有相同第一附圖標記的類似部件中的任一者，而不考慮第二附圖標記。
[0012]圖1A示出了噴霧器的簡化實施例。
[0013]圖1B示出了具有驅(qū)動器單元的噴霧器的簡化實施例。
[0014]圖1C示出了具有集成驅(qū)動器單元的手持式噴霧器的簡化實施例。
[0015]圖1D示出了與呼吸機集成在一起的噴霧器。
[0016]圖2示出了聯(lián)接噴霧器的驅(qū)動器的簡化實施例。
[0017]圖3示出了以驅(qū)動器驅(qū)動噴霧器的方法。
[0018]圖4示出了初始確定噴霧器元件的諧振頻率的方法。
[0019]圖5示出了利用諧振頻率追蹤器調(diào)整由驅(qū)動器輸出的頻率以維持以其電流諧振頻率振動的噴霧器元件的簡化方法。
[0020]圖6示出了聯(lián)接噴霧器的驅(qū)動器的另一個實施例。
[0021]圖7示出了圖表的一個實施例，該圖表示出了噴霧器元件在以不同電壓頻率由驅(qū)動信號進行激勵時的相偏移和阻抗。
[0022]圖8示出了用于維持噴霧器驅(qū)動信號的相偏移的方法的一個實施例。
[0023]圖9示出了用于設定并維持噴霧器驅(qū)動信號的相偏移的方法的一個實施例。
【具體實施方式】
[0024]裝置、系統(tǒng)和方法描述用于實施用來驅(qū)動噴霧器的新型構(gòu)造。提出了用于(可基于相位)以噴霧器的諧振頻率或其它失諧頻率驅(qū)動噴霧器的各種實施例。在一些實施例中，提出了具有隨著液體從藥物儲存器排空能夠形成負偏置壓力(意味著儲存器內(nèi)的壓力小于儲存器外部的壓力)的密封藥物儲存器的噴霧器。本文中具體的實施例也涉及失諧驅(qū)動噴霧器元件，使得用于驅(qū)動噴霧器元件的信號的電流和電壓之間的相偏移得以維持。例如，可維持驅(qū)動信號的電流和電壓之間的非零相偏移，使得噴霧器元件以失諧操作頻率來驅(qū)動?？尚枰獫M足涉及相位的斜率和/或阻抗的斜率的各種條件(由于驅(qū)動信號的頻率改變)，使得將與預定義相偏移相關(guān)的操作頻率用于驅(qū)動噴霧器元件。除此之外或另選地，可需要滿足額外條件，諸如最大和/或最小阻抗閾值。
[0025]通過在噴霧器的藥物儲存器內(nèi)創(chuàng)建負偏置壓力，噴霧器的效率可增大，從而允許經(jīng)霧化液體的更高液體流率，可能具有相比于無負偏置壓力的可比條件更小和更恒定的液滴尺寸。該負偏置壓力可通過密封藥物儲存器來創(chuàng)建。隨著液體藥物(利用進入替代藥物體積的少量空氣至無空氣)從藥物儲存器排出，相比于外部大氣壓，可在儲存器內(nèi)創(chuàng)建負偏置壓力。盡管負偏置壓力可有助于維持恒定尺寸液滴的水汽，隨著負偏置壓力的壓力減小，噴霧器的液體的流率可增大和/或噴霧器元件的諧振頻率會變化。
[0026]由負偏置壓力引起的增大流率可導致遞送至患者的藥水的錯誤給藥，和/或生成不當液滴尺寸。該不當液滴尺寸可改變液滴被吸收入人體的方式。例如，如果患者吸入過大的液滴，那么該液滴不會傳遞至患者的深肺部組織，而相反，該液滴可在患者的較大氣道中聚集。這可防止患者不當吸收藥水液滴。
[0027]除此之外或另選地，通過嘗試以諧振頻率或近乎諧振頻率操作，可引起流率的變化。盡管可實現(xiàn)第一流率，同時噴霧器元件以諧振頻率振動，但是如果噴霧器元件的諧振頻率改變，那么在噴霧器元件失諧振動時可導致第二流率(其可小于第一流率)。因此，如果噴霧器元件以諧振頻率振動，但諧振頻率改變，那么噴霧器元件的流率可能難以監(jiān)測、維持和/或預測。
[0028]液滴可通過噴霧器元件形成自藥物儲存器中儲存量的液體。噴霧器元件可具有多個小孔。在將電信號(稱為驅(qū)動信號)(諸如波形)施加至噴霧器元件時，噴霧器元件可以所接收波形的頻率或近乎該頻率振動。在振動時，噴霧器元件可允許一定量的液體穿過元件上的孔并形成氣載液滴。在噴霧器元件以噴霧器元件的諧振頻率或近乎該諧振頻率振動時，噴霧器元件可更有效地起作用并產(chǎn)生恒定液滴尺寸。
[0029]噴霧器元件可以近乎諧振頻率或以一些其它失諧頻率來驅(qū)動。以幾乎諧振頻率或以一些其它失諧頻率驅(qū)動，而非以諧振頻率驅(qū)動，可導致期望操作特征。相比于嘗試以諧振頻率驅(qū)動噴霧器元件，失諧驅(qū)動噴霧器源可提供經(jīng)霧化液體的更恒定流率。盡管直接以噴霧器元件的諧振頻率驅(qū)動可導致經(jīng)霧化液體的更高流率，但是由于因數(shù)改變(包括儲存器中液體量在操作期間的減少、儲存器偏置壓力在操作期間的改變、可能形成于噴霧器元件上的氣泡、被霧化液體的特征，和/或噴霧器元件的溫度變化)可能難以精確地維持噴霧器元件以諧振頻率的振動。該因數(shù)改變可導致噴霧器元件的一個或多個諧振頻率增大或減小。因此，隨著噴霧器元件的諧振頻率改變，由于噴霧器元件被偶然失諧驅(qū)動，嘗試以諧振頻率驅(qū)動的噴霧器元件可具有經(jīng)霧化液體的較小可預測流率。相反，較大可預測流率可通過有意地以失諧操作頻率驅(qū)動噴霧器元件來獲得，該失諧操作頻率具有驅(qū)動信號的電流和電壓之間的恒定或近乎恒定相偏移。
[0030]在用于激勵噴霧器元件的驅(qū)動信號的電流和電壓之間不存在相偏移時，噴霧器元件可考慮以諧振頻率來驅(qū)動。以失諧頻率驅(qū)動噴霧器元件由于若干原因可為期望的，包括在噴霧器元件的諧振頻率漂移(諸如由于改變噴霧器的操作條件)的情況下噴霧器元件的經(jīng)霧化液體的流率存在較小波動。在失諧頻率處，可存在驅(qū)動信號的電流和電壓之間的相偏移。例如，相比于嘗試以不具有驅(qū)動信號的電壓和電流之間的相偏移的諧振頻率驅(qū)動噴霧器元件的情況，以驅(qū)動信號的電壓波形和電流波形之間的30度相偏移失諧驅(qū)動噴霧器元件可產(chǎn)生更恒定霧化流率。可用的是維持失諧頻率驅(qū)動信號，而無論是否使用密封藥物儲存器。
[0031]關(guān)于密封藥物儲存器，隨著藥物儲存器內(nèi)的負偏置壓力改變(例如形成藥物儲存器內(nèi)部的壓力和藥物儲存器外部的大氣壓力之間的更大差值)，噴霧器元件的諧振頻率可改變。為維持噴霧器元件以其諧振頻率振動，可需要的是改變用于驅(qū)動噴霧器元件的波形的頻率。相似地，在其處驅(qū)動信號的電壓波形和電流波形之間的特定相偏移可變化的頻率隨著藥物儲存器內(nèi)的負偏置壓力而改變。為維持噴霧器元件以期望相偏移振動，可需要的是改變用于驅(qū)動噴霧器元件的波形的頻率。
[0032]因此，如果隨著液體在噴霧器的操作期間被排出而在藥物儲存器中發(fā)生負偏置壓力，那么用于驅(qū)動噴霧器元件的波形的頻率和大小可需要隨著藥物儲存器內(nèi)的負偏置壓力改變而變化以維持噴霧器元件的有效操作，包括維持液體藥物的恒定給藥和恒定液滴尺寸。
[0033]很明顯，密封儲存器是指隨著液體從藥物儲存器排出而防止空氣進入該儲存器的儲存器。然而，仍可能的是，空氣通過噴霧器元件上的孔進入密封藥物儲存器。負偏置壓力越大(即，外部環(huán)境的壓力和藥物儲存器內(nèi)壓力之間的差值越大)，空氣通過噴霧器元件上的孔可越快進入。
[0034]圖1A示出了可能噴霧器100-a的一個實施例。噴霧器100_a可包括噴霧器元件110、藥物儲存器120、頂部空間130、接口 140和蓋150。噴霧器元件110可包括壓電環(huán)，該壓電環(huán)在將電壓施加于該環(huán)時可伸展和收縮。噴霧器元件110可為振動噴霧器元件。壓電環(huán)可附接至噴霧器元件110的打孔膜。此類打孔膜可具有穿過其的多個孔。在將電壓施加至壓電環(huán)時，這可致使該膜移動和/或彎曲。膜的此類移動，在接觸液體時，可致使液體的霧化(另選地稱為煙霧化)。
[0035]液體(通常為液體藥物)的供應源可保持于藥物儲存器120中。如所示，藥物儲存器部分地填充有液體藥物。隨著液體藥物霧化，藥物儲存器120中剩余的液體藥物的量可減少。根據(jù)藥物儲存器120中的液體藥物的量，僅一部分