[发明专利]对气溶胶流的分析与控制

说明书

技术领域

本发明涉及对气溶胶流的分析。

背景技术

喷雾器是通过气溶胶进入肺的药物递送系统，并且用于处置诸如囊胞性纤维症、COPD和哮喘的疾病。许多公司都制作通过气溶胶用于呼吸药物递送的设备。优选地，所述设备紧凑、便携、电池操作并且重量轻。

喷雾器生成气溶胶流量，并且患者接收呈小液滴形式(气溶胶)的指定量的药物，其典型地是通过迫使所述药物通过以具有微孔的薄金属板形式的网筛而形成的。

要被喷洒的药物的体积(典型地为0.2至2ml)被投配到所述设备中，并且所述设备借助于已知方法(诸如上文提及的振动筛，或振动喇叭，或共振腔中的振动平板)生成所述气溶胶。所要求的超声振动是由致动器生成的，所述致动器典型地为压电晶体。在处置期间到达患者的药物的量等于所供应的药物剂量减去沉积在所述设备中的气溶胶以及在所述处置结束之后仍在所述设备中的药物的残留。

喷雾器的适当医学剂量实质上取决于输出体积，但所述剂量的正确应用也能够取决于在其中溶解所述药物的所述气溶胶的颗粒尺寸。由于所述网筛将例如因上千个微孔(约2.5微米直径的锥形孔)的堵塞而随时间退化，所述输出体积随着所述喷雾器的输出网筛的老化而变化。药物的粘度也可以随温度而改变，并因此改变所述输出。

患者的呼吸模式也是重要的。在当前的系统中，气溶胶密度与颗粒尺寸均未被测量，更不用说用于向所述系统或患者提供反馈。这会导致剂量不足、超剂量、药物的浪费、对环境的不必要污染以及较高的成本。

针对药物治疗，有时不仅需要精确限定剂量，还要求所述药物被递送的速率，即，气溶胶输出速率。所述喷雾器通常借助于被施加到压电驱动系统的电功率和驱动频率来控制所述气溶胶输出速率。

不能基于所施加的电功率来精确预测所述气溶胶输出速率。例如由于设备和网筛容差、温度以及所述网筛的清洁度(每单位电功率生成的气溶胶的量)，气溶胶生成系统可以具有不同的效率。

已提出一种系统，其通过测量气溶胶束的密度来估计气溶胶输出速率，其然后用于反馈控制回路，以调节电功率。能够借助于垂直于所述气溶胶束的光束来测量所述气溶胶密度。能够由发光二极管(LED)生成所述光束。来自LED的光的波束形状是发散的，并且可以使用一个或多个透镜或反射镜将所述光束准直为平行或接近平行的波束。可以使用圆形或矩形光阑进一步成形所述波束。

所述光束与所述气溶胶束相交，并且落在光学传感器上(任选地通过光阑并任选地使用一个或多个透镜进行聚焦)。能够通过在LED关闭(“暗信号”)和LED开启(“光信号”)情况下不存在气溶胶的时间处测量传感器信号，校准光学系统。如果所述气溶胶束存在，则所述光束的射线通过液滴被散射，因此减少落在所述光学传感器上的光，并因此减小在所述光学传感器处测量到的输出信号。由光路中的液滴导致的所述传感器上的光的减少被称作减光(obscuration)。能够由参数(“光信号”-“测量到的信号”)/(“光信号”-“暗信号”)来定量地表达所述减光。

所述减光为所述气溶胶束中的液滴密度以及所述光行进通过所述气溶胶束的长度的函数。如果，例如通过(使用差分传感器或流量传感器)单独的气流速率测量，而已知所述气溶胶束的速度，则能够从所述气溶胶密度和每单位时间内通过所述光束的所述气溶胶束的体积，计算所述气溶胶输出速率。所述体积能够是从所述气溶胶束的截面积与所述气溶胶束的速度的乘积来计算的。

减光自身的水平并不提供对气溶胶密度或颗粒尺寸的任何指示。只有已知所述颗粒尺寸，能够从所述减光推导所述气溶胶密度。在实践中，标称颗粒尺寸通常大多是通过完整气溶胶生成器的设计与构建而预定的。

然而，期望知道所述颗粒尺寸，或者提供气溶胶生成系统的性能的指示(例如提供老化的指示)，或者因为针对特定吸收特性而期望的某些颗粒尺寸，从而颗粒尺寸变成表征所述系统的性能的参数。

发明内容

根据本发明，提供一种气溶胶生成系统，包括：

流设备，其用于生成气溶胶流；

光源装置和光检测器，其用于检测已与所述气溶胶流相互作用的光；

控制器，其用于控制所述光源装置并且用于解读所检测的光信号；

其中，所述控制器适于：

控制所述光源装置以提供第一波长的第一信号，并记录第一检测光信号；

控制所述光源装置以提供第二波长的第二信号，并记录第二检测光信号；

处理所述第一检测信号和第二检测信号，以推导所述气溶胶颗粒尺寸的测度。