フローセンサ及びエアロゾル送達装置
エアロゾル送達システム（例えば、エアロゾル化薬剤を患者に送達するためのネビュライザ又はＭＤＩ）は、当該システムのエアロゾル出力経路に温度センサを含む。コントローラは、センサが経路内の予め定められた温度変化を検知するとき、システムのエアロゾル発生器がエアロゾルを放出したと決定する。温度センサは、ヒーターと上流の温度センサ及び下流の温度センサとを含む熱フローセンサも有する。コントローラは、経路内の流体の流れの存在、方向及び／又は大きさを決定するために、上流の温度と下流の温度とを比較する。コントローラは、システムの所望の使用の遵守を監視し、及び／又はシステムの適正な使用のためユーザにリアルタイムの指示を供給するために、エアロゾル検出及び／又は流れ検出を使用する。コントローラは、後の分析のためエアロゾル化及び流れデータを記録する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、例えば、患者の気道にエアロゾルを送達するために用いられるエアロゾル送達システム（例えば、定量吸入器（ＭＤＩ）及びネビュライザ）の経路を通る流体の流れ及び／又はエアロゾルの存在を検知することに関する。
【背景技術】
【０００２】
嚢胞性線維症、喘息及びＣＯＰＤのような呼吸器疾患は、しばしば呼吸系への直接のエアロゾル（微細な霧）の形式での薬物の送達により治療される。このエアロゾル化薬剤送達は、定量吸入器（ＭＤＩ）及びネビュライザのようなエアロゾル送達システムにより、広く促進されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＭＤＩは、通常は、一つ以上の薬物、噴霧剤及びしばしば安定賦形剤を含む加圧容器及びアクチュエータ／エアロゾル発生器を含む。製剤は、アクチュエータに取り付けられたバルブを通じてエアロゾル化される。１つの容器は、薬物を数百定量まで含む。投薬に依存して、各動作は、通常は２５から１００マイクロリットルの間のボリュームで送達される数マイクログラムからミリグラムまでの活性成分を含む。ＭＤＩの使いやすさ及び効果を改良するために、エアロゾルが患者に到達するために通過するスペーサが加えられる。ＭＤＩのオペレーションは、通常は３つのステップを含む。第１に、ＭＤＩは薬を噴霧剤及び賦形剤と混ぜるためにシェイクされる。第２に、ボーラスが、容器を押圧することにより、スペーサにリリース（放出）される。第３のステップでは、薬が吸入される。
【０００４】
ネビュライザは、通常、マウスピースと、エアー吸入／放出口と、エアロゾル発生器と、液剤を含む流体容器とを有する。加えて、ネビュライザは、呼吸パターンを検知するための圧力又はフローセンサを有する。一例として、Ｒｅｓｐｉｒｏｎｉｃｓ社のＩ−ｎｅｂネビュライザでは、エアロゾルは、メッシュを通じて薬剤を押している高周波（超音波）で振動するピストンにより生成される。Ｉ−ｎｅｂでのエアロゾル生成は、連続的ではなく、圧力センサにより供給される情報に基づいて、呼吸パターンに適応している。これは、治療を最適化し、薬物を無駄にすることを回避するためである。容器が空になった後、処置は通常終わる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１つ以上の実施例は、上流及び下流の方向を規定するベースと、ベース上に配置されたヒーターと、第１の位置で第１の温度を検知するために配置された第１の温度センサと、ヒーターから下流にベースの下流の温度を検知するためにヒーターの下流のベース上に配置された下流の温度センサとを含む熱フローセンサを提供する。これら温度センサ及びヒーターは、下流方向にベースを通る流体の流れが第１の温度と下流の温度との間の温度差を増大させるように互いに対して位置される。
【０００６】
これらの実施例の一つ以上によると、温度差の大きさは、ベースを通る流体のフローレートの大きさに比例する。
【０００７】
これらの実施例の一つ以上によると、第１の温度センサは、ヒーターから上流のベースの上流の温度を検知するためにヒーターの上流のベース上に配置される上流の温度センサを有する。
【０００８】
これらの実施例の一つ以上によると、温度差は下流の温度から上流の温度を引いた差であって、温度差は、流体がベースを通る上流及び下流の方向の一方の方向に流れるとき正であり、流体がベースを通る上流及び下流の方向の他方の方向に流れるとき負である。
【０００９】
これらの実施例の一つ以上によると、上流の温度センサとヒーターとの間の上流の距離は、下流の温度センサとヒーターとの間の下流の距離に実質的に等しい。
【００１０】
これらの実施例の一つ以上によると、ヒーターがオンにされ、ベース上に流体の流れがないとき、上流の温度と下流の温度とが実質的に同一であるように、上流の温度センサ及び下流の温度センサが配置される。
【００１１】
これらの実施例の一つ以上によると、これら温度センサ及びヒーターは、下流方向の流体の流れが上流の温度に対して下流の温度を増大させるように、互いに対して配置される。
【００１２】
これらの実施例の一つ以上によると、これら温度センサ及びヒーターは、上流方向にベースを通る流体の流れが下流の温度に対して上流の温度を増大させるように、互いに対して配置される。
【００１３】
これらの実施例の一つ以上によると、ベースはフレームと当該フレームに接続している膜とを有し、フレームは膜より高い熱容量を持ち、ヒーターは膜上に配置され、下流の温度センサはヒーターから下流の膜の温度を検知するために配置され、上流の温度センサはヒーターから上流の膜の温度を検知するために配置される。
【００１４】
これらの実施例の一つ以上によると、ベースはシリコンフレームと当該シリコンフレームに接続している膜とを有し、シリコンフレームは膜より高い熱容量を持ち、ヒーターは膜上に配置され、下流の温度センサはシリコンフレーム上に配置される基準接合部とヒーターから下流の前記膜上に配置される検知接合部とを持つ熱電対を有し、上流の温度センサはシリコンフレーム上に配置される基準接合部とヒーターから上流の膜上に配置される検知接合部とを持つ熱電対を有する。
【００１５】
これらの実施例の一つ以上によると、エアロゾル発生器と、エアロゾル出力開口部と、エアロゾル発生器からエアロゾル出力開口部まで延在する流体経路とを含むエアロゾル送達システムと組み合わせたセンサが使用される。熱フローセンサは、流体経路と熱的に通信される。ベースの下流方向は、エアロゾル出力開口部へ向かって流体経路に沿って向けられる。エアロゾル送達システムは、また、それぞれ上流の温度信号及び下流の温度信号を受信するため上流の温度センサ及び下流の温度センサに接続され、上流の温度と下流の温度とを相関させるコントローラを含む。コントローラは、上流の温度信号と下流の温度信号とを比較することにより流体経路内の流体の流れを検出する。
【００１６】
これらの実施例の一つ以上によると、コントローラは、上流の温度信号と下流の温度信号とを比較することにより前記流体経路内の流体の流れの方向を決定する。
【００１７】
これらの実施例の一つ以上によると、コントローラは、前記流体経路内のエアロゾルの存在を検出するために前記センサからの温度センサ信号を使用する。
【００１８】
これらの実施例の一つ以上によると、コントローラは、温度センサ信号が予め定められた温度閾値より低い温度を示すとき、エアロゾルが流体経路内に存在すると決定する。
【００１９】
これらの実施例の一つ以上によると、予め定められた温度閾値は、予め定められた最大フローレートで、エアロゾルがない場合の予め定められた最小の検知温度より低い。
【００２０】
これらの実施例の一つ以上によると、コントローラは、検知された流体フローレートの関数として、予め定められた温度閾値を変化させる。
【００２１】
本発明の１つ以上の実施例は、フローセンサを通る流体の流れを検出するための方法を提供する。フローセンサは、上流の方向及び下流の方向を規定するベースと、前記ベース上に配置されたヒーターと、第１の位置で第１の温度を検知するために配置される第１の温度センサと、ヒーターから下流のベースの下流の温度を検知するためにヒーターの下流のベース上に配置された下流の温度センサとを含む。方法は、ヒーターに熱を生成させるステップと、第１の温度センサを介して、ベース上の第１の位置で第１の温度を検出するステップと、下流の温度センサを介して、ヒーターから下流のベースの下流の温度を検出するステップと、第１の温度と下流の温度との間の温度差が増大するかどうかを決定することにより、流体がフローセンサを通って流れているかどうかを決定するステップとを含む。
【００２２】
これらの実施例の一つ以上によると、方法は、流体が前記フローセンサを通って流れているかどうかの決定をメモリに記録するステップを含む。
【００２３】
これらの実施例の一つ以上によると、第１の温度と下流の温度との間の温度差が増大するかどうかを決定するステップは、第１の温度センサ及び下流の温度センサの一方からの温度信号から、第１の温度センサ及び下流の温度センサの他方からの温度信号を減算するステップを含む。
【００２４】
これらの実施例の一つ以上によると、第１の温度と下流の温度との間の温度差が増大するかどうかを決定するステップは、第１の温度センサ及び下流の温度センサの一方からの温度信号を第１の温度センサ及び下流の温度センサの他方からの温度信号により割るステップを含む。
【００２５】
これらの実施例の一つ以上によると、温度差が、上流の温度と下流の温度との間の温度差と相関している測定の単位ユニットに関して検知される。
【００２６】
これらの実施例の一つ以上によると、方法は、温度差の大きさから、前記ベースを通る流体のフローレートの大きさを決定するステップを更に含む。
【００２７】
これらの実施例の一つ以上によると、方法は、温度差に基づいてフローセンサを通る流れの方向を決定するステップを更に含む。
【００２８】
これらの実施例の一つ以上によると、第１の温度センサが、ヒーターから上流のベースの上流の温度を検知するためにヒーターの上流のベースに配置されている上流の温度センサを含む。
【００２９】
これらの実施例の一つ以上によると、上流の温度信号と下流の温度信号とを比較することによりフローセンサを通る流れの方向を決定するステップを更に含み、流れの方向は温度差の符号に基づく。
【００３０】
これらの実施例の一つ以上によると、ヒーターがオンにされ、ベース上に流体の流れがないとき、上流の温度及び下流の温度が実質的に同一であるように、上流の温度センサ及び下流の温度センサが配置される。
【００３１】
これらの実施例の一つ以上によると、ベースはフレームと当該フレームに接続される膜とを有し、フレームは膜より高い熱容量を持ち、ヒーターは膜上に配置され、下流の温度センサはヒーターから下流の膜の温度を検知するために配置され、上流の温度センサはヒーターから上流の膜の温度を検知するために配置される。
【００３２】
これらの実施例の一つ以上によると、ベースはシリコンフレームと当該シリコンフレームに接続される膜とを有し、シリコンフレームは膜より高い熱容量を持ち、ヒーターは膜上に配置され、下流の温度センサはシリコンフレーム上に配置される基準接合部とヒーターから下流の膜上に配置される検知接合部とを持つ熱電対を含み、上流の温度センサはシリコンフレーム上に配置される基準接合部とヒーターから上流の膜上に配置される検知接合部とを持つ熱電対を含む。
【００３３】
これらの実施例の一つ以上によると、センサはエアロゾル送達システムの流体経路と熱的に通信し、エアロゾル送達システムは、エアロゾル発生器とエアロゾル出力開口部とを有し、流体経路はエアロゾル発生器からエアロゾル出力開口部まで延在し、ベースの下流方向は前記エアロゾル出力開口部へ向かって流体経路に沿って向いている。
【００３４】
本発明の様々な実施例のこれら及び他の態様は、動作の方法、構成の関連要素の機能、部品の組合せ及び製造コストと同様に、添付の図面を参照して、下記の説明及び添付の請求の範囲を考慮してもっと明らかになるだろう。これら図面の全てはこの明細書の一部を形成し、類似の参照符号は、それぞれの図の対応する部分を示す。本発明のある実施例において、ここで例示される構成部品は、縮尺通りに描かれている。しかしながら、図面は例示目的であって説明のためであり、本発明の限界を規定するものとして意図されていないことは、明確に理解されるべきである。加えて、本願の任意の実施例に示される又は説明される構成特徴が、同様に他の実施例でも使用できることは理解されるべきである。明細書及び請求項で用いられているように、「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」の単数表記は、明確に示されていない限り複数形を含む。
【００３５】
他の対象物及び他の特徴と同様に、本発明の実施例のより良好な理解のために、添付の図面に関連して使われるべき以下の説明が参照されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の実施例によるＭＤＩの側面図である。
【図２】図２は、本発明の代わりの実施例によるジェットネビュライザの部分的な断面図である。
【図３】図３は、本発明の代わりの実施例による超音波ネビュライザの断面図である。
【図４】図４は、本発明の様々な実施例による図１乃至図３に示される任意の装置に関連して用いられる温度センサの正面図である。
【図５】図５は、本発明の様々な実施例による図１乃至図３に示される任意の装置に関連して用いられる代わりの温度センサの正面図である。
【図６】図６は、本発明の様々な実施例による図１乃至図３に示される任意の装置に関連して用いられる熱フローセンサの正面図である。
【図７】図７は、図１乃至図３に示される任意の装置及び／又は図４、図５、図６及び図９に示されるセンサと関連して用いられるコントローラのブロック図である。
【図８】図８は、本発明の実施例による図６のフローセンサの熱電対列の出力に対する熱フローセンサを通るフローレートのグラフである。
【図９】図９は、本発明の様々な実施例による図１乃至図３に示される任意の装置に関連して用いられる熱フローセンサの正面図である。
【図１０】図１０は、患者が本発明の実施例による装置を使用する時間の経過に対する図９のフローセンサのフローセンサ出力及び温度センサ出力のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の様々な実施例によると、エアロゾル送達システム／装置（例えば、ＭＤＩ１００又はネビュライザ２００、３００（図１乃至図３を参照））は、エアロゾル送達システム内のエアロゾルを検知するセンサ１０（例えば、センサ４００、５００、７００、９００（図４乃至図６及び図９を参照））及び／又はエアロゾル送達システムを通る流体の流れを検知するセンサ１０（例えば、センサ７００、９００）を含む。エアロゾル送達システム１００、２００、３００は、センサ１０に動作的に接続されたコントローラ６００も含む。
【００３８】
図１乃至図３は、本発明の択一的実施例による様々なエアロゾル送達システムを例示する。
【００３９】
例えば、図１に図示されるように、本発明の実施例によるエアロゾル送達システムは、ＭＤＩ１００を有する。このＭＤＩ１００の通常の特徴は、米国特許出願公開公報第２００４／０２３１６６５Ａ１号に説明されていて、その全体の内容は参照によりここに組み込まれる。ＭＤＩ１００は、加圧薬剤の容器１２０に接続するように構成され設けられたエアロゾル発生器１１０を含む。ユーザがエアロゾル発生器１１０へ向けて下方へ容器１２０を押すとき、エアロゾル発生器１１０は、容器１２０からエアロゾル化した薬剤のボーラスをＭＤＩ１００のスペーサ１３０へ選択的にリリースすることによりエアロゾルを生成するように構成され設けられる。ＭＤＩ１００は、エアロゾル発生器１１０からスペーサ１３０の反対側に配置されたエアロゾル出力開口部１４０も含む。
【００４０】
図示された実施例では、ＭＤＩ１００は、スペーサ１３０を含む。しかしながら、スペーサ１３０は、本発明の範囲から逸脱することなく省略されてもよい。
【００４１】
図示された実施例では、エアロゾル出力開口部１４０は、フェースマスク１５０を有する。しかしながら、他の任意の適切なエアロゾル出力開口部１４０（例えば、ストロー状のマウスピース、ベンチレータチューブ等）が、本発明の範囲から逸脱することなく、フェースマスク１５０の代わりに使われてもよい。
【００４２】
流体経路１６０は、エアロゾル発生器１１０からエアロゾル出力開口部１４０まで延在する。センサ１０は、センサ１０が経路１６０の温度を検知できる位置で、ＭＤＩ１００に取り付けられる。例えば、センサ１０は、経路１６０内（例えば、エアロゾル発生器とスペーサ１３０との間、スペーサ１３０内部、スペーサ１３０とエアロゾル出力開口部１４０との間）に配置される。センサ１０は、代わりに、経路１６０を規定する壁（例えば、スペーサ１３０又はエアロゾル発生器１１０の壁）内又は壁上に配置される。センサ１０は、代わりに、センサ１０が経路１６０内の温度変動を速くフォロー（追従）可能にする任意の位置に配置される。
【００４３】
図２に図示されるように、本発明の実施例によるエアロゾル送達システムは、ジェットネビュライザ２００を有する。このネビュライザ２００の通常の特徴は、米国特許出願公開公報第２００５／００８７１８９Ａ１号に説明されていて、その全体の内容は参照によりここに組み込まれる。ネビュライザ２００は、容器２２０に保持される流体２１５をエアロゾル化するために加圧ガスの流れに依存するジェットベースのエアロゾル発生器２１０を有する。一連の通路２３０は、エアロゾル発生器２１０からエアロゾル出力開口部２４０まで延在し、流体経路２６０を規定する。図示された実施例では、エアロゾル出力開口部は、マウスピース２５０を有する。
【００４４】
図２に示されるように、センサ１０は、センサ１０が経路２６０の温度を検知できる位置で、ネビュライザ２００に取り付けられる。例えば、センサ１０は、経路２６０内（例えば、エアロゾル発生器２１０とエアロゾル出力開口部２４０との間）に配置される。センサ１０は、代わりに、経路２６０を規定する壁内又は壁上に配置されてもよい。センサ１０は、代わりに、センサ１０が経路２６０の温度変動を速くフォロー可能にする位置に配置されてもよい。
【００４５】
図３に図示されるように、本発明の実施例によるエアロゾル送達システムは、超音波ネビュライザ３００を有する。このネビュライザ３００の通常の特徴は、米国特許出願公開公報第２００７／０２７７８１６Ａ１号に説明されていて、その全体の内容は参照によりここに組み込まれる。ネビュライザ３００は、ネビュライザ３００のエアロゾル発生器３１０が容器３２０の流体３１５をエアロゾル化するためにジェットネビュライザの代わりに超音波トランスデューサ３１０を有することを除いて、ネビュライザ２００と同様である。特に、トランスデューサ３１０は、超音波エネルギーを流体３１５に伝播させ、これによって流体３１５の表面で流体３１５をエアロゾル化させる。一連の通路３３０は、エアロゾル発生器３１０からエアロゾル出力開口部３４０まで延在し、流体経路３６０を規定する。ネビュライザ２００に関して上述されたように、センサ１０は、任意の適切な位置（例えば、経路３６０内、経路３６０を規定する壁内又は壁上、センサ１０が経路３６０の温度変動を速くフォロー可能にする位置）に置かれる。
【００４６】
代わりの実施例によると、エアロゾル発生器３１０は、メッシュが振動することで流体の小さな滴をメッシュに通過させることにより流体をエアロゾル化するために、メッシュプレートを振動させる超音波を使用するエアロゾル発生器と置き換えられる。
【００４７】
図４乃至図６は、エアロゾル送達装置１００、２００、３００のセンサ１０として使われる３つの異なる温度センサ４００、５００、７００を例示する。
【００４８】
図４は、温度センサ４００を例示する。センサ４００は、抵抗が温度で変化する熱感知抵抗４１０を有する。抵抗４１０は、抵抗４１０のためのベースを作成するためにシリコンフレーム４３０の開口部間に懸架される膜４２０に配置されている。よって、抵抗４１０は、ベースに配置されている（例えば、ベースに取付けられる、ベースと一体的に構成される、ベース内に形成される、ベースに当接する等）。膜４２０は、膜４２０及び抵抗４１０が経路１６０、２６０、３６０の温度変化を速くフォローするような低い（例えば、シリコンフレーム４３０より低い）熱容量を持つ。
【００４９】
図５は、本発明の代わりの実施例による温度センサ５００を例示する。センサ５００は、温度を検知する抵抗４１０の代わりに、熱電対５４０又は直列の複数の熱電対（別名熱電対列５１０）を使用する。センサ４００の様に、センサ５００は、シリコンフレーム５３０の開口部間に懸架される膜５２０を有するベースを含む。各熱電対５４０は、基準接合部５４０ａ及び検知接合部５４０ｂを含む。基準接合部５４０ａは、シリコンフレーム５３０上に配置されて、シリコンフレーム５３０の温度を検知する。検知接合部５４０ｂは、膜５２０上に配置されて、膜５２０の温度を検知する。膜５２０がフレーム５３０より低い熱容量を持つので、膜５２０は、シリコンフレーム５３０より非常に速く経路１６０、２６０、３６０内のセンサ５００を通る流体の温度変化をフォローする。結果的に、経路１６０、２６０、３６０の温度変化は、シリコンフレーム５３０と膜５２０との間の温度差に結果としてなり、そのために、熱電対５４０は熱電対５４０上に比例電圧差を生成する。
【００５０】
例示された実施例において、基準接合部５４０ａは、経路１６０、２６０、３６０の温度を（速くはないが）フォローする位置に配置されている。代わりの実施例によると、基準接合部５４０ａは、接合部５４０ａでの温度が経路１６０、２６０、３６０の温度により影響を受けないほど十分に離れて経路１６０、２６０、３６０から間隔を置いて配置される。斯様な間隔は、より正確で、より高いＳＮ比の信号を供給する。しかしながら、斯様な間隔は、生産を複雑にし、さもなければ好ましくはスタンドアローンの統合されたユニットであるセンサ５００のコストを増大させる。
【００５１】
図４及び図５は、本発明の様々な実施例による温度センサ４００、５００の２つの例を例示する。しかしながら、任意の適切な代わりの温度センサが、本発明の範囲から逸脱することなく、センサ１０として、これらのセンサ４００、５００の代わりに用いられてもよい。例えば、温度センサ１０は、温度感知トランジスタ又は赤外線温度センサを有してもよい。温度センサ１０は、膜上に位置されるＰＴＡＴ回路であり、絶対温度に比例する信号を供給する。
【００５２】
図７に示されるように、コントローラ６００は、プロセッサ６１０、視覚的ディスプレイ６２０、音声出力装置６３０、メモリ６４０、ユーザ入力デバイス６５０及び触覚出力装置６６０を有する。しかしながら、本発明の様々な実施例によると、これらのコントローラ６００の部品の一つ以上（例えば、ディスプレイ６２０、メモリ６４０、音声出力装置６３０、ユーザ入力デバイス６５０及び／又は触覚出力装置６６０）は、本発明の範囲から逸脱することなく省略されてもよい。
【００５３】
図１乃至図３に図示されるエアロゾル送達システム１００、２００、３００に戻ると、温度センサ４００、５００の形式のセンサ１０は、適切なワイヤ６１５（又は、無線通信のような他のデータ伝送手段（例えば、無線送信、帰納的なデータ伝送等））を介して図７に示されるように動作的にコントローラ６００と接続する。コントローラ６００は、センサ４００、５００から経路１６０、２６０、３６０の温度と相関する温度信号を受信するために、センサ４００、５００と接続する。例えば、抵抗センサ４００において、抵抗の抵抗値が温度信号であるように、温度はセンサ４００の抵抗４１０の抵抗値と相関している。従って、コントローラ６００は、抵抗４１０間の抵抗を測定することにより、抵抗４１０での温度を決定できる。熱電対ベースのセンサ５００において、温度（特に基準接合部５４０ａと検知接合部５４０ｂとの間の温度差）は、電圧が温度信号であるように、熱電対列５１０の熱電対５４０により生成される電圧と相関している。従って、コントローラは、熱電対５４０及び熱電対列５１０間の電圧を測定することにより、検知接合部５４０ｂで（基準接合部５４０ａに対する）温度を決定できる。
【００５４】
後述されるように、コントローラ６００は、流体経路１６０、２６０、３６０のエアロゾルの存在を検知するために、検知された温度／温度信号（例えば、センサ４００の抵抗４１０の抵抗値、センサ５００の熱電対列５１０の電圧）を使用するために構成され設けられる。
【００５５】
図１に示されるように、エアロゾル発生器１１０は、スペーサ１３０へのエアロゾル化した薬剤のボーラスをリリースするとき、放出されたガスの膨張及びボーラスの揮発性の噴霧剤成分の急速な蒸発のため、経路１６０の温度が落ちる。例えば、エアロゾルのボーラスの小さな滴は、滴の大きい全体の表面及び噴霧剤の低い沸点のため、急速に蒸発する。蒸発が吸熱性プロセスであるので、エアロゾルはその周囲からエネルギーを取り出し、これにより周囲、特に経路１６０、２６０、３６０のガスの温度を減少させる。結果的に、エアロゾル発生器１１０、２１０、３１０の下流の経路１６０、２６０、３６０の温度は、このエアロゾルが通ると減少する。温度センサ１０、４００、５００は、この温度低下を検知する。
【００５６】
図７に示されるように、コントローラ６００のプロセッサ６１０は、センサ１０、４００、５００と動作的に接続し、ボーラスのリリース又は経路１６０、２６０、３６０内のエアロゾルの存在から生じる温度低下を監視する。
【００５７】
ある実施例によると、コントローラ６００は、センサ５００を監視し、温度信号が予め定められた閾値（例えば、１．０ａ．ｕ．）を超えるとき、ボーラスがリリースされたことを決定する。センサ５００において、センサ信号の大きさは、膜５２０とシリコンフレーム５３０との間に温度差に比例している。エアロゾルが存在し、膜の比較的低い熱容量のため、シリコンフレーム５３０より急速に膜５２０をクールダウンするとき、膜５２０とシリコンフレーム５３０との間にかなりの温度差があるだろう。
【００５８】
上述のセンサ５００は、絶対温度よりもむしろ膜５２０とフレーム５３０との間の温度差を検知するので、周囲温度に鈍感である。例えば、センサ５００が冷えた周囲環境又は熱い周囲環境で用いられるかにかかわらず、センサ５００が温度を等しくするために膜５２０に対する周囲温度の変化とフレーム５３０に対する周囲温度の変化との間で十分な時間を与えられる限り、センサ５００は、温度差を生じさせる経路１６０、２６０、３６０のイベント（例えば、エアロゾルの存在）がない場合に温度差を検知しない。
【００５９】
温度センサ、例えばセンサ４００又は水銀若しくはバイメタリックベースの温度計の一つ以上の実施例によると、エアロゾル送達システム１００、２００、３００が使われる前にコントローラ６００がすぐにオンされるとき、コントローラ６００はベースライン温度を確立する。コントローラ６００は、この検知された最初のベースライン温度をそのメモリ６４０に保存し、その後検知される温度がベースライン温度より予め定められた閾値より離れている（例えば、より冷たい）とき、エアロゾルが存在すると決定する。
【００６０】
代わりの実施例によると、コントローラ６００は、コントローラが経路１６０の急速な温度低下を検出するとき、ボーラスがリリースされたと決定する。例えば、プロセッサ６１０は、温度低下の時系列レートが予め定められた閾値を超える場合、ボーラスがリリースされたと決定する。例えば、プロセッサ６１０は、予め定められた閾値より大きな温度信号低下が所定の時間枠内で発生する場合、ボーラスがリリースされたと決定する。様々な実施例によると、温度低下閾値（例えば、抵抗４１０の抵抗値変化、熱電対列５１０の電圧変化）は、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５℃程度の温度低下に相関する。様々なこれらの実施例によると、温度低下閾値を検出するための所定の時間枠は、０．１、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０秒未満である。しかしながら、経路１６０のタイプ、エアロゾル発生器のタイプ、エアロゾルのタイプ、センサ４００、５００上に予想される流体フローレート、並びに様々な追加及び／又は他の要因に依存して、これらの閾値は、ボーラスリリースのより精密及び／又は正確な検出を容易にするために増大又は低減されてもよい。
【００６１】
プロセッサ６１０は、プロセッサの任意の適切なタイプである。例えば、プロセッサ６１０は、集積回路を有する。プロセッサ６１０は、デジタル又はアナログである。デジタルプロセッサ６１０の場合、プロセッサ６１０は、アナログ温度信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータを含む。プロセッサ６１０は、コンピュータを有する。プロセッサ６１０は、コンピュータ上のプログラムのオペレーション（例えば、プロセッサ６１０の様々な機能を実施する実行コードを持つコンピュータ実行可能媒体）を介して、その監視、計算及び他の機能を実施する。プロセッサ６１０は、本発明の範囲から逸脱することなく、２つ以上のディスクリートプロセッサの組合せを有する。
【００６２】
ディスプレイ６２０は、適切な画像表示の任意のタイプである（例えば、各ＬＥＤの意味を示しているコントローラ６００上の永続的な指標を持つ一つ以上のＬＥＤインディケータ、テキスト及び／又はグラフィック指標を表示できる液晶画面）。プロセッサ６１０は、様々な情報を示すために、ディスプレイ６２０と接続する。例えば、ボーラスがリリースされるたびに、プロセッサ６１０は、ディスプレイ６２０を介して視覚的指標を提供する。
【００６３】
図７に示されるように、プロセッサ６１０は、追加的に及び／又は代わりに、ボーラスがリリースされるときを音声出力装置６３０がユーザに示すようにしてもよい。音声出力装置６３０は、ノイズ発生装置の適切なタイプ（例えば、スピーカ、ブザー等）である。音声指標は、ユーザにボーラスがリリースされたことを知らせるビープ音でもよい。音声指標は、代わりに、話し言葉でもよい（例えば、「薬物の服用量がリリースされた。」）。
【００６４】
図７に示されるように、視覚的及び聴覚的信号に加えて又は代わりに、コントローラ６００は、触覚フィードバック（例えば、ボーラスがリリースされるとき振動する、誤りが検知されるとき振動する等）をユーザに提供するために、触覚指標６６０（例えば、モーター及びオフセットフライホイールを使用するバイブレータ）を含んでもよい。よって、コントローラ６００は、ボーラスがリリースされるとき、患者に音声、視覚及び／又は触覚指標を供給するボーラスリリース指標を提供する。
【００６５】
プロセッサ６１０は、ユーザがボーラスのリリースでシステム１００のこれらの使用を調整するのに役立つために用いられる。例えば、プロセッサ６１０がボーラスリリースを検出した後の所定時間に、プロセッサ６１０は、患者がエアロゾル出力開口部１４０を通じて吸入しなければならないという視覚的指標（ディスプレイ６２０を介して）、音声指標（音声出力装置６３０を介して）及び／又は触覚指標（触覚出力装置６６０を介して）を提供する。所定時間は、任意の適切な時間（例えば、０秒、１秒、２秒）である。例えば、ボーラスがリリースされたことを決定した後の所定の時間に、プロセッサ６１０は、音声出力装置６３０によって、「すぐにマウスピースによって吸入せよ」とユーザに向けて言わせる。
【００６６】
プロセッサ６１０は、リリースされるボーラスの数を計数するインクリメントカウンタ機能を持つ。プロセッサ６１０は、ディスプレイ６２０により、視覚的に、リリースされるボーラスの数を示す。プロセッサ６１０は、メモリ６４０と接続し、プロセッサ６１０及びセンサ１０を介して得られた情報を格納するためにメモリ６４０を使用する。例えば、メモリ６４０は、リリースされるボーラスのインクリメントされた数を保存するために用いられる。プロセッサ６１０は、時刻／日付クロックも含み、リリースの時間及び日付とボーラスリリースとを結びつける機能を含む。プロセッサ６１０は、この記録された時刻／日付／リリースデータをメモリ６４０に格納する。プロセッサ６１０は、ディスプレイ６２０に斯様な情報を表示させる。例えば、プロセッサ６１０は、ディスプレイ６２０に最後のボーラスリリースの時間及び／又は日付を示させる。斯様な履歴データは、患者がシステム１００の使用の経過を追跡し、次にシステム１００を使用しなければならないときを知るのに役立つ。プロセッサ６１０自身は、患者がいつ次の薬物用量を受けなければならないかを追跡し、次の用量のための時間であるとき、患者に視覚的、聴覚的及び／又は触覚的指標を供給する。
【００６７】
図７に示されるように、コントローラ６００は、プロセッサ６１０に接続されたユーザ入力デバイス６５０を含む。ユーザ入力デバイス６５０は、ユーザが情報をコントローラ６００に供給可能にするための任意の適切な装置を有する。例えば、ユーザ入力デバイス６５０は、キーパッド又はキーボードのような一つ以上のボタンを有する。ユーザ入力デバイス６５０は、ディスプレイ６２０に組み込まれるタッチスクリーン入力装置を有する。ユーザ入力デバイス６５０のボタン／スイッチの１つは、コントローラ６００用のオン／オフスイッチである。
【００６８】
ユーザ入力デバイス６５０は、様々な情報をコントローラ６００に提供するために用いられる。例えば、ユーザ入力デバイス６５０は、ユーザが使用済の薬物容器１２０を新規な容器１２０と交換するときはいつでも、ユーザが押す計数リセットボタンを持つ。入力装置６５０を介してリセット信号を受信すると、プロセッサ６１０は、どれくらい薬物のボーラスが容器１２０からリリースされたかをカウントすることを再スタートさせるためにカウンタを０にリセットする。
【００６９】
プロセッサ６１０は、容器１２０がほとんど空であるときをユーザに示し（例えば、カウントが予め定められた閾値を超えるとき指標を供給する）、ユーザが容器１２０を交換するか又は新しく利用可能な容器を準備させることを知らせるように構成され設けられる。閾値（又は、コントローラ６００が適当な閾値を計算できる何らかの他のデータ）は、システム１００に取付けられている容器１２０のタイプに基づいて、ユーザによりユーザ入力デバイス６５０を介してコントローラ６００に入力される。代わりに、コントローラ６００は、容器１２０自体（例えば、容器上のＲＦＩＤ）を介して、斯様な情報を決定してもよい。
【００７０】
本発明の代わりの実施例によると、プロセッサ６１０は、ディスプレイ６２０に表示されるカウンタをデクリメントさせるために容器１２０の用量の数に関する情報を使用する。結果的に、カウンタは、ほぼどれくらいの用量が容器１２０に残っているかを示すだろう。
【００７１】
コントローラ６００は、発動メカニズムがいつ作動したかをプロセッサ６１０が決定できるように、エアロゾル発生器１１０の発動メカニズムに接続する。例えば、コントローラは、ボーラスをリリースするために容器１２０が押されたときを検出する圧力スイッチを使用する。斯様な発動信号を受信すると、プロセッサ６１０は、その時、ボーラスが実際にリリースされたかどうかをセンサ１０から決定できる。発動メカニズムが駆動されたがボーラスが検知されない場合、プロセッサ６１０は、故障が起こった（例えば、エアロゾル発生器が故障した、容器１２０が空である）という視覚的又は聴覚的信号をユーザに提供する。
【００７２】
図２及び図３に示されるように、コントローラ６００は、ネビュライザ２００、３００に関連して同様の機能を供給する。例えば、プロセッサ６１０は、システム１００のボーラスのリリースの検出に関して、上述されたのと同じ態様又は同様の態様で、経路２６０、３６０のエアロゾルの存在を検出するために温度信号を使用する。
【００７３】
例えば、エアロゾル発生器２１０、３１０が容器２２０、２３０から流体をエアロゾル化し始めるとき、エアロゾル化した滴の蒸発は、エアロゾルが存在する経路２６０、３６０の温度を速く低下させる。上述されたように、プロセッサ６１０は、急速な温度低下（例えば、所定時間に予め定められた温度識別閾値を超える温度低下）が検出されるとき、エアロゾルが経路２６０、３６０に存在する（したがって、エアロゾル発生器２１０、３１０が流体をエアロゾル化している）と決定できる。
【００７４】
これとは逆に、急速な温度増加は、エアロゾル発生器２１０、３１０が容器２２０、２３０の流体のエアロゾル化を停止したことを示す。プロセッサ６１０は、この急速な温度上昇を検出することにより、エアロゾル化の停止を検出できる。例えば、プロセッサ６１０は、急速な温度増加（例えば、所定時間に予め定められた温度識別閾値を超える温度上昇）が検出されるとき、エアロゾル生成が停止したと決定できる。エアロゾル化の停止（経路２６０、３６０内で付随して起こるエアロゾルの欠如）を検出するために用いられる温度差及び所定時間は、エアロゾル化の始まりを検出するために用いられる閾値と同じでもよいし異なってもよい。
【００７５】
代わりに、コントローラ６００は、温度信号からエアロゾル化の開始及び／又は停止を検出するための他の適切な方法（例えば、温度が予め定められた閾値を越えてベースラインの温度から逸脱するときを検出するようなＭＤＩ１００に関して上述された方法）を使用してもよい。
【００７６】
プロセッサ６１０は、エアロゾルが経路２６０、３６０に存在するとき、視覚的指標（ディスプレイ６２０を介して）、音声指標（音声出力装置６３０を介して）及び／又は触覚指標（触覚出力装置６６０を介して）を提供する。コントローラ６００は、エアロゾル発生器２１０、３１０が容器２２０、３２０内の流体をエアロゾル化し始めるとき、及び／又は容器２２０、３２０から流体をエアロゾル化するのを止めるとき（例えば、容器２２０、３２０が空になったとき）をユーザに示す。例えば、コントローラ６００は、エアロゾルが経路２６０、３６０で検出されるとき、患者にエアロゾル出力開口部２４０、３４０から吸入するように視覚的に、聴覚的に及び／又は触覚的に命じる。
【００７７】
全ての薬物／流体がエアロゾル化されるまで、ネビュライザのための典型的用量が患者にシステム２００、３００を使用し続けることを要求するので、エアロゾルがエアロゾル発生器２１０、３１０によりもはや生成されないことを検出することにより容器２２０、３２０が空になったことをプロセッサ６１０が検出するまで、コントローラ６００は、エアロゾル出力開口部２４０、３４０を通じて呼吸し続けるようにユーザに示す。コントローラ６００は、空になったことが検出されると、ネビュライザ２００、３００を使用するのを止めるようにユーザに視覚的に、聴覚的に及び／又は触覚的に示す。例えば、音声出力装置６３０は、「服用は完了した。現在ネビュライザの使用を止める」ことを患者に言葉で教えてもよい。コントローラ６００は、空になったことが検出されるとき、エアロゾル発生器２１０、３１０を自動的にオフにしてもよい。
【００７８】
ここで、用語「空になった」とは、エアロゾル発生器２１、３１０の継続したオペレーションが微々たる量の付加的流体をエアロゾル化するほど（例えば、エアロゾル出力が、充分な流体が容器２２０、３２０内にあるときの通常の出力の２０％、１５％及び／又は１０％未満であるほど）、容器２２０、３２０の実質的に全てのエアロゾル化可能な流体がエアロゾル化したことを意味する。よって、容器２２０、３２０は、幾らか流体が容器２２０、３２０内に残っている場合であっても、「空になった」と言える。
【００７９】
例えば、幾つかのネビュライザは、患者が吸入しているとき又は患者の吸入の所望の部分だけで、薬物をエアロゾル化するために、患者の呼吸サイクルで噴霧化を調整する。斯様なネビュライザでは、プロセッサ６１０は、エアロゾル発生器２１０、３１０が動作しているが、エアロゾルが経路２６０、３６０内に依然検出されないときだけ、容器２２０、３２０が空になったと決定する。
【００８０】
ＭＤＩ１００と同様に、コントローラ６００は、使用データを記録するために、ネビュライザ２００、３００に関連して用いられる。例えば、プロセッサ６１０は、ネビュライザ２００、３００の各使用の時間、日付及び／又は期間をメモリ６４０に記録する。プロセッサ６１０は、記録されたデータ（例えば、最後の使用の時間及び／又は日付、次の使用のための予定の時間等）をディスプレイ６２０に表示する。メモリ６４０は、記録されたデータの分析を容易にするために、ユーザ又は医療提供者によりアクセス可能である。
【００８１】
図１に示される実施例では、コントローラ６００は、ＭＤＩ１００の残部に取り付けられる。図２及び図３に示される実施例では、コントローラは、システム２００、３００と離れているが、接続ワイヤ６１５を介してシステムにつながれている。本発明の代わりの実施例によると、コントローラ６００は、本発明の範囲から逸脱することなく、システム１００、２００、３００の残部と任意の他の適切な物理的関係を持ってもよい（例えば、任意のシステムのハウジングに組み込まれるか、又はシステムの残部から離れている）。
【００８２】
図６は、エアロゾル送達システム１００、２００、３００を含む本発明の様々な実施例に関連したセンサ１０として使われる、熱フローセンサ７００を例示する。熱フローセンサ７００は、上流の温度センサ７１０、下流の温度センサ７１５、シリコンフレーム７３０の開口部間に懸架される膜７２０を含むベース、膜７２０上の中心に配置されているヒーター７５０を有する。
【００８３】
一つ以上の実施例によると、センサ４００、５００、７００（フレーム４３０、５３０、７３０、膜４２０、５２０、７２０及び様々な電気部品４１０、５１０、７１０、７１５、７５０を含む）は、既知のチップ／半導体製造技術を使用して製造される。センサ４００、５００、７００は、「ＴＨＥＲＭＡＬ ＦＬＯＷ ＳＥＮＳＯＲ ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＣＩＲＣＵＩＴ ＷＩＴＨ ＬＯＷ ＲＥＳＰＯＮＳＥ ＴＩＭＥ ＡＮＤ ＨＩＧＨ ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ」というタイトルの添付の特許出願に開示される方法を使用して製造され、この全体の内容は参照によりここに組み込まれる。
【００８４】
ベースは、上流及び下流の方向を規定し、下流方向は、流れ方向矢印により図６に示されている。様々な実施例によると、センサ７００は、流体がエアロゾル発生器１１０、２１０、３１０からエアロゾル出力開口部１４０、２４０、３４０の方へ流れるので、センサ７００／ベースの下流方向が流体の流れの方向と合わせされるように、経路１６０、２６０、３６０と関連して配置される。換言すれば、ベースの下流方向は、センサ７００の下流方向の検知された流れがエアロゾル出力開口部１４０、２４０、３４０へ向かって流体経路１６０、２６０、３６０の流体の流れを示すように（すなわち、患者による吸入を示す）、エアロゾル出力開口部１４０、２４０、３４０へ向かって経路１６０、２６０、３６０に沿って向けられ、対照的に、センサ７００の上流方向の検知された流れは、エアロゾル発生器１１０、２１０、３１０へ向かって経路１６０、２６０、３６０の流体の流れを示す（すなわち、呼気ガスがセンサ７００を通過するように、センサ７００が配置されるシステムの患者による呼気を示す）。
【００８５】
ヒーター７５０は、ヒーター７５０を加熱する電流をコントローラ６００から受けるためにコントローラ６００と接続する。ヒーター７５０は、任意の適切なヒーター、例えば、抵抗である。ヒーター７５０は膜７２０を加熱し、このことにより、ヒーター７５０の位置の中心に最大であり、ヒートシンクとして作用するシリコンフレーム７３０で最小である温度プロフィールを作る。
【００８６】
センサ７３０の動作の間、コントローラ６００は、ヒーター７５０に定電流を印加する。しかしながら、代わりの実施例によると、コントローラ６００は、本発明の範囲から逸脱することなく、電流を変化させてもよい。
【００８７】
例示される温度センサ７１０、７１５は、各々が基準接合部７４０ａ及び検知接合部７４０ｂを含む複数の熱電対５４０を各々が有する熱電対列７１０、７１５を有する。基準接合部７４０ａは、シリコンフレーム７３０上に配置され、シリコンフレーム７３０の温度を検知する。上流の温度センサ７１０の検知接合部７４０ｂは、膜７２０上に配置され、ヒーター７５０から上流の位置で膜７２０の上流の温度を検知する。従って、熱電対列７１０は、熱電対列７１０の基準接合部７４０ａのシリコンフレーム７３０とヒーター７５０から上流の熱電対列７１０の検知接合部７４０ｂとの間の温度差と比例する電圧の形式で、上流の温度信号を生成する。
【００８８】
下流の温度センサ７１５の検知接合部７４０ｂは、膜７２０上に配置され、ヒーター７５０から下流の位置で膜７２０の下流の温度を検知する。従って、熱電対列７１５は、熱電対列７１５の基準接合部７４０ａのシリコンフレーム７３０とヒーター７５０から下流の熱電対列７１５の検知接合部７４０ｂとの間の温度差と比例する電圧の形式で、下流の温度信号を生成する。
【００８９】
膜７２０がフレーム７３０より低い熱容量を持つので、膜７２０は、シリコンフレーム７３０より非常に速く経路１６０、２６０、３６０のセンサ７００を通る流体の温度変化をフォローする。結果的に、経路１６０、２６０、３６０の温度変化はシリコンフレーム７３０と膜７２０との間の温度差になり、そのために、熱電対７４０は比例電圧差を生成する。
【００９０】
一つ以上の実施例によると、膜４２０、５２０、７２０は、経路１６０、２６０、３６０の温度変化を速くフォローする基板（例えば、低い熱容量を持つ物質）を有する。例えば、膜４２０、５２０、７２０は、周囲環境の温度変化に速く反応するように、低い熱容量を持つ物質の比較的薄い層を有する。様々な実施例によると、膜４２０は、シリコン、窒化ケイ素、シリコン酸化物、ポリイミド、パリレン及び／又はガラスを有する。斯様な特性は、流れ依存的な温度差とヒーター７５０の消散電力との比を改善する。
【００９１】
図示された実施例では、フレーム４３０、５３０、７３０は、シリコンを有する。しかしながら、フレーム４３０、５３０、７３０は、代わりに、任意の他の適切な物質を有してもよい。一つ以上の実施例によると、フレーム４３０、５３０、７３０は、仮にあったとしても、膜４２０、５２０、７２０よりゆっくり経路１６０、２６０、３６０の温度変化をフォローする物質（例えば、より厚い物質及び／又は膜４２０、５２０、７２０より高い熱容量を持つ物質）を有する。
【００９２】
様々な実施例において、シリコンフレーム７３０の上流側と下流側との間の温度変化は、シリコンフレーム７３０の高い相対的熱拡散係数のため、膜７２０の上流側と下流側との間の温度差に対して小さい。結果として、シリコンフレーム７３０の上流側と下流側との間（すなわち、基準接合部７０４ａが配置される）の温度差は、膜７２０（すなわち、検知接合部７４０ｂが配置される）の温度変化より非常に小さく、従って、本発明の一つ以上の実施例によると、無視できる。
【００９３】
図６に示されるように、温度センサ７１０、７１５は、ヒーター７５０から、上流、下流それぞれで、熱的に対称に配置される。ヒーター７５０が膜７２０上に中心に配置され、膜７２０の上流及び下流の熱容量及び拡散性がヒーター７５０に対して対称形である実施例において、上流の温度センサ７１０とヒーター７５０との間の上流の距離は、下流の温度センサ７１５とヒーター７５０との間の下流の距離に実質的に等しい。
【００９４】
センサ７１０、７１５の斯様な対称形配置の結果として、センサ７００を通った上流／下流方向の流体の流れがない場合、ヒーター７５０がオンである一方、上流及び下流の温度は（上流及び下流の温度信号と同様に）、互いに（例えば、１０、５、４、３、２、又は１℃程度の範囲内で）実質的に等しい。ヒーター７５０がオンである間、流体がセンサ７００を通って下流に流れるとき、流れがヒーター７５０からの熱を下流へ、上流のセンサ７１０から下流のセンサ７１５の方へ押す／運ぶので、下流の温度は上流の温度に対して上昇する。これとは逆に、ヒーター７５０がオンである間、流体がセンサ７００を通って上流に流れるとき、流れが熱を上流へ、下流のセンサ７１５から上流のセンサ７１０の方へ押すので、下流の温度は上流の温度に対して下降する。しかしながら、ヒーター７５０が膜７２０を加熱するよりも、流れが経路１６０、２６０、３６０及びセンサ７００を冷やすので、いずれの方向の流体の流れも絶対的上流及び下流の温度の低下を生じさせることに留意されるべきである。
【００９５】
上流の温度と下流の温度との間の温度差の大きさは、より速い流体フローレートが流れの方向により多くの熱を押す／運ぶので、流体フローレートの大きさに比例するだろう。図示された実施例では、フローセンサ温度差は、実際の上流及び下流の温度と相関している熱電対列７１０、７１５の電圧差に関して定められる。フローセンサ温度差の符号は、センサ７１０、７１５がヒーター７５０に対して熱的に対称に配置される実施例において、センサ７００を通る流れの方向を示す。例えば、センサ７１０、７１５の極性は、検知接合部７４０ｂが基準接合部７４０ａより冷たいとき、これらの極性が正の極性電圧となるように設定される場合、フローセンサ温度差（例えば、上流のセンサ７１０の電圧信号と下流のセンサ７１５の電圧信号との差として規定される電圧差）は、流れが下流であるとき正の極性を持ち、流れが上流であるとき負の極性を持つだろう。差の絶対値（例えば、電圧の大きさ）は、センサ７００を通る絶対のフローレートと（必ずしもそうである必要はないが、通常は非線形に）比例している。
【００９６】
ヒーター７５０に対する上流及び下流のセンサ７１０、７１５の熱的に対称形の配置は、（ａ）オフセットのないフローレートの決定（流れがないとゼロ信号を与える）、（ｂ）差信号の符号から流れ方向を決定する能力、（ｃ）上流及び下流のフローレートが差信号の絶対値と同様に相関しているという結果になる。センサ７１０、７１５の対称性のため、差信号（例えば、フローレート信号）は、周囲温度の変化に対して鈍感である。これは、熱電対列７１０、７１５両方の信号が同じ絶対量で変化するからであり、２つの信号を減算するか又は割るときキャンセルするからである。
【００９７】
センサ７１０、７１５が図示のセンサ７００のヒーター７５０から上流及び下流それぞれ対称的に配置されるが、本発明の代わりの実施例による上流のセンサ７１０が、代わりに配置されてもよい。例えば、下流の流れだけが測定を所望される場合、上流のセンサ７１０は、ヒーター７５０から離れて概して影響を受けない経路１６０、２６０、３６０の区域に配置されてもよい。しかしながら、ここで説明される理由のために、一つ以上の実施例によると、センサ７１０、７１５の対称形の配置は、とりわけ較正、正確さ及び精度を改善する傾向がある。
【００９８】
図示の温度センサ７１０、７１５は熱電対列を有するが、代わりに温度センサは、本発明の範囲から逸脱することなく、他の任意の適切なタイプの温度センサを有してもよい。
【００９９】
特定のフローセンサ７００がここで説明されるが、様々な代わりのフローセンサが、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の様々な実施例に関連して使用できる。
【０１００】
コントローラ６００は、様々な態様で熱フローセンサ７００を使用するために構成され配置される。図７に示されるように、コントローラ６００は、ワイヤ６１５を介して、センサ１０、７００に接続される。上述されるように、、コントローラ６００は、これらのワイヤ６１５を介して電流をヒーター７５０に供給する。コントローラ６００は、また、センサ７１０、７１５から、それぞれ上流及び下流の温度に相関する上流及び下流の温度信号をそれぞれ受けるためワイヤ６１５を介してセンサ７１０、７１５と接続する。コントローラ６００は、上流及び下流の温度信号を比較することにより、経路１６０、２６０、３６０の範囲内で流体の流れを検知するために、上流及び下流の温度信号を比較する。
【０１０１】
コントローラ６００は、上流及び下流の温度／信号を比較することにより、経路１６０、２６０、３６０内の流体の流れの存在及び方向を決定するように構成され設けられる。例えば、コントローラ６００は上流及び下流の温度がほぼ等しいと決定する場合、コントローラ６００は、経路１６０、２６０、３６０を通る流体の流れがないと決定する。コントローラ６００は下流の温度が上流の温度に対して上昇した（又は、様々な熱的に対称の実施例で上流の温度より高い）と決定する場合、コントローラ６００（又は、そのプロセッサ６１０）は、流体がエアロゾル出力開口部１４０、２４０、３４０へ向かって下流に流れていると決定する。これとは逆に、コントローラ６００は下流の温度が上流の温度に対して下降する（又は、様々な熱的に対称の実施例で上流の温度より低い）と決定する場合、コントローラ６００（又は、そのプロセッサ６１０）は、流体がエアロゾル発生器１１０、２１０、３１０へ向かって上流に流れていると決定する。
【０１０２】
コントローラ６００は、任意の適切な態様で上流及び下流の温度／信号を比較する。例えば、コントローラ６００は、上流の温度を下流の温度から減算し、流れの方向を決定するために、結果の符号を使用する。ゼロの結果は流体の流れがないことを示している。代わりに、コントローラ６００は、上流及び下流の温度／信号を、一方を他方により割ることにより比較し、商が１より大きいか小さいかによって流れの方向を決定する。商が１の場合は流れがないことを示している。
【０１０３】
コントローラ６００は、また、センサ７００を通る流体フローレートを決定するために、センサ７００を使用する。決定された流体フローレートは、絶対項（例えば、ｍ／秒又はｌ／秒）である必要はない。むしろ、流体フローレートは、流体フローレートと相関している変数に関して決定され、表されてもよい。例えば、コントローラ６００が熱電対列７１０からの（ボルトに関する）上流の温度信号を熱電対列７１５からの（ボルトに関する）下流の温度信号から減算する実施例では、結果として生じる流体フローレートは、ボルト（又は、使用される温度センサのタイプに基づく他の任意の適切な絶対値又は相対的なスケール値）で表される。コントローラ６００は、様々な（例えば、ボルトに関する）温度差信号を実際のフローレート（例えば、ｍ／秒、ｌ／秒等）と関連付ける予め定められた変換アルゴリズムを介して、センサ７００を通る流体の実際の線形フローレート又は経路１６０、２６０、３６０の実際の容量のフローレートを決定する。アルゴリズムが、数学的に計算されるか、又は代わりに、既知のフローレートで温度差信号を決定する制御テストを通じて経験的に生成される。
【０１０４】
コントローラ６００は、また、センサ５００の上述した熱電対列５１０と同様の温度センサとして、センサ７００の温度センサ７１０、７１５の一方又は両方を使用する。例えば、センサ７１０、７１５両方が使用される場合、これらの信号は温度とともに変化する信号を発生させるために加算される。従って、センサ７００は、経路１６０、２６０、３６０内のエアロゾルの存在を検出するために、センサ５００と同様の態様で使用できる。
【０１０５】
フローセンサ７００の動作の間、ヒーター７５０は膜７２０を加熱し、膜７２０はセンサ７００を通る気流により冷やされる。図８に図示されるように、膜７２０の最低気温は最大フローレートで達成され、またこの逆も成立する。図８において、ｙ軸（「熱電対列出力（ａ．ｕ．）」）は、センサの一つの実施例によるセンサ７１０、７１５両方からの累積的な温度信号を表す。ｘ軸は、フローレートを表す。図８に示されるように、累積的な温度信号／累積的な温度は、フローレートに反比例する。ヒーター７５０が基準接合部７４０ｂに対して検知接合部７４０ａを加熱するので、累積的な信号は正である。
【０１０６】
図８に示されるように、累積的な温度信号も、エアロゾルの存在で変化する。温度対フローレート曲線８００（図８の上位の曲線）は、センサ７００が配置される経路にエアロゾルがないときの例示的曲線である。温度対フローレート曲線８１０（図８の下位の曲線）は、センサ７００により検知されるエアロゾルが経路にあるときの例示的曲線である。膜７２０の温度変化は、ヒーター７５０で消散される熱量により決定され、例えば、少量の電力は、流れを変化させる温度の小さな変化を与える。エアロゾルが存在するとき、加熱された膜７２０の温度はクールダウンされるだろう。小さなヒーター７５０の熱消散に対して、エアロゾルの存在は、エアロゾルがない場合の最大フローレートでの温度より低く膜７２０を冷やすだろう。換言すれば、他の全ての変数が一定であり、エアロゾルが存在するゼロのフローレートの累積的な温度は、エアロゾルがない場合の最大フローレートでの累積的な温度より低いであろう。閾値レベル８２０は、エアロゾルがない場合の最大フローレートでの最低の温度よりちょうど下に設定される。温度がこの閾値レベル８２０より下に下降するとき、エアロゾルによる通過が検出される。図示されたセンサ７００では、膜７２０がシリコンフレーム７３０より冷たいとき、累積的な温度信号は負である。図示されたセンサ７００では、ヒーター７５０がシリコンフレーム７３０上のヒーター７５０から離れた基準接合部７４０ａに対して膜７２０上のヒーター７５０の近くでセンサ７１０、７１５の検知接合部７４０ｂを加熱するので、累積的な温度信号はエアロゾルがない場合正である。
【０１０７】
ヒーター７５０の加熱出力は、競合する変数のバランスをとるために最適化できる。上述されたように、ヒーター７５０の出力を低減することは、エアロゾルがない場合の速いフローレートと、エアロゾルがある場合の遅いフローレートとを区別することを容易にする。他方では、ヒーター７５０の出力は、フローレートを検出し定量化するためのセンサの能力のＳＮ比を最適化するために、予想されるフローレートの間、上流の温度と下流の温度との差を最大にするように最適化できる。
【０１０８】
代わりの実施例によると、コントローラ６００は、エアロゾルの存在をより正確に検出するために、適応温度閾値８２０を利用する。図８の曲線８００を介して示されるように、エアロゾルが存在しないとき、（シリコンフレームに対する）膜７２０の累積的な温度信号とフローレートとの間の関係は既知である。コントローラ６００が上流の温度信号及び下流の温度信号を比較することにより、上述されたようなフローレートを計算するためにセンサ７００を使用できるので、コントローラ６００は、累積的な温度信号がエアロゾルがないであろうことを決定するために既知の累積的な温度信号フローレート（エアロゾルがない場合の）関係とともに既知のフローレートを使用できる。従って、コントローラ６００は、適応エアロゾル検出温度信号を、エアロゾルがない場合の既知のフローレートで予想される信号より僅かに下にあるように設定できる。コントローラ６００は、（温度信号が膜７２０の温度で上下する実施例において）検知された累積的な温度信号が瞬間的な適応閾値より下降する場合、エアロゾルが存在すると決定する。よって、適応閾値８２０は、検知されたフローレートで減少するだろう。適応閾値８２０を使用する一つ以上の実施例によると、実際の膜７２０の温度と閾値レベル８２０との差は小さくでき、よって、より小さな温度低下（従って、より小さな量のエアロゾル）が検出できる。また、適応閾値８２０を使用する一つ以上の実施例によると、適応閾値レベル８２０は、より高いヒーター７５０の加熱出力の使用を容易にし、これはガスの流れを検知するセンサの能力のＳＮ比を増大する。適応閾値８２０を使用する一つ以上の実施例によると、最大フローレートは、閾値レベル８２０を設定するための最低気温を決定するために定められる必要はない。
【０１０９】
図９は、本発明の代わりの実施例による熱フローセンサ９００を例示する。センサ９００は、本発明の範囲から逸脱することなく、ここで説明されたセンサ４００、５００、７００の何れかの代わりに用いられる。センサ９００は、ディスクリート温度センサ９１０が膜７２０に加えられて取り付けられる以外は、センサ７００と同一である。図示された実施例では、センサ９００は、センサ４００の上述の抵抗４１０のような抵抗温度センサである。代わりに、センサ９００のようなセンサも、センサ４００及びセンサ７００両方を実際に使用することにより製造できる。
【０１１０】
コントローラ６００は、コントローラ６００がセンサ４００の上述した抵抗４１０と接続するのと同様の態様で、抵抗温度センサ９１０と接続する。コントローラは、センサ７００に関する上述したのと同様の態様で、ヒーター７５０及びセンサ７１０、７１５と接続する。斯様な抵抗温度センサ９１０の使用は、（熱電対のようなセンサを使用する相対的な温度とは対照的に）センサが絶対温度を測定可能にする。
【０１１１】
図１０は、センサ９００を使用して経路内の流れ及び温度を検知するコントローラ６００の使用の実験結果を例示する。ｘ軸は、時間を表す。一番上のライン９２０は、（約５つの十分な呼吸が示される）ユーザの呼吸パターンに対するフローセンサ９００の反応を示す。ライン９２０のｙ軸は、上流の温度センサ７１０と下流の温度センサ７１５との間の温度差（例えば、実際の温度（例えば、摂氏温度）に関する温度信号差（例えば、センサ７１０、７１５が熱電対列の場合ボルトであり、抵抗性上流及び下流の温度センサに対してオームである））と相関している。ライン９２０において、下位の平坦部分は吸入及び呼気の一方を表し、上位の平坦部分は吸入及び呼気の他方を表す（センサ９００が上流の温度を下流の温度から減算するように設定されているか又はその逆かに依存する）。エアロゾルがリリースされるとき、小さなスパイク９３０が、フローセンサ９００の信号内に観察され、フローセンサ９００がエアロゾルによりほとんど影響を受けないことを示している。
【０１１２】
図１０では、下位ライン９４０は抵抗９１０（サーミスタとも呼ばれる）により検知される温度と相関しているので、ライン９４０のｙ軸は（例えば、実際の温度に関して、オームの抵抗に関して）経路温度と相関している。ライン９４０の雑音が多いパターンは、流れの変化により生じるヒーター７５０の温度変動により生じる。エアロゾルがリリースされるとき、抵抗９１０の抵抗値は、エアロゾルが存在しない場合の最小レベルよりずっと下のレベル９５０に下降する。センサ７００に関して上述されたように、コントローラ６００は、プリセット又は適応温度閾値９６０を利用して、ライン９４０／温度信号が閾値９６０を越えるとき、エアロゾルが存在すると決定する。
【０１１３】
代わりの実施例によると、センサ７００が用いられ、ディスクリート抵抗９１０よりむしろヒーター７５０自体の抵抗値が、センサ９００に関して上述されたのと同じ態様で、温度を検知するために用いられる。
【０１１４】
熱フローセンサ７００、９００が、エアロゾル送達装置１００、２００、３００に関連して用いられ、付加的又は代わりの機能をこれらの装置へ供給する。
【０１１５】
例えば、ＭＤＩ１００の使用の間、ユーザは、ボーラスの吸入に対するボーラスのリリースを適切に計時しなければならない。種々異なる意図された使用によると、ボーラスがリリースされると（又は、その後の所定の時間後）すぐに患者が吸入する、又は吸入の間にボーラスをリリースすることが所望される。上述されたように、コントローラ６００は、エアロゾル化薬剤のボーラスのリリースを検出するために、センサ７００、９００を使用できる。その上、コントローラ６００が経路１６０内の流れの存在、方向及び／又は大きさを検出するためにセンサ７００、９００を使用できるので、コントローラ６００は、ユーザがエアロゾル出力開口部１４０を通じて吸入しているときを決定できる。従って、コントローラ６００は、所望のリリース／吸入タイミングを患者が遵守することを監視可能であり、及び／又は患者がリリース及び吸入を良好な時間でするのを援助するために患者に指示を供給可能である。
【０１１６】
モニタリングに関して、コントローラ６００は、各ボーラスリリースと各吸入の計時関係（例えば、相対的な開始時間、停止時間、期間）をメモリ６４０に記録する。この記憶データは、その後、ＭＤＩ１００の所望の使用についての患者の遵守を評価するために、ユーザ又は医学専門家によりアクセスできる。
【０１１７】
コントローラ６００は、リリース／吸入間の検知された関係を予め定められた所望の関係と比較し、患者が適切にリリース及び吸入を計時したかどうかに関する指標を（例えば、ディスプレイ６２０を介して視覚的に、音声出力装置６３０を介して聴覚的に、及び／又は触覚出力装置６６０を介して触覚的に）供給する。患者のタイミングがふさわしくない場合、コントローラ６００は、患者が将来所望のタイミングで良好に従うことができるやり方に関する指標（例えば、「次に、エアロゾルをリリースして、すぐに（又は、後で）吸入して下さい」というような視覚的又は聴覚的指標）を提供する。
【０１１８】
コントローラ６００は、追加的に及び／又は代わりに、ボーラスをリリースするべき及び／又は吸入するべき時に関して、リアルタイムの指標を患者に提供する。例えば、ボーラスが患者の吸入の中間（又は、ある他の所望のポイント）でリリースされる場合、コントローラ６００がフローセンサ７００、９００を介して患者が吸入の中間にあることを検出するとき、コントローラ６００は、エアロゾル発生器１１０を起動させるために視覚的、聴覚的又は触覚的指示を供給する。代わりに、コントローラ６００がエアロゾル発生器１１０、２１０、３１０をオン又はオフできるような態様で、コントローラ６００がエアロゾル発生器１１０、２１０、３１０と接続している実施例では、コントローラ６００が患者の検知された呼吸パターンと関連して適当であると決定するとき、コントローラ６００自身で、エアロゾル発生器１１０、２１０、３１０をオンにする。
【０１１９】
代わりに、ボーラスをリリースした後に患者が所定時間吸入することが望ましい場合、コントローラ６００は、吸入するための適切なタイミングの視覚的、聴覚的又は触覚的指示を供給する。
【０１２０】
ネビュライザ２００、３００に関連して、コントローラ６００は、ＭＩＤ１００に関して上述されたのと同様の態様でフローセンサ７００、９００を使用する。例えば、コントローラ６００は、エアロゾル出力開口部２４０、３４０を通じた患者の吸入とエアロゾル発生器２１０、３１０によるエアロゾル化の相対的タイミング、時間及び期間を監視し、メモリ６４０に記録する。このデータは、その後、所望の治療レジメで患者の遵守を評価するために、ユーザ、医療専門家、又は他の適切な人若しくは機械により用いられる。データは、患者に装置２００、３００を異なって使用するように指示することを正当化し、及び／又は装置２００、３００が動作するやり方の調整を正当化する（例えば、患者の呼吸パターンに良くマッチするように各エアロゾルリリースの時間及びタイミングを調整することにより、例えば装置自身の動作を調整する）。
【０１２１】
従来から知られているように、患者の呼吸パターンをネビュライザ２００、３００によるエアロゾル化と調整することが、しばしば望ましい。例えば、様々なネビュライザは、とりわけ薬物の浪費を減らすために、患者が呼気している時ではなく、患者が吸入しているとき、薬物をエアロゾル化するように設計されている。コントローラ６００は、エアロゾル発生器２１０、３１０の発動のタイミングをとるために、吸入及び呼気を検知するためフローセンサ７００、９００をしかるべく使用する。このような実施例では、コントローラ６００は、エアロゾル発生器２１０、３１０をコントローラがスタート及びストップできるために、エアロゾル発生器２１０、３１０と動作的に接続されている。
【０１２２】
例としてエアロゾル発生器１１０、２１０、３１０を持つ例としてのエアロゾル送達装置１００、２００、３００が上述されたが、代わりのタイプのエアロゾル送達装置及びエアロゾル発生器が、本発明の範囲から逸脱することなく、これらの例示的装置１００、２００、３００及び／又は生成器１１０、２１０、３１０と置換されてもよい。
【０１２３】
例示の実施例において、センサ１０は、エアロゾル送達装置１００、２００、３００の例示的位置に配置される。しかしながら、センサ１０は、本発明の範囲から逸脱することなく、他の位置に配置されてもよい。例えば、センサ１０は、吸入、呼気及び／又はエアロゾルを検出するセンサの能力を高めるように再位置決めされてもよい。センサ１０の位置は、様々な状況を検知する競合する目標のバランスをとるように最適化される。
【０１２４】
例えば、図１に図示される装置１００では、エアロゾル発生器１１０の近くにセンサ１０を配置することは、エアロゾルの存在を検出するセンサの能力を高める。しかしながら、この位置では、特に呼気バルブがマウスピース１４０の近くに配置される場合、重要な呼気流がセンサ１０に到達しないので、センサ１０は、患者呼気を検出できない。代わりに、センサ１０は、斯様な吸入／呼気流を検出するために良く適している位置に配置される（例えば、センサ１０ａとしての図１の模型に示されるように）。しかしながら、センサ１０ａの設置がエアロゾル発生器１１０から遠いので、斯様な配置は、エアロゾルを検出するためのセンサ１０の感度とのトレードオフを必要とする。
【０１２５】
同じ理由から、装置２００に関連して図２に示されるセンサ１０は、センサ１０ｂとして図２の模型に示されるように再位置決めできる。センサ１０ｂの斯様な配置が患者の呼気及び吸入を検出するセンサの能力を高める一方、センサ１０ｂがエアロゾル発生器２１０から離れて配置されるので、斯様な配置はエアロゾルの検出に対するセンサの感度を下げる。
【０１２６】
更にまた、一つ以上の実施例では、センサ１０は、エアロゾルの存在ではなく、流れを検出するために用いられる。このような実施例では、センサ１０は、センサ１０のエアロゾルベースの汚れを最小にするためにエアロゾルとのインタラクションを最小にするか又は排除する位置に配置される。例えば、図２のセンサ１０ｃを介した模型に示されるように、センサ１０ｃは、センサ１０ｃの下流に生成されるエアロゾルからの重要な汚れのない吸入を検知するために、エアロゾル発生器２１０から上流の吸入流体経路に置かれる。同様に、図２のセンサ１０ｄを介した模型に示されるように、センサ１０ｄは、汚れたエアロゾルに対するセンサの露出を制限しながら、患者の呼気を検知する能力を高めるために呼気経路に置かれる。
【０１２７】
図３の装置３００のセンサ１０に対する同様の代わりの位置は、優先する測定（例えば、エアロゾルの存在、吸入、呼気）に対する感度を改善するために利用される。
【０１２８】
例示の実施例では、センサ位置１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、センサ１０に対する代わりの位置を提供する。しかしながら、他の実施例によると、装置１００、２００、３００は、複数のセンサ１０を使用し、各センサ１０が異なる測定に専念する。例えば、装置２００では、装置２００は、エアロゾルを検出するためのセンサ１０、吸入を検出するためのセンサ１０ｃ、及び呼気を検出するためのセンサ１０ｄを使用する。
【０１２９】
例示の実施例において、エアロゾル送達装置１００、２００、３００は、薬剤をエアロゾル化するように設計されていて、エアロゾル出力開口部１４０、２４０、３４０は、患者の口及び／又はベンチレータチューブを介して患者の気道（例えば、のど、気管支、肺）にエアロゾル化した薬剤の送達を容易にするように設計されている。しかしながら、本発明の代わりの実施例によると、エアロゾル送達システムは、本発明の範囲から逸脱することなく、代わりの機能（例えば、加湿、空気清涼のような香料入りのエアロゾルの拡散）を持ってもよい。加えて又は代わりに、本発明の一つ以上の実施例は、所与の位置でエアロゾルの存在を検知し、及び／又は（流れの存在、流れの方向及び／又は流れの大きさに関して）流体の流れを検知することが望ましい任意のシステムで使われる。例えば、ここで説明されるフローセンサ７００、９００が、流れを検知するために、ガスパイプラインで使用できる。よって、本発明の様々な実施例は、エアロゾル生成及び／又は送達の状況での使用に限定されない。
【０１３０】
ここで説明される様々な温度センサは、直接（例えば、経路内に配置されるセンサで）、又は間接的に（例えば、センサが壁の温度を検知することにより間接的に経路の温度を検知するように、経路の壁に配置されるセンサで）、経路１６０、２６０、３６０の温度を検知する。
【０１３１】
ここで使用されているように、温度を検知することは、絶対温度を検知することを必要としない。むしろ、温度を検知することは、単に温度と相関しているあるタイプの信号又は情報を生成することを要求するだけである。例えば、温度測定は、（例えば、熱電対の基準接合部及び検知接合部を介して）基準位置からの温度差に関していてもよい。温度測定は、標準温度単位（例えば、華氏、摂氏、ケルヴィン）に変換される必要はない。むしろ、例えば、抵抗温度センサに対するオーム／抵抗、又は熱電対温度センサに対するボルトに関して温度測定がなされるように、温度測定は、温度と単に（例えば、比例して、逆比例して）相関している。
【０１３２】
ここで使用されているように、エアロゾル化の開始及び停止という用語は、絶対的ではない。エアロゾル化の開始及び停止はむしろ、エアロゾル化が予め定められた閾値の上又は下にあるとき検出される。例えば、エアロゾル発生器の通常の動作の間、発生するエアロゾル化に対して、エアロゾル化が予め定められた閾値以下（例えば、通常のエアロゾル化の２０％、１５％、１０％未満）に減少するとき、エアロゾル化が停止したと決定されてもよい。
【０１３３】
経路１６０、２６０、３６０は、ガス／空気がエアロゾル発生器１１０、２１０、３１０からエアロゾル出力開口部１４０、２４０、３４０まで移動する空間を有する。代わりに、経路１６０、２６０、３６０は、また、ガス／空気がエアロゾル発生器１１０、２１０、３１０からエアロゾル出力開口部１４０、２４０、３４０まで移動する空間を規定する表面でもよい。経路１６０、２６０、３６０は、空間の表面を規定する壁も含む。
【０１３４】
前述の例示の実施例は、本発明の構成及び機能的な原理を例示するために提供されていて、限定することを意図していない。反対に、本発明の原理は、以下の請求項の範囲及び要旨内の任意の全ての変化、変更及び／又は置換を含むことを意図する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、例えば、患者の気道にエアロゾルを送達するために用いられるエアロゾル送達システム（例えば、定量吸入器（ＭＤＩ）及びネビュライザ）の経路を通る流体の流れ及び／又はエアロゾルの存在を検知することに関する。
【背景技術】
【０００２】
嚢胞性線維症、喘息及びＣＯＰＤのような呼吸器疾患は、しばしば呼吸系への直接のエアロゾル（微細な霧）の形式での薬物の送達により治療される。このエアロゾル化薬剤送達は、定量吸入器（ＭＤＩ）及びネビュライザのようなエアロゾル送達システムにより、広く促進されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＭＤＩは、通常は、一つ以上の薬物、噴霧剤及びしばしば安定賦形剤を含む加圧容器及びアクチュエータ／エアロゾル発生器を含む。製剤は、アクチュエータに取り付けられたバルブを通じてエアロゾル化される。１つの容器は、薬物を数百定量まで含む。投薬に依存して、各動作は、通常は２５から１００マイクロリットルの間のボリュームで送達される数マイクログラムからミリグラムまでの活性成分を含む。ＭＤＩの使いやすさ及び効果を改良するために、エアロゾルが患者に到達するために通過するスペーサが加えられる。ＭＤＩのオペレーションは、通常は３つのステップを含む。第１に、ＭＤＩは薬を噴霧剤及び賦形剤と混ぜるためにシェイクされる。第２に、ボーラスが、容器を押圧することにより、スペーサにリリース（放出）される。第３のステップでは、薬が吸入される。
【０００４】
ネビュライザは、通常、マウスピースと、エアー吸入／放出口と、エアロゾル発生器と、液剤を含む流体容器とを有する。加えて、ネビュライザは、呼吸パターンを検知するための圧力又はフローセンサを有する。一例として、Ｒｅｓｐｉｒｏｎｉｃｓ社のＩ−ｎｅｂネビュライザでは、エアロゾルは、メッシュを通じて薬剤を押している高周波（超音波）で振動するピストンにより生成される。Ｉ−ｎｅｂでのエアロゾル生成は、連続的ではなく、圧力センサにより供給される情報に基づいて、呼吸パターンに適応している。これは、治療を最適化し、薬物を無駄にすることを回避するためである。容器が空になった後、処置は通常終わる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１つ以上の実施例は、上流及び下流の方向を規定するベースと、ベース上に配置されたヒーターと、第１の位置で第１の温度を検知するために配置された第１の温度センサと、ヒーターから下流にベースの下流の温度を検知するためにヒーターの下流のベース上に配置された下流の温度センサとを含む熱フローセンサを提供する。これら温度センサ及びヒーターは、下流方向にベースを通る流体の流れが第１の温度と下流の温度との間の温度差を増大させるように互いに対して位置される。
【０００６】
これらの実施例の一つ以上によると、温度差の大きさは、ベースを通る流体のフローレートの大きさに比例する。
【０００７】
これらの実施例の一つ以上によると、第１の温度センサは、ヒーターから上流のベースの上流の温度を検知するためにヒーターの上流のベース上に配置される上流の温度センサを有する。
【０００８】
これらの実施例の一つ以上によると、温度差は下流の温度から上流の温度を引いた差であって、温度差は、流体がベースを通る上流及び下流の方向の一方の方向に流れるとき正であり、流体がベースを通る上流及び下流の方向の他方の方向に流れるとき負である。
【０００９】
これらの実施例の一つ以上によると、上流の温度センサとヒーターとの間の上流の距離は、下流の温度センサとヒーターとの間の下流の距離に実質的に等しい。
【００１０】
これらの実施例の一つ以上によると、ヒーターがオンにされ、ベース上に流体の流れがないとき、上流の温度と下流の温度とが実質的に同一であるように、上流の温度センサ及び下流の温度センサが配置される。
【００１１】
これらの実施例の一つ以上によると、これら温度センサ及びヒーターは、下流方向の流体の流れが上流の温度に対して下流の温度を増大させるように、互いに対して配置される。
【００１２】
これらの実施例の一つ以上によると、これら温度センサ及びヒーターは、上流方向にベースを通る流体の流れが下流の温度に対して上流の温度を増大させるように、互いに対して配置される。
【００１３】
これらの実施例の一つ以上によると、ベースはフレームと当該フレームに接続している膜とを有し、フレームは膜より高い熱容量を持ち、ヒーターは膜上に配置され、下流の温度センサはヒーターから下流の膜の温度を検知するために配置され、上流の温度センサはヒーターから上流の膜の温度を検知するために配置される。
【００１４】
これらの実施例の一つ以上によると、ベースはシリコンフレームと当該シリコンフレームに接続している膜とを有し、シリコンフレームは膜より高い熱容量を持ち、ヒーターは膜上に配置され、下流の温度センサはシリコンフレーム上に配置される基準接合部とヒーターから下流の前記膜上に配置される検知接合部とを持つ熱電対を有し、上流の温度センサはシリコンフレーム上に配置される基準接合部とヒーターから上流の膜上に配置される検知接合部とを持つ熱電対を有する。
【００１５】
これらの実施例の一つ以上によると、エアロゾル発生器と、エアロゾル出力開口部と、エアロゾル発生器からエアロゾル出力開口部まで延在する流体経路とを含むエアロゾル送達システムと組み合わせたセンサが使用される。熱フローセンサは、流体経路と熱的に通信される。ベースの下流方向は、エアロゾル出力開口部へ向かって流体経路に沿って向けられる。エアロゾル送達システムは、また、それぞれ上流の温度信号及び下流の温度信号を受信するため上流の温度センサ及び下流の温度センサに接続され、上流の温度と下流の温度とを相関させるコントローラを含む。コントローラは、上流の温度信号と下流の温度信号とを比較することにより流体経路内の流体の流れを検出する。
【００１６】
これらの実施例の一つ以上によると、コントローラは、上流の温度信号と下流の温度信号とを比較することにより前記流体経路内の流体の流れの方向を決定する。
【００１７】
これらの実施例の一つ以上によると、コントローラは、前記流体経路内のエアロゾルの存在を検出するために前記センサからの温度センサ信号を使用する。
【００１８】
これらの実施例の一つ以上によると、コントローラは、温度センサ信号が予め定められた温度閾値より低い温度を示すとき、エアロゾルが流体経路内に存在すると決定する。
【００１９】
これらの実施例の一つ以上によると、予め定められた温度閾値は、予め定められた最大フローレートで、エアロゾルがない場合の予め定められた最小の検知温度より低い。
【００２０】
これらの実施例の一つ以上によると、コントローラは、検知された流体フローレートの関数として、予め定められた温度閾値を変化させる。
【００２１】
本発明の１つ以上の実施例は、フローセンサを通る流体の流れを検出するための方法を提供する。フローセンサは、上流の方向及び下流の方向を規定するベースと、前記ベース上に配置されたヒーターと、第１の位置で第１の温度を検知するために配置される第１の温度センサと、ヒーターから下流のベースの下流の温度を検知するためにヒーターの下流のベース上に配置された下流の温度センサとを含む。方法は、ヒーターに熱を生成させるステップと、第１の温度センサを介して、ベース上の第１の位置で第１の温度を検出するステップと、下流の温度センサを介して、ヒーターから下流のベースの下流の温度を検出するステップと、第１の温度と下流の温度との間の温度差が増大するかどうかを決定することにより、流体がフローセンサを通って流れているかどうかを決定するステップとを含む。
【００２２】
これらの実施例の一つ以上によると、方法は、流体が前記フローセンサを通って流れているかどうかの決定をメモリに記録するステップを含む。
【００２３】
これらの実施例の一つ以上によると、第１の温度と下流の温度との間の温度差が増大するかどうかを決定するステップは、第１の温度センサ及び下流の温度センサの一方からの温度信号から、第１の温度センサ及び下流の温度センサの他方からの温度信号を減算するステップを含む。
【００２４】
これらの実施例の一つ以上によると、第１の温度と下流の温度との間の温度差が増大するかどうかを決定するステップは、第１の温度センサ及び下流の温度センサの一方からの温度信号を第１の温度センサ及び下流の温度センサの他方からの温度信号により割るステップを含む。
【００２５】
これらの実施例の一つ以上によると、温度差が、上流の温度と下流の温度との間の温度差と相関している測定の単位ユニットに関して検知される。
【００２６】
これらの実施例の一つ以上によると、方法は、温度差の大きさから、前記ベースを通る流体のフローレートの大きさを決定するステップを更に含む。
【００２７】
これらの実施例の一つ以上によると、方法は、温度差に基づいてフローセンサを通る流れの方向を決定するステップを更に含む。
【００２８】
これらの実施例の一つ以上によると、第１の温度センサが、ヒーターから上流のベースの上流の温度を検知するためにヒーターの上流のベースに配置されている上流の温度センサを含む。
【００２９】
これらの実施例の一つ以上によると、上流の温度信号と下流の温度信号とを比較することによりフローセンサを通る流れの方向を決定するステップを更に含み、流れの方向は温度差の符号に基づく。
【００３０】
これらの実施例の一つ以上によると、ヒーターがオンにされ、ベース上に流体の流れがないとき、上流の温度及び下流の温度が実質的に同一であるように、上流の温度センサ及び下流の温度センサが配置される。
【００３１】
これらの実施例の一つ以上によると、ベースはフレームと当該フレームに接続される膜とを有し、フレームは膜より高い熱容量を持ち、ヒーターは膜上に配置され、下流の温度センサはヒーターから下流の膜の温度を検知するために配置され、上流の温度センサはヒーターから上流の膜の温度を検知するために配置される。
【００３２】
これらの実施例の一つ以上によると、ベースはシリコンフレームと当該シリコンフレームに接続される膜とを有し、シリコンフレームは膜より高い熱容量を持ち、ヒーターは膜上に配置され、下流の温度センサはシリコンフレーム上に配置される基準接合部とヒーターから下流の膜上に配置される検知接合部とを持つ熱電対を含み、上流の温度センサはシリコンフレーム上に配置される基準接合部とヒーターから上流の膜上に配置される検知接合部とを持つ熱電対を含む。
【００３３】
これらの実施例の一つ以上によると、センサはエアロゾル送達システムの流体経路と熱的に通信し、エアロゾル送達システムは、エアロゾル発生器とエアロゾル出力開口部とを有し、流体経路はエアロゾル発生器からエアロゾル出力開口部まで延在し、ベースの下流方向は前記エアロゾル出力開口部へ向かって流体経路に沿って向いている。
【００３４】
本発明の様々な実施例のこれら及び他の態様は、動作の方法、構成の関連要素の機能、部品の組合せ及び製造コストと同様に、添付の図面を参照して、下記の説明及び添付の請求の範囲を考慮してもっと明らかになるだろう。これら図面の全てはこの明細書の一部を形成し、類似の参照符号は、それぞれの図の対応する部分を示す。本発明のある実施例において、ここで例示される構成部品は、縮尺通りに描かれている。しかしながら、図面は例示目的であって説明のためであり、本発明の限界を規定するものとして意図されていないことは、明確に理解されるべきである。加えて、本願の任意の実施例に示される又は説明される構成特徴が、同様に他の実施例でも使用できることは理解されるべきである。明細書及び請求項で用いられているように、「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」の単数表記は、明確に示されていない限り複数形を含む。
【００３５】
他の対象物及び他の特徴と同様に、本発明の実施例のより良好な理解のために、添付の図面に関連して使われるべき以下の説明が参照されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の実施例によるＭＤＩの側面図である。
【図２】図２は、本発明の代わりの実施例によるジェットネビュライザの部分的な断面図である。
【図３】図３は、本発明の代わりの実施例による超音波ネビュライザの断面図である。
【図４】図４は、本発明の様々な実施例による図１乃至図３に示される任意の装置に関連して用いられる温度センサの正面図である。
【図５】図５は、本発明の様々な実施例による図１乃至図３に示される任意の装置に関連して用いられる代わりの温度センサの正面図である。
【図６】図６は、本発明の様々な実施例による図１乃至図３に示される任意の装置に関連して用いられる熱フローセンサの正面図である。
【図７】図７は、図１乃至図３に示される任意の装置及び／又は図４、図５、図６及び図９に示されるセンサと関連して用いられるコントローラのブロック図である。
【図８】図８は、本発明の実施例による図６のフローセンサの熱電対列の出力に対する熱フローセンサを通るフローレートのグラフである。
【図９】図９は、本発明の様々な実施例による図１乃至図３に示される任意の装置に関連して用いられる熱フローセンサの正面図である。
【図１０】図１０は、患者が本発明の実施例による装置を使用する時間の経過に対する図９のフローセンサのフローセンサ出力及び温度センサ出力のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の様々な実施例によると、エアロゾル送達システム／装置（例えば、ＭＤＩ１００又はネビュライザ２００、３００（図１乃至図３を参照））は、エアロゾル送達システム内のエアロゾルを検知するセンサ１０（例えば、センサ４００、５００、７００、９００（図４乃至図６及び図９を参照））及び／又はエアロゾル送達システムを通る流体の流れを検知するセンサ１０（例えば、センサ７００、９００）を含む。エアロゾル送達システム１００、２００、３００は、センサ１０に動作的に接続されたコントローラ６００も含む。
【００３８】
図１乃至図３は、本発明の択一的実施例による様々なエアロゾル送達システムを例示する。
【００３９】
例えば、図１に図示されるように、本発明の実施例によるエアロゾル送達システムは、ＭＤＩ１００を有する。このＭＤＩ１００の通常の特徴は、米国特許出願公開公報第２００４／０２３１６６５Ａ１号に説明されていて、その全体の内容は参照によりここに組み込まれる。ＭＤＩ１００は、加圧薬剤の容器１２０に接続するように構成され設けられたエアロゾル発生器１１０を含む。ユーザがエアロゾル発生器１１０へ向けて下方へ容器１２０を押すとき、エアロゾル発生器１１０は、容器１２０からエアロゾル化した薬剤のボーラスをＭＤＩ１００のスペーサ１３０へ選択的にリリースすることによりエアロゾルを生成するように構成され設けられる。ＭＤＩ１００は、エアロゾル発生器１１０からスペーサ１３０の反対側に配置されたエアロゾル出力開口部１４０も含む。
【００４０】
図示された実施例では、ＭＤＩ１００は、スペーサ１３０を含む。しかしながら、スペーサ１３０は、本発明の範囲から逸脱することなく省略されてもよい。
【００４１】
図示された実施例では、エアロゾル出力開口部１４０は、フェースマスク１５０を有する。しかしながら、他の任意の適切なエアロゾル出力開口部１４０（例えば、ストロー状のマウスピース、ベンチレータチューブ等）が、本発明の範囲から逸脱することなく、フェースマスク１５０の代わりに使われてもよい。
【００４２】
流体経路１６０は、エアロゾル発生器１１０からエアロゾル出力開口部１４０まで延在する。センサ１０は、センサ１０が経路１６０の温度を検知できる位置で、ＭＤＩ１００に取り付けられる。例えば、センサ１０は、経路１６０内（例えば、エアロゾル発生器とスペーサ１３０との間、スペーサ１３０内部、スペーサ１３０とエアロゾル出力開口部１４０との間）に配置される。センサ１０は、代わりに、経路１６０を規定する壁（例えば、スペーサ１３０又はエアロゾル発生器１１０の壁）内又は壁上に配置される。センサ１０は、代わりに、センサ１０が経路１６０内の温度変動を速くフォロー（追従）可能にする任意の位置に配置される。
【００４３】
図２に図示されるように、本発明の実施例によるエアロゾル送達システムは、ジェットネビュライザ２００を有する。このネビュライザ２００の通常の特徴は、米国特許出願公開公報第２００５／００８７１８９Ａ１号に説明されていて、その全体の内容は参照によりここに組み込まれる。ネビュライザ２００は、容器２２０に保持される流体２１５をエアロゾル化するために加圧ガスの流れに依存するジェットベースのエアロゾル発生器２１０を有する。一連の通路２３０は、エアロゾル発生器２１０からエアロゾル出力開口部２４０まで延在し、流体経路２６０を規定する。図示された実施例では、エアロゾル出力開口部は、マウスピース２５０を有する。
【００４４】
図２に示されるように、センサ１０は、センサ１０が経路２６０の温度を検知できる位置で、ネビュライザ２００に取り付けられる。例えば、センサ１０は、経路２６０内（例えば、エアロゾル発生器２１０とエアロゾル出力開口部２４０との間）に配置される。センサ１０は、代わりに、経路２６０を規定する壁内又は壁上に配置されてもよい。センサ１０は、代わりに、センサ１０が経路２６０の温度変動を速くフォロー可能にする位置に配置されてもよい。
【００４５】
図３に図示されるように、本発明の実施例によるエアロゾル送達システムは、超音波ネビュライザ３００を有する。このネビュライザ３００の通常の特徴は、米国特許出願公開公報第２００７／０２７７８１６Ａ１号に説明されていて、その全体の内容は参照によりここに組み込まれる。ネビュライザ３００は、ネビュライザ３００のエアロゾル発生器３１０が容器３２０の流体３１５をエアロゾル化するためにジェットネビュライザの代わりに超音波トランスデューサ３１０を有することを除いて、ネビュライザ２００と同様である。特に、トランスデューサ３１０は、超音波エネルギーを流体３１５に伝播させ、これによって流体３１５の表面で流体３１５をエアロゾル化させる。一連の通路３３０は、エアロゾル発生器３１０からエアロゾル出力開口部３４０まで延在し、流体経路３６０を規定する。ネビュライザ２００に関して上述されたように、センサ１０は、任意の適切な位置（例えば、経路３６０内、経路３６０を規定する壁内又は壁上、センサ１０が経路３６０の温度変動を速くフォロー可能にする位置）に置かれる。
【００４６】
代わりの実施例によると、エアロゾル発生器３１０は、メッシュが振動することで流体の小さな滴をメッシュに通過させることにより流体をエアロゾル化するために、メッシュプレートを振動させる超音波を使用するエアロゾル発生器と置き換えられる。
【００４７】
図４乃至図６は、エアロゾル送達装置１００、２００、３００のセンサ１０として使われる３つの異なる温度センサ４００、５００、７００を例示する。
【００４８】
図４は、温度センサ４００を例示する。センサ４００は、抵抗が温度で変化する熱感知抵抗４１０を有する。抵抗４１０は、抵抗４１０のためのベースを作成するためにシリコンフレーム４３０の開口部間に懸架される膜４２０に配置されている。よって、抵抗４１０は、ベースに配置されている（例えば、ベースに取付けられる、ベースと一体的に構成される、ベース内に形成される、ベースに当接する等）。膜４２０は、膜４２０及び抵抗４１０が経路１６０、２６０、３６０の温度変化を速くフォローするような低い（例えば、シリコンフレーム４３０より低い）熱容量を持つ。
【００４９】
図５は、本発明の代わりの実施例による温度センサ５００を例示する。センサ５００は、温度を検知する抵抗４１０の代わりに、熱電対５４０又は直列の複数の熱電対（別名熱電対列５１０）を使用する。センサ４００の様に、センサ５００は、シリコンフレーム５３０の開口部間に懸架される膜５２０を有するベースを含む。各熱電対５４０は、基準接合部５４０ａ及び検知接合部５４０ｂを含む。基準接合部５４０ａは、シリコンフレーム５３０上に配置されて、シリコンフレーム５３０の温度を検知する。検知接合部５４０ｂは、膜５２０上に配置されて、膜５２０の温度を検知する。膜５２０がフレーム５３０より低い熱容量を持つので、膜５２０は、シリコンフレーム５３０より非常に速く経路１６０、２６０、３６０内のセンサ５００を通る流体の温度変化をフォローする。結果的に、経路１６０、２６０、３６０の温度変化は、シリコンフレーム５３０と膜５２０との間の温度差に結果としてなり、そのために、熱電対５４０は熱電対５４０上に比例電圧差を生成する。
【００５０】
例示された実施例において、基準接合部５４０ａは、経路１６０、２６０、３６０の温度を（速くはないが）フォローする位置に配置されている。代わりの実施例によると、基準接合部５４０ａは、接合部５４０ａでの温度が経路１６０、２６０、３６０の温度により影響を受けないほど十分に離れて経路１６０、２６０、３６０から間隔を置いて配置される。斯様な間隔は、より正確で、より高いＳＮ比の信号を供給する。しかしながら、斯様な間隔は、生産を複雑にし、さもなければ好ましくはスタンドアローンの統合されたユニットであるセンサ５００のコストを増大させる。
【００５１】
図４及び図５は、本発明の様々な実施例による温度センサ４００、５００の２つの例を例示する。しかしながら、任意の適切な代わりの温度センサが、本発明の範囲から逸脱することなく、センサ１０として、これらのセンサ４００、５００の代わりに用いられてもよい。例えば、温度センサ１０は、温度感知トランジスタ又は赤外線温度センサを有してもよい。温度センサ１０は、膜上に位置されるＰＴＡＴ回路であり、絶対温度に比例する信号を供給する。
【００５２】
図７に示されるように、コントローラ６００は、プロセッサ６１０、視覚的ディスプレイ６２０、音声出力装置６３０、メモリ６４０、ユーザ入力デバイス６５０及び触覚出力装置６６０を有する。しかしながら、本発明の様々な実施例によると、これらのコントローラ６００の部品の一つ以上（例えば、ディスプレイ６２０、メモリ６４０、音声出力装置６３０、ユーザ入力デバイス６５０及び／又は触覚出力装置６６０）は、本発明の範囲から逸脱することなく省略されてもよい。
【００５３】
図１乃至図３に図示されるエアロゾル送達システム１００、２００、３００に戻ると、温度センサ４００、５００の形式のセンサ１０は、適切なワイヤ６１５（又は、無線通信のような他のデータ伝送手段（例えば、無線送信、帰納的なデータ伝送等））を介して図７に示されるように動作的にコントローラ６００と接続する。コントローラ６００は、センサ４００、５００から経路１６０、２６０、３６０の温度と相関する温度信号を受信するために、センサ４００、５００と接続する。例えば、抵抗センサ４００において、抵抗の抵抗値が温度信号であるように、温度はセンサ４００の抵抗４１０の抵抗値と相関している。従って、コントローラ６００は、抵抗４１０間の抵抗を測定することにより、抵抗４１０での温度を決定できる。熱電対ベースのセンサ５００において、温度（特に基準接合部５４０ａと検知接合部５４０ｂとの間の温度差）は、電圧が温度信号であるように、熱電対列５１０の熱電対５４０により生成される電圧と相関している。従って、コントローラは、熱電対５４０及び熱電対列５１０間の電圧を測定することにより、検知接合部５４０ｂで（基準接合部５４０ａに対する）温度を決定できる。
【００５４】
後述されるように、コントローラ６００は、流体経路１６０、２６０、３６０のエアロゾルの存在を検知するために、検知された温度／温度信号（例えば、センサ４００の抵抗４１０の抵抗値、センサ５００の熱電対列５１０の電圧）を使用するために構成され設けられる。
【００５５】
図１に示されるように、エアロゾル発生器１１０は、スペーサ１３０へのエアロゾル化した薬剤のボーラスをリリースするとき、放出されたガスの膨張及びボーラスの揮発性の噴霧剤成分の急速な蒸発のため、経路１６０の温度が落ちる。例えば、エアロゾルのボーラスの小さな滴は、滴の大きい全体の表面及び噴霧剤の低い沸点のため、急速に蒸発する。蒸発が吸熱性プロセスであるので、エアロゾルはその周囲からエネルギーを取り出し、これにより周囲、特に経路１６０、２６０、３６０のガスの温度を減少させる。結果的に、エアロゾル発生器１１０、２１０、３１０の下流の経路１６０、２６０、３６０の温度は、このエアロゾルが通ると減少する。温度センサ１０、４００、５００は、この温度低下を検知する。
【００５６】
図７に示されるように、コントローラ６００のプロセッサ６１０は、センサ１０、４００、５００と動作的に接続し、ボーラスのリリース又は経路１６０、２６０、３６０内のエアロゾルの存在から生じる温度低下を監視する。
【００５７】
ある実施例によると、コントローラ６００は、センサ５００を監視し、温度信号が予め定められた閾値（例えば、１．０ａ．ｕ．）を超えるとき、ボーラスがリリースされたことを決定する。センサ５００において、センサ信号の大きさは、膜５２０とシリコンフレーム５３０との間に温度差に比例している。エアロゾルが存在し、膜の比較的低い熱容量のため、シリコンフレーム５３０より急速に膜５２０をクールダウンするとき、膜５２０とシリコンフレーム５３０との間にかなりの温度差があるだろう。
【００５８】
上述のセンサ５００は、絶対温度よりもむしろ膜５２０とフレーム５３０との間の温度差を検知するので、周囲温度に鈍感である。例えば、センサ５００が冷えた周囲環境又は熱い周囲環境で用いられるかにかかわらず、センサ５００が温度を等しくするために膜５２０に対する周囲温度の変化とフレーム５３０に対する周囲温度の変化との間で十分な時間を与えられる限り、センサ５００は、温度差を生じさせる経路１６０、２６０、３６０のイベント（例えば、エアロゾルの存在）がない場合に温度差を検知しない。
【００５９】
温度センサ、例えばセンサ４００又は水銀若しくはバイメタリックベースの温度計の一つ以上の実施例によると、エアロゾル送達システム１００、２００、３００が使われる前にコントローラ６００がすぐにオンされるとき、コントローラ６００はベースライン温度を確立する。コントローラ６００は、この検知された最初のベースライン温度をそのメモリ６４０に保存し、その後検知される温度がベースライン温度より予め定められた閾値より離れている（例えば、より冷たい）とき、エアロゾルが存在すると決定する。
【００６０】
代わりの実施例によると、コントローラ６００は、コントローラが経路１６０の急速な温度低下を検出するとき、ボーラスがリリースされたと決定する。例えば、プロセッサ６１０は、温度低下の時系列レートが予め定められた閾値を超える場合、ボーラスがリリースされたと決定する。例えば、プロセッサ６１０は、予め定められた閾値より大きな温度信号低下が所定の時間枠内で発生する場合、ボーラスがリリースされたと決定する。様々な実施例によると、温度低下閾値（例えば、抵抗４１０の抵抗値変化、熱電対列５１０の電圧変化）は、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５℃程度の温度低下に相関する。様々なこれらの実施例によると、温度低下閾値を検出するための所定の時間枠は、０．１、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０秒未満である。しかしながら、経路１６０のタイプ、エアロゾル発生器のタイプ、エアロゾルのタイプ、センサ４００、５００上に予想される流体フローレート、並びに様々な追加及び／又は他の要因に依存して、これらの閾値は、ボーラスリリースのより精密及び／又は正確な検出を容易にするために増大又は低減されてもよい。
【００６１】
プロセッサ６１０は、プロセッサの任意の適切なタイプである。例えば、プロセッサ６１０は、集積回路を有する。プロセッサ６１０は、デジタル又はアナログである。デジタルプロセッサ６１０の場合、プロセッサ６１０は、アナログ温度信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータを含む。プロセッサ６１０は、コンピュータを有する。プロセッサ６１０は、コンピュータ上のプログラムのオペレーション（例えば、プロセッサ６１０の様々な機能を実施する実行コードを持つコンピュータ実行可能媒体）を介して、その監視、計算及び他の機能を実施する。プロセッサ６１０は、本発明の範囲から逸脱することなく、２つ以上のディスクリートプロセッサの組合せを有する。
【００６２】
ディスプレイ６２０は、適切な画像表示の任意のタイプである（例えば、各ＬＥＤの意味を示しているコントローラ６００上の永続的な指標を持つ一つ以上のＬＥＤインディケータ、テキスト及び／又はグラフィック指標を表示できる液晶画面）。プロセッサ６１０は、様々な情報を示すために、ディスプレイ６２０と接続する。例えば、ボーラスがリリースされるたびに、プロセッサ６１０は、ディスプレイ６２０を介して視覚的指標を提供する。
【００６３】
図７に示されるように、プロセッサ６１０は、追加的に及び／又は代わりに、ボーラスがリリースされるときを音声出力装置６３０がユーザに示すようにしてもよい。音声出力装置６３０は、ノイズ発生装置の適切なタイプ（例えば、スピーカ、ブザー等）である。音声指標は、ユーザにボーラスがリリースされたことを知らせるビープ音でもよい。音声指標は、代わりに、話し言葉でもよい（例えば、「薬物の服用量がリリースされた。」）。
【００６４】
図７に示されるように、視覚的及び聴覚的信号に加えて又は代わりに、コントローラ６００は、触覚フィードバック（例えば、ボーラスがリリースされるとき振動する、誤りが検知されるとき振動する等）をユーザに提供するために、触覚指標６６０（例えば、モーター及びオフセットフライホイールを使用するバイブレータ）を含んでもよい。よって、コントローラ６００は、ボーラスがリリースされるとき、患者に音声、視覚及び／又は触覚指標を供給するボーラスリリース指標を提供する。
【００６５】
プロセッサ６１０は、ユーザがボーラスのリリースでシステム１００のこれらの使用を調整するのに役立つために用いられる。例えば、プロセッサ６１０がボーラスリリースを検出した後の所定時間に、プロセッサ６１０は、患者がエアロゾル出力開口部１４０を通じて吸入しなければならないという視覚的指標（ディスプレイ６２０を介して）、音声指標（音声出力装置６３０を介して）及び／又は触覚指標（触覚出力装置６６０を介して）を提供する。所定時間は、任意の適切な時間（例えば、０秒、１秒、２秒）である。例えば、ボーラスがリリースされたことを決定した後の所定の時間に、プロセッサ６１０は、音声出力装置６３０によって、「すぐにマウスピースによって吸入せよ」とユーザに向けて言わせる。
【００６６】
プロセッサ６１０は、リリースされるボーラスの数を計数するインクリメントカウンタ機能を持つ。プロセッサ６１０は、ディスプレイ６２０により、視覚的に、リリースされるボーラスの数を示す。プロセッサ６１０は、メモリ６４０と接続し、プロセッサ６１０及びセンサ１０を介して得られた情報を格納するためにメモリ６４０を使用する。例えば、メモリ６４０は、リリースされるボーラスのインクリメントされた数を保存するために用いられる。プロセッサ６１０は、時刻／日付クロックも含み、リリースの時間及び日付とボーラスリリースとを結びつける機能を含む。プロセッサ６１０は、この記録された時刻／日付／リリースデータをメモリ６４０に格納する。プロセッサ６１０は、ディスプレイ６２０に斯様な情報を表示させる。例えば、プロセッサ６１０は、ディスプレイ６２０に最後のボーラスリリースの時間及び／又は日付を示させる。斯様な履歴データは、患者がシステム１００の使用の経過を追跡し、次にシステム１００を使用しなければならないときを知るのに役立つ。プロセッサ６１０自身は、患者がいつ次の薬物用量を受けなければならないかを追跡し、次の用量のための時間であるとき、患者に視覚的、聴覚的及び／又は触覚的指標を供給する。
【００６７】
図７に示されるように、コントローラ６００は、プロセッサ６１０に接続されたユーザ入力デバイス６５０を含む。ユーザ入力デバイス６５０は、ユーザが情報をコントローラ６００に供給可能にするための任意の適切な装置を有する。例えば、ユーザ入力デバイス６５０は、キーパッド又はキーボードのような一つ以上のボタンを有する。ユーザ入力デバイス６５０は、ディスプレイ６２０に組み込まれるタッチスクリーン入力装置を有する。ユーザ入力デバイス６５０のボタン／スイッチの１つは、コントローラ６００用のオン／オフスイッチである。
【００６８】
ユーザ入力デバイス６５０は、様々な情報をコントローラ６００に提供するために用いられる。例えば、ユーザ入力デバイス６５０は、ユーザが使用済の薬物容器１２０を新規な容器１２０と交換するときはいつでも、ユーザが押す計数リセットボタンを持つ。入力装置６５０を介してリセット信号を受信すると、プロセッサ６１０は、どれくらい薬物のボーラスが容器１２０からリリースされたかをカウントすることを再スタートさせるためにカウンタを０にリセットする。
【００６９】
プロセッサ６１０は、容器１２０がほとんど空であるときをユーザに示し（例えば、カウントが予め定められた閾値を超えるとき指標を供給する）、ユーザが容器１２０を交換するか又は新しく利用可能な容器を準備させることを知らせるように構成され設けられる。閾値（又は、コントローラ６００が適当な閾値を計算できる何らかの他のデータ）は、システム１００に取付けられている容器１２０のタイプに基づいて、ユーザによりユーザ入力デバイス６５０を介してコントローラ６００に入力される。代わりに、コントローラ６００は、容器１２０自体（例えば、容器上のＲＦＩＤ）を介して、斯様な情報を決定してもよい。
【００７０】
本発明の代わりの実施例によると、プロセッサ６１０は、ディスプレイ６２０に表示されるカウンタをデクリメントさせるために容器１２０の用量の数に関する情報を使用する。結果的に、カウンタは、ほぼどれくらいの用量が容器１２０に残っているかを示すだろう。
【００７１】
コントローラ６００は、発動メカニズムがいつ作動したかをプロセッサ６１０が決定できるように、エアロゾル発生器１１０の発動メカニズムに接続する。例えば、コントローラは、ボーラスをリリースするために容器１２０が押されたときを検出する圧力スイッチを使用する。斯様な発動信号を受信すると、プロセッサ６１０は、その時、ボーラスが実際にリリースされたかどうかをセンサ１０から決定できる。発動メカニズムが駆動されたがボーラスが検知されない場合、プロセッサ６１０は、故障が起こった（例えば、エアロゾル発生器が故障した、容器１２０が空である）という視覚的又は聴覚的信号をユーザに提供する。
【００７２】
図２及び図３に示されるように、コントローラ６００は、ネビュライザ２００、３００に関連して同様の機能を供給する。例えば、プロセッサ６１０は、システム１００のボーラスのリリースの検出に関して、上述されたのと同じ態様又は同様の態様で、経路２６０、３６０のエアロゾルの存在を検出するために温度信号を使用する。
【００７３】
例えば、エアロゾル発生器２１０、３１０が容器２２０、２３０から流体をエアロゾル化し始めるとき、エアロゾル化した滴の蒸発は、エアロゾルが存在する経路２６０、３６０の温度を速く低下させる。上述されたように、プロセッサ６１０は、急速な温度低下（例えば、所定時間に予め定められた温度識別閾値を超える温度低下）が検出されるとき、エアロゾルが経路２６０、３６０に存在する（したがって、エアロゾル発生器２１０、３１０が流体をエアロゾル化している）と決定できる。
【００７４】
これとは逆に、急速な温度増加は、エアロゾル発生器２１０、３１０が容器２２０、２３０の流体のエアロゾル化を停止したことを示す。プロセッサ６１０は、この急速な温度上昇を検出することにより、エアロゾル化の停止を検出できる。例えば、プロセッサ６１０は、急速な温度増加（例えば、所定時間に予め定められた温度識別閾値を超える温度上昇）が検出されるとき、エアロゾル生成が停止したと決定できる。エアロゾル化の停止（経路２６０、３６０内で付随して起こるエアロゾルの欠如）を検出するために用いられる温度差及び所定時間は、エアロゾル化の始まりを検出するために用いられる閾値と同じでもよいし異なってもよい。
【００７５】
代わりに、コントローラ６００は、温度信号からエアロゾル化の開始及び／又は停止を検出するための他の適切な方法（例えば、温度が予め定められた閾値を越えてベースラインの温度から逸脱するときを検出するようなＭＤＩ１００に関して上述された方法）を使用してもよい。
【００７６】
プロセッサ６１０は、エアロゾルが経路２６０、３６０に存在するとき、視覚的指標（ディスプレイ６２０を介して）、音声指標（音声出力装置６３０を介して）及び／又は触覚指標（触覚出力装置６６０を介して）を提供する。コントローラ６００は、エアロゾル発生器２１０、３１０が容器２２０、３２０内の流体をエアロゾル化し始めるとき、及び／又は容器２２０、３２０から流体をエアロゾル化するのを止めるとき（例えば、容器２２０、３２０が空になったとき）をユーザに示す。例えば、コントローラ６００は、エアロゾルが経路２６０、３６０で検出されるとき、患者にエアロゾル出力開口部２４０、３４０から吸入するように視覚的に、聴覚的に及び／又は触覚的に命じる。
【００７７】
全ての薬物／流体がエアロゾル化されるまで、ネビュライザのための典型的用量が患者にシステム２００、３００を使用し続けることを要求するので、エアロゾルがエアロゾル発生器２１０、３１０によりもはや生成されないことを検出することにより容器２２０、３２０が空になったことをプロセッサ６１０が検出するまで、コントローラ６００は、エアロゾル出力開口部２４０、３４０を通じて呼吸し続けるようにユーザに示す。コントローラ６００は、空になったことが検出されると、ネビュライザ２００、３００を使用するのを止めるようにユーザに視覚的に、聴覚的に及び／又は触覚的に示す。例えば、音声出力装置６３０は、「服用は完了した。現在ネビュライザの使用を止める」ことを患者に言葉で教えてもよい。コントローラ６００は、空になったことが検出されるとき、エアロゾル発生器２１０、３１０を自動的にオフにしてもよい。
【００７８】
ここで、用語「空になった」とは、エアロゾル発生器２１、３１０の継続したオペレーションが微々たる量の付加的流体をエアロゾル化するほど（例えば、エアロゾル出力が、充分な流体が容器２２０、３２０内にあるときの通常の出力の２０％、１５％及び／又は１０％未満であるほど）、容器２２０、３２０の実質的に全てのエアロゾル化可能な流体がエアロゾル化したことを意味する。よって、容器２２０、３２０は、幾らか流体が容器２２０、３２０内に残っている場合であっても、「空になった」と言える。
【００７９】
例えば、幾つかのネビュライザは、患者が吸入しているとき又は患者の吸入の所望の部分だけで、薬物をエアロゾル化するために、患者の呼吸サイクルで噴霧化を調整する。斯様なネビュライザでは、プロセッサ６１０は、エアロゾル発生器２１０、３１０が動作しているが、エアロゾルが経路２６０、３６０内に依然検出されないときだけ、容器２２０、３２０が空になったと決定する。
【００８０】
ＭＤＩ１００と同様に、コントローラ６００は、使用データを記録するために、ネビュライザ２００、３００に関連して用いられる。例えば、プロセッサ６１０は、ネビュライザ２００、３００の各使用の時間、日付及び／又は期間をメモリ６４０に記録する。プロセッサ６１０は、記録されたデータ（例えば、最後の使用の時間及び／又は日付、次の使用のための予定の時間等）をディスプレイ６２０に表示する。メモリ６４０は、記録されたデータの分析を容易にするために、ユーザ又は医療提供者によりアクセス可能である。
【００８１】
図１に示される実施例では、コントローラ６００は、ＭＤＩ１００の残部に取り付けられる。図２及び図３に示される実施例では、コントローラは、システム２００、３００と離れているが、接続ワイヤ６１５を介してシステムにつながれている。本発明の代わりの実施例によると、コントローラ６００は、本発明の範囲から逸脱することなく、システム１００、２００、３００の残部と任意の他の適切な物理的関係を持ってもよい（例えば、任意のシステムのハウジングに組み込まれるか、又はシステムの残部から離れている）。
【００８２】
図６は、エアロゾル送達システム１００、２００、３００を含む本発明の様々な実施例に関連したセンサ１０として使われる、熱フローセンサ７００を例示する。熱フローセンサ７００は、上流の温度センサ７１０、下流の温度センサ７１５、シリコンフレーム７３０の開口部間に懸架される膜７２０を含むベース、膜７２０上の中心に配置されているヒーター７５０を有する。
【００８３】
一つ以上の実施例によると、センサ４００、５００、７００（フレーム４３０、５３０、７３０、膜４２０、５２０、７２０及び様々な電気部品４１０、５１０、７１０、７１５、７５０を含む）は、既知のチップ／半導体製造技術を使用して製造される。センサ４００、５００、７００は、「ＴＨＥＲＭＡＬ ＦＬＯＷ ＳＥＮＳＯＲ ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＣＩＲＣＵＩＴ ＷＩＴＨ ＬＯＷ ＲＥＳＰＯＮＳＥ ＴＩＭＥ ＡＮＤ ＨＩＧＨ ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ」というタイトルの添付の特許出願に開示される方法を使用して製造され、この全体の内容は参照によりここに組み込まれる。
【００８４】
ベースは、上流及び下流の方向を規定し、下流方向は、流れ方向矢印により図６に示されている。様々な実施例によると、センサ７００は、流体がエアロゾル発生器１１０、２１０、３１０からエアロゾル出力開口部１４０、２４０、３４０の方へ流れるので、センサ７００／ベースの下流方向が流体の流れの方向と合わせされるように、経路１６０、２６０、３６０と関連して配置される。換言すれば、ベースの下流方向は、センサ７００の下流方向の検知された流れがエアロゾル出力開口部１４０、２４０、３４０へ向かって流体経路１６０、２６０、３６０の流体の流れを示すように（すなわち、患者による吸入を示す）、エアロゾル出力開口部１４０、２４０、３４０へ向かって経路１６０、２６０、３６０に沿って向けられ、対照的に、センサ７００の上流方向の検知された流れは、エアロゾル発生器１１０、２１０、３１０へ向かって経路１６０、２６０、３６０の流体の流れを示す（すなわち、呼気ガスがセンサ７００を通過するように、センサ７００が配置されるシステムの患者による呼気を示す）。
【００８５】
ヒーター７５０は、ヒーター７５０を加熱する電流をコントローラ６００から受けるためにコントローラ６００と接続する。ヒーター７５０は、任意の適切なヒーター、例えば、抵抗である。ヒーター７５０は膜７２０を加熱し、このことにより、ヒーター７５０の位置の中心に最大であり、ヒートシンクとして作用するシリコンフレーム７３０で最小である温度プロフィールを作る。
【００８６】
センサ７３０の動作の間、コントローラ６００は、ヒーター７５０に定電流を印加する。しかしながら、代わりの実施例によると、コントローラ６００は、本発明の範囲から逸脱することなく、電流を変化させてもよい。
【００８７】
例示される温度センサ７１０、７１５は、各々が基準接合部７４０ａ及び検知接合部７４０ｂを含む複数の熱電対５４０を各々が有する熱電対列７１０、７１５を有する。基準接合部７４０ａは、シリコンフレーム７３０上に配置され、シリコンフレーム７３０の温度を検知する。上流の温度センサ７１０の検知接合部７４０ｂは、膜７２０上に配置され、ヒーター７５０から上流の位置で膜７２０の上流の温度を検知する。従って、熱電対列７１０は、熱電対列７１０の基準接合部７４０ａのシリコンフレーム７３０とヒーター７５０から上流の熱電対列７１０の検知接合部７４０ｂとの間の温度差と比例する電圧の形式で、上流の温度信号を生成する。
【００８８】
下流の温度センサ７１５の検知接合部７４０ｂは、膜７２０上に配置され、ヒーター７５０から下流の位置で膜７２０の下流の温度を検知する。従って、熱電対列７１５は、熱電対列７１５の基準接合部７４０ａのシリコンフレーム７３０とヒーター７５０から下流の熱電対列７１５の検知接合部７４０ｂとの間の温度差と比例する電圧の形式で、下流の温度信号を生成する。
【００８９】
膜７２０がフレーム７３０より低い熱容量を持つので、膜７２０は、シリコンフレーム７３０より非常に速く経路１６０、２６０、３６０のセンサ７００を通る流体の温度変化をフォローする。結果的に、経路１６０、２６０、３６０の温度変化はシリコンフレーム７３０と膜７２０との間の温度差になり、そのために、熱電対７４０は比例電圧差を生成する。
【００９０】
一つ以上の実施例によると、膜４２０、５２０、７２０は、経路１６０、２６０、３６０の温度変化を速くフォローする基板（例えば、低い熱容量を持つ物質）を有する。例えば、膜４２０、５２０、７２０は、周囲環境の温度変化に速く反応するように、低い熱容量を持つ物質の比較的薄い層を有する。様々な実施例によると、膜４２０は、シリコン、窒化ケイ素、シリコン酸化物、ポリイミド、パリレン及び／又はガラスを有する。斯様な特性は、流れ依存的な温度差とヒーター７５０の消散電力との比を改善する。
【００９１】
図示された実施例では、フレーム４３０、５３０、７３０は、シリコンを有する。しかしながら、フレーム４３０、５３０、７３０は、代わりに、任意の他の適切な物質を有してもよい。一つ以上の実施例によると、フレーム４３０、５３０、７３０は、仮にあったとしても、膜４２０、５２０、７２０よりゆっくり経路１６０、２６０、３６０の温度変化をフォローする物質（例えば、より厚い物質及び／又は膜４２０、５２０、７２０より高い熱容量を持つ物質）を有する。
【００９２】
様々な実施例において、シリコンフレーム７３０の上流側と下流側との間の温度変化は、シリコンフレーム７３０の高い相対的熱拡散係数のため、膜７２０の上流側と下流側との間の温度差に対して小さい。結果として、シリコンフレーム７３０の上流側と下流側との間（すなわち、基準接合部７０４ａが配置される）の温度差は、膜７２０（すなわち、検知接合部７４０ｂが配置される）の温度変化より非常に小さく、従って、本発明の一つ以上の実施例によると、無視できる。
【００９３】
図６に示されるように、温度センサ７１０、７１５は、ヒーター７５０から、上流、下流それぞれで、熱的に対称に配置される。ヒーター７５０が膜７２０上に中心に配置され、膜７２０の上流及び下流の熱容量及び拡散性がヒーター７５０に対して対称形である実施例において、上流の温度センサ７１０とヒーター７５０との間の上流の距離は、下流の温度センサ７１５とヒーター７５０との間の下流の距離に実質的に等しい。
【００９４】
センサ７１０、７１５の斯様な対称形配置の結果として、センサ７００を通った上流／下流方向の流体の流れがない場合、ヒーター７５０がオンである一方、上流及び下流の温度は（上流及び下流の温度信号と同様に）、互いに（例えば、１０、５、４、３、２、又は１℃程度の範囲内で）実質的に等しい。ヒーター７５０がオンである間、流体がセンサ７００を通って下流に流れるとき、流れがヒーター７５０からの熱を下流へ、上流のセンサ７１０から下流のセンサ７１５の方へ押す／運ぶので、下流の温度は上流の温度に対して上昇する。これとは逆に、ヒーター７５０がオンである間、流体がセンサ７００を通って上流に流れるとき、流れが熱を上流へ、下流のセンサ７１５から上流のセンサ７１０の方へ押すので、下流の温度は上流の温度に対して下降する。しかしながら、ヒーター７５０が膜７２０を加熱するよりも、流れが経路１６０、２６０、３６０及びセンサ７００を冷やすので、いずれの方向の流体の流れも絶対的上流及び下流の温度の低下を生じさせることに留意されるべきである。
【００９５】
上流の温度と下流の温度との間の温度差の大きさは、より速い流体フローレートが流れの方向により多くの熱を押す／運ぶので、流体フローレートの大きさに比例するだろう。図示された実施例では、フローセンサ温度差は、実際の上流及び下流の温度と相関している熱電対列７１０、７１５の電圧差に関して定められる。フローセンサ温度差の符号は、センサ７１０、７１５がヒーター７５０に対して熱的に対称に配置される実施例において、センサ７００を通る流れの方向を示す。例えば、センサ７１０、７１５の極性は、検知接合部７４０ｂが基準接合部７４０ａより冷たいとき、これらの極性が正の極性電圧となるように設定される場合、フローセンサ温度差（例えば、上流のセンサ７１０の電圧信号と下流のセンサ７１５の電圧信号との差として規定される電圧差）は、流れが下流であるとき正の極性を持ち、流れが上流であるとき負の極性を持つだろう。差の絶対値（例えば、電圧の大きさ）は、センサ７００を通る絶対のフローレートと（必ずしもそうである必要はないが、通常は非線形に）比例している。
【００９６】
ヒーター７５０に対する上流及び下流のセンサ７１０、７１５の熱的に対称形の配置は、（ａ）オフセットのないフローレートの決定（流れがないとゼロ信号を与える）、（ｂ）差信号の符号から流れ方向を決定する能力、（ｃ）上流及び下流のフローレートが差信号の絶対値と同様に相関しているという結果になる。センサ７１０、７１５の対称性のため、差信号（例えば、フローレート信号）は、周囲温度の変化に対して鈍感である。これは、熱電対列７１０、７１５両方の信号が同じ絶対量で変化するからであり、２つの信号を減算するか又は割るときキャンセルするからである。
【００９７】
センサ７１０、７１５が図示のセンサ７００のヒーター７５０から上流及び下流それぞれ対称的に配置されるが、本発明の代わりの実施例による上流のセンサ７１０が、代わりに配置されてもよい。例えば、下流の流れだけが測定を所望される場合、上流のセンサ７１０は、ヒーター７５０から離れて概して影響を受けない経路１６０、２６０、３６０の区域に配置されてもよい。しかしながら、ここで説明される理由のために、一つ以上の実施例によると、センサ７１０、７１５の対称形の配置は、とりわけ較正、正確さ及び精度を改善する傾向がある。
【００９８】
図示の温度センサ７１０、７１５は熱電対列を有するが、代わりに温度センサは、本発明の範囲から逸脱することなく、他の任意の適切なタイプの温度センサを有してもよい。
【００９９】
特定のフローセンサ７００がここで説明されるが、様々な代わりのフローセンサが、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の様々な実施例に関連して使用できる。
【０１００】
コントローラ６００は、様々な態様で熱フローセンサ７００を使用するために構成され配置される。図７に示されるように、コントローラ６００は、ワイヤ６１５を介して、センサ１０、７００に接続される。上述されるように、、コントローラ６００は、これらのワイヤ６１５を介して電流をヒーター７５０に供給する。コントローラ６００は、また、センサ７１０、７１５から、それぞれ上流及び下流の温度に相関する上流及び下流の温度信号をそれぞれ受けるためワイヤ６１５を介してセンサ７１０、７１５と接続する。コントローラ６００は、上流及び下流の温度信号を比較することにより、経路１６０、２６０、３６０の範囲内で流体の流れを検知するために、上流及び下流の温度信号を比較する。
【０１０１】
コントローラ６００は、上流及び下流の温度／信号を比較することにより、経路１６０、２６０、３６０内の流体の流れの存在及び方向を決定するように構成され設けられる。例えば、コントローラ６００は上流及び下流の温度がほぼ等しいと決定する場合、コントローラ６００は、経路１６０、２６０、３６０を通る流体の流れがないと決定する。コントローラ６００は下流の温度が上流の温度に対して上昇した（又は、様々な熱的に対称の実施例で上流の温度より高い）と決定する場合、コントローラ６００（又は、そのプロセッサ６１０）は、流体がエアロゾル出力開口部１４０、２４０、３４０へ向かって下流に流れていると決定する。これとは逆に、コントローラ６００は下流の温度が上流の温度に対して下降する（又は、様々な熱的に対称の実施例で上流の温度より低い）と決定する場合、コントローラ６００（又は、そのプロセッサ６１０）は、流体がエアロゾル発生器１１０、２１０、３１０へ向かって上流に流れていると決定する。
【０１０２】
コントローラ６００は、任意の適切な態様で上流及び下流の温度／信号を比較する。例えば、コントローラ６００は、上流の温度を下流の温度から減算し、流れの方向を決定するために、結果の符号を使用する。ゼロの結果は流体の流れがないことを示している。代わりに、コントローラ６００は、上流及び下流の温度／信号を、一方を他方により割ることにより比較し、商が１より大きいか小さいかによって流れの方向を決定する。商が１の場合は流れがないことを示している。
【０１０３】
コントローラ６００は、また、センサ７００を通る流体フローレートを決定するために、センサ７００を使用する。決定された流体フローレートは、絶対項（例えば、ｍ／秒又はｌ／秒）である必要はない。むしろ、流体フローレートは、流体フローレートと相関している変数に関して決定され、表されてもよい。例えば、コントローラ６００が熱電対列７１０からの（ボルトに関する）上流の温度信号を熱電対列７１５からの（ボルトに関する）下流の温度信号から減算する実施例では、結果として生じる流体フローレートは、ボルト（又は、使用される温度センサのタイプに基づく他の任意の適切な絶対値又は相対的なスケール値）で表される。コントローラ６００は、様々な（例えば、ボルトに関する）温度差信号を実際のフローレート（例えば、ｍ／秒、ｌ／秒等）と関連付ける予め定められた変換アルゴリズムを介して、センサ７００を通る流体の実際の線形フローレート又は経路１６０、２６０、３６０の実際の容量のフローレートを決定する。アルゴリズムが、数学的に計算されるか、又は代わりに、既知のフローレートで温度差信号を決定する制御テストを通じて経験的に生成される。
【０１０４】
コントローラ６００は、また、センサ５００の上述した熱電対列５１０と同様の温度センサとして、センサ７００の温度センサ７１０、７１５の一方又は両方を使用する。例えば、センサ７１０、７１５両方が使用される場合、これらの信号は温度とともに変化する信号を発生させるために加算される。従って、センサ７００は、経路１６０、２６０、３６０内のエアロゾルの存在を検出するために、センサ５００と同様の態様で使用できる。
【０１０５】
フローセンサ７００の動作の間、ヒーター７５０は膜７２０を加熱し、膜７２０はセンサ７００を通る気流により冷やされる。図８に図示されるように、膜７２０の最低気温は最大フローレートで達成され、またこの逆も成立する。図８において、ｙ軸（「熱電対列出力（ａ．ｕ．）」）は、センサの一つの実施例によるセンサ７１０、７１５両方からの累積的な温度信号を表す。ｘ軸は、フローレートを表す。図８に示されるように、累積的な温度信号／累積的な温度は、フローレートに反比例する。ヒーター７５０が基準接合部７４０ｂに対して検知接合部７４０ａを加熱するので、累積的な信号は正である。
【０１０６】
図８に示されるように、累積的な温度信号も、エアロゾルの存在で変化する。温度対フローレート曲線８００（図８の上位の曲線）は、センサ７００が配置される経路にエアロゾルがないときの例示的曲線である。温度対フローレート曲線８１０（図８の下位の曲線）は、センサ７００により検知されるエアロゾルが経路にあるときの例示的曲線である。膜７２０の温度変化は、ヒーター７５０で消散される熱量により決定され、例えば、少量の電力は、流れを変化させる温度の小さな変化を与える。エアロゾルが存在するとき、加熱された膜７２０の温度はクールダウンされるだろう。小さなヒーター７５０の熱消散に対して、エアロゾルの存在は、エアロゾルがない場合の最大フローレートでの温度より低く膜７２０を冷やすだろう。換言すれば、他の全ての変数が一定であり、エアロゾルが存在するゼロのフローレートの累積的な温度は、エアロゾルがない場合の最大フローレートでの累積的な温度より低いであろう。閾値レベル８２０は、エアロゾルがない場合の最大フローレートでの最低の温度よりちょうど下に設定される。温度がこの閾値レベル８２０より下に下降するとき、エアロゾルによる通過が検出される。図示されたセンサ７００では、膜７２０がシリコンフレーム７３０より冷たいとき、累積的な温度信号は負である。図示されたセンサ７００では、ヒーター７５０がシリコンフレーム７３０上のヒーター７５０から離れた基準接合部７４０ａに対して膜７２０上のヒーター７５０の近くでセンサ７１０、７１５の検知接合部７４０ｂを加熱するので、累積的な温度信号はエアロゾルがない場合正である。
【０１０７】
ヒーター７５０の加熱出力は、競合する変数のバランスをとるために最適化できる。上述されたように、ヒーター７５０の出力を低減することは、エアロゾルがない場合の速いフローレートと、エアロゾルがある場合の遅いフローレートとを区別することを容易にする。他方では、ヒーター７５０の出力は、フローレートを検出し定量化するためのセンサの能力のＳＮ比を最適化するために、予想されるフローレートの間、上流の温度と下流の温度との差を最大にするように最適化できる。
【０１０８】
代わりの実施例によると、コントローラ６００は、エアロゾルの存在をより正確に検出するために、適応温度閾値８２０を利用する。図８の曲線８００を介して示されるように、エアロゾルが存在しないとき、（シリコンフレームに対する）膜７２０の累積的な温度信号とフローレートとの間の関係は既知である。コントローラ６００が上流の温度信号及び下流の温度信号を比較することにより、上述されたようなフローレートを計算するためにセンサ７００を使用できるので、コントローラ６００は、累積的な温度信号がエアロゾルがないであろうことを決定するために既知の累積的な温度信号フローレート（エアロゾルがない場合の）関係とともに既知のフローレートを使用できる。従って、コントローラ６００は、適応エアロゾル検出温度信号を、エアロゾルがない場合の既知のフローレートで予想される信号より僅かに下にあるように設定できる。コントローラ６００は、（温度信号が膜７２０の温度で上下する実施例において）検知された累積的な温度信号が瞬間的な適応閾値より下降する場合、エアロゾルが存在すると決定する。よって、適応閾値８２０は、検知されたフローレートで減少するだろう。適応閾値８２０を使用する一つ以上の実施例によると、実際の膜７２０の温度と閾値レベル８２０との差は小さくでき、よって、より小さな温度低下（従って、より小さな量のエアロゾル）が検出できる。また、適応閾値８２０を使用する一つ以上の実施例によると、適応閾値レベル８２０は、より高いヒーター７５０の加熱出力の使用を容易にし、これはガスの流れを検知するセンサの能力のＳＮ比を増大する。適応閾値８２０を使用する一つ以上の実施例によると、最大フローレートは、閾値レベル８２０を設定するための最低気温を決定するために定められる必要はない。
【０１０９】
図９は、本発明の代わりの実施例による熱フローセンサ９００を例示する。センサ９００は、本発明の範囲から逸脱することなく、ここで説明されたセンサ４００、５００、７００の何れかの代わりに用いられる。センサ９００は、ディスクリート温度センサ９１０が膜７２０に加えられて取り付けられる以外は、センサ７００と同一である。図示された実施例では、センサ９００は、センサ４００の上述の抵抗４１０のような抵抗温度センサである。代わりに、センサ９００のようなセンサも、センサ４００及びセンサ７００両方を実際に使用することにより製造できる。
【０１１０】
コントローラ６００は、コントローラ６００がセンサ４００の上述した抵抗４１０と接続するのと同様の態様で、抵抗温度センサ９１０と接続する。コントローラは、センサ７００に関する上述したのと同様の態様で、ヒーター７５０及びセンサ７１０、７１５と接続する。斯様な抵抗温度センサ９１０の使用は、（熱電対のようなセンサを使用する相対的な温度とは対照的に）センサが絶対温度を測定可能にする。
【０１１１】
図１０は、センサ９００を使用して経路内の流れ及び温度を検知するコントローラ６００の使用の実験結果を例示する。ｘ軸は、時間を表す。一番上のライン９２０は、（約５つの十分な呼吸が示される）ユーザの呼吸パターンに対するフローセンサ９００の反応を示す。ライン９２０のｙ軸は、上流の温度センサ７１０と下流の温度センサ７１５との間の温度差（例えば、実際の温度（例えば、摂氏温度）に関する温度信号差（例えば、センサ７１０、７１５が熱電対列の場合ボルトであり、抵抗性上流及び下流の温度センサに対してオームである））と相関している。ライン９２０において、下位の平坦部分は吸入及び呼気の一方を表し、上位の平坦部分は吸入及び呼気の他方を表す（センサ９００が上流の温度を下流の温度から減算するように設定されているか又はその逆かに依存する）。エアロゾルがリリースされるとき、小さなスパイク９３０が、フローセンサ９００の信号内に観察され、フローセンサ９００がエアロゾルによりほとんど影響を受けないことを示している。
【０１１２】
図１０では、下位ライン９４０は抵抗９１０（サーミスタとも呼ばれる）により検知される温度と相関しているので、ライン９４０のｙ軸は（例えば、実際の温度に関して、オームの抵抗に関して）経路温度と相関している。ライン９４０の雑音が多いパターンは、流れの変化により生じるヒーター７５０の温度変動により生じる。エアロゾルがリリースされるとき、抵抗９１０の抵抗値は、エアロゾルが存在しない場合の最小レベルよりずっと下のレベル９５０に下降する。センサ７００に関して上述されたように、コントローラ６００は、プリセット又は適応温度閾値９６０を利用して、ライン９４０／温度信号が閾値９６０を越えるとき、エアロゾルが存在すると決定する。
【０１１３】
代わりの実施例によると、センサ７００が用いられ、ディスクリート抵抗９１０よりむしろヒーター７５０自体の抵抗値が、センサ９００に関して上述されたのと同じ態様で、温度を検知するために用いられる。
【０１１４】
熱フローセンサ７００、９００が、エアロゾル送達装置１００、２００、３００に関連して用いられ、付加的又は代わりの機能をこれらの装置へ供給する。
【０１１５】
例えば、ＭＤＩ１００の使用の間、ユーザは、ボーラスの吸入に対するボーラスのリリースを適切に計時しなければならない。種々異なる意図された使用によると、ボーラスがリリースされると（又は、その後の所定の時間後）すぐに患者が吸入する、又は吸入の間にボーラスをリリースすることが所望される。上述されたように、コントローラ６００は、エアロゾル化薬剤のボーラスのリリースを検出するために、センサ７００、９００を使用できる。その上、コントローラ６００が経路１６０内の流れの存在、方向及び／又は大きさを検出するためにセンサ７００、９００を使用できるので、コントローラ６００は、ユーザがエアロゾル出力開口部１４０を通じて吸入しているときを決定できる。従って、コントローラ６００は、所望のリリース／吸入タイミングを患者が遵守することを監視可能であり、及び／又は患者がリリース及び吸入を良好な時間でするのを援助するために患者に指示を供給可能である。
【０１１６】
モニタリングに関して、コントローラ６００は、各ボーラスリリースと各吸入の計時関係（例えば、相対的な開始時間、停止時間、期間）をメモリ６４０に記録する。この記憶データは、その後、ＭＤＩ１００の所望の使用についての患者の遵守を評価するために、ユーザ又は医学専門家によりアクセスできる。
【０１１７】
コントローラ６００は、リリース／吸入間の検知された関係を予め定められた所望の関係と比較し、患者が適切にリリース及び吸入を計時したかどうかに関する指標を（例えば、ディスプレイ６２０を介して視覚的に、音声出力装置６３０を介して聴覚的に、及び／又は触覚出力装置６６０を介して触覚的に）供給する。患者のタイミングがふさわしくない場合、コントローラ６００は、患者が将来所望のタイミングで良好に従うことができるやり方に関する指標（例えば、「次に、エアロゾルをリリースして、すぐに（又は、後で）吸入して下さい」というような視覚的又は聴覚的指標）を提供する。
【０１１８】
コントローラ６００は、追加的に及び／又は代わりに、ボーラスをリリースするべき及び／又は吸入するべき時に関して、リアルタイムの指標を患者に提供する。例えば、ボーラスが患者の吸入の中間（又は、ある他の所望のポイント）でリリースされる場合、コントローラ６００がフローセンサ７００、９００を介して患者が吸入の中間にあることを検出するとき、コントローラ６００は、エアロゾル発生器１１０を起動させるために視覚的、聴覚的又は触覚的指示を供給する。代わりに、コントローラ６００がエアロゾル発生器１１０、２１０、３１０をオン又はオフできるような態様で、コントローラ６００がエアロゾル発生器１１０、２１０、３１０と接続している実施例では、コントローラ６００が患者の検知された呼吸パターンと関連して適当であると決定するとき、コントローラ６００自身で、エアロゾル発生器１１０、２１０、３１０をオンにする。
【０１１９】
代わりに、ボーラスをリリースした後に患者が所定時間吸入することが望ましい場合、コントローラ６００は、吸入するための適切なタイミングの視覚的、聴覚的又は触覚的指示を供給する。
【０１２０】
ネビュライザ２００、３００に関連して、コントローラ６００は、ＭＩＤ１００に関して上述されたのと同様の態様でフローセンサ７００、９００を使用する。例えば、コントローラ６００は、エアロゾル出力開口部２４０、３４０を通じた患者の吸入とエアロゾル発生器２１０、３１０によるエアロゾル化の相対的タイミング、時間及び期間を監視し、メモリ６４０に記録する。このデータは、その後、所望の治療レジメで患者の遵守を評価するために、ユーザ、医療専門家、又は他の適切な人若しくは機械により用いられる。データは、患者に装置２００、３００を異なって使用するように指示することを正当化し、及び／又は装置２００、３００が動作するやり方の調整を正当化する（例えば、患者の呼吸パターンに良くマッチするように各エアロゾルリリースの時間及びタイミングを調整することにより、例えば装置自身の動作を調整する）。
【０１２１】
従来から知られているように、患者の呼吸パターンをネビュライザ２００、３００によるエアロゾル化と調整することが、しばしば望ましい。例えば、様々なネビュライザは、とりわけ薬物の浪費を減らすために、患者が呼気している時ではなく、患者が吸入しているとき、薬物をエアロゾル化するように設計されている。コントローラ６００は、エアロゾル発生器２１０、３１０の発動のタイミングをとるために、吸入及び呼気を検知するためフローセンサ７００、９００をしかるべく使用する。このような実施例では、コントローラ６００は、エアロゾル発生器２１０、３１０をコントローラがスタート及びストップできるために、エアロゾル発生器２１０、３１０と動作的に接続されている。
【０１２２】
例としてエアロゾル発生器１１０、２１０、３１０を持つ例としてのエアロゾル送達装置１００、２００、３００が上述されたが、代わりのタイプのエアロゾル送達装置及びエアロゾル発生器が、本発明の範囲から逸脱することなく、これらの例示的装置１００、２００、３００及び／又は生成器１１０、２１０、３１０と置換されてもよい。
【０１２３】
例示の実施例において、センサ１０は、エアロゾル送達装置１００、２００、３００の例示的位置に配置される。しかしながら、センサ１０は、本発明の範囲から逸脱することなく、他の位置に配置されてもよい。例えば、センサ１０は、吸入、呼気及び／又はエアロゾルを検出するセンサの能力を高めるように再位置決めされてもよい。センサ１０の位置は、様々な状況を検知する競合する目標のバランスをとるように最適化される。
【０１２４】
例えば、図１に図示される装置１００では、エアロゾル発生器１１０の近くにセンサ１０を配置することは、エアロゾルの存在を検出するセンサの能力を高める。しかしながら、この位置では、特に呼気バルブがマウスピース１４０の近くに配置される場合、重要な呼気流がセンサ１０に到達しないので、センサ１０は、患者呼気を検出できない。代わりに、センサ１０は、斯様な吸入／呼気流を検出するために良く適している位置に配置される（例えば、センサ１０ａとしての図１の模型に示されるように）。しかしながら、センサ１０ａの設置がエアロゾル発生器１１０から遠いので、斯様な配置は、エアロゾルを検出するためのセンサ１０の感度とのトレードオフを必要とする。
【０１２５】
同じ理由から、装置２００に関連して図２に示されるセンサ１０は、センサ１０ｂとして図２の模型に示されるように再位置決めできる。センサ１０ｂの斯様な配置が患者の呼気及び吸入を検出するセンサの能力を高める一方、センサ１０ｂがエアロゾル発生器２１０から離れて配置されるので、斯様な配置はエアロゾルの検出に対するセンサの感度を下げる。
【０１２６】
更にまた、一つ以上の実施例では、センサ１０は、エアロゾルの存在ではなく、流れを検出するために用いられる。このような実施例では、センサ１０は、センサ１０のエアロゾルベースの汚れを最小にするためにエアロゾルとのインタラクションを最小にするか又は排除する位置に配置される。例えば、図２のセンサ１０ｃを介した模型に示されるように、センサ１０ｃは、センサ１０ｃの下流に生成されるエアロゾルからの重要な汚れのない吸入を検知するために、エアロゾル発生器２１０から上流の吸入流体経路に置かれる。同様に、図２のセンサ１０ｄを介した模型に示されるように、センサ１０ｄは、汚れたエアロゾルに対するセンサの露出を制限しながら、患者の呼気を検知する能力を高めるために呼気経路に置かれる。
【０１２７】
図３の装置３００のセンサ１０に対する同様の代わりの位置は、優先する測定（例えば、エアロゾルの存在、吸入、呼気）に対する感度を改善するために利用される。
【０１２８】
例示の実施例では、センサ位置１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、センサ１０に対する代わりの位置を提供する。しかしながら、他の実施例によると、装置１００、２００、３００は、複数のセンサ１０を使用し、各センサ１０が異なる測定に専念する。例えば、装置２００では、装置２００は、エアロゾルを検出するためのセンサ１０、吸入を検出するためのセンサ１０ｃ、及び呼気を検出するためのセンサ１０ｄを使用する。
【０１２９】
例示の実施例において、エアロゾル送達装置１００、２００、３００は、薬剤をエアロゾル化するように設計されていて、エアロゾル出力開口部１４０、２４０、３４０は、患者の口及び／又はベンチレータチューブを介して患者の気道（例えば、のど、気管支、肺）にエアロゾル化した薬剤の送達を容易にするように設計されている。しかしながら、本発明の代わりの実施例によると、エアロゾル送達システムは、本発明の範囲から逸脱することなく、代わりの機能（例えば、加湿、空気清涼のような香料入りのエアロゾルの拡散）を持ってもよい。加えて又は代わりに、本発明の一つ以上の実施例は、所与の位置でエアロゾルの存在を検知し、及び／又は（流れの存在、流れの方向及び／又は流れの大きさに関して）流体の流れを検知することが望ましい任意のシステムで使われる。例えば、ここで説明されるフローセンサ７００、９００が、流れを検知するために、ガスパイプラインで使用できる。よって、本発明の様々な実施例は、エアロゾル生成及び／又は送達の状況での使用に限定されない。
【０１３０】
ここで説明される様々な温度センサは、直接（例えば、経路内に配置されるセンサで）、又は間接的に（例えば、センサが壁の温度を検知することにより間接的に経路の温度を検知するように、経路の壁に配置されるセンサで）、経路１６０、２６０、３６０の温度を検知する。
【０１３１】
ここで使用されているように、温度を検知することは、絶対温度を検知することを必要としない。むしろ、温度を検知することは、単に温度と相関しているあるタイプの信号又は情報を生成することを要求するだけである。例えば、温度測定は、（例えば、熱電対の基準接合部及び検知接合部を介して）基準位置からの温度差に関していてもよい。温度測定は、標準温度単位（例えば、華氏、摂氏、ケルヴィン）に変換される必要はない。むしろ、例えば、抵抗温度センサに対するオーム／抵抗、又は熱電対温度センサに対するボルトに関して温度測定がなされるように、温度測定は、温度と単に（例えば、比例して、逆比例して）相関している。
【０１３２】
ここで使用されているように、エアロゾル化の開始及び停止という用語は、絶対的ではない。エアロゾル化の開始及び停止はむしろ、エアロゾル化が予め定められた閾値の上又は下にあるとき検出される。例えば、エアロゾル発生器の通常の動作の間、発生するエアロゾル化に対して、エアロゾル化が予め定められた閾値以下（例えば、通常のエアロゾル化の２０％、１５％、１０％未満）に減少するとき、エアロゾル化が停止したと決定されてもよい。
【０１３３】
経路１６０、２６０、３６０は、ガス／空気がエアロゾル発生器１１０、２１０、３１０からエアロゾル出力開口部１４０、２４０、３４０まで移動する空間を有する。代わりに、経路１６０、２６０、３６０は、また、ガス／空気がエアロゾル発生器１１０、２１０、３１０からエアロゾル出力開口部１４０、２４０、３４０まで移動する空間を規定する表面でもよい。経路１６０、２６０、３６０は、空間の表面を規定する壁も含む。
【０１３４】
前述の例示の実施例は、本発明の構成及び機能的な原理を例示するために提供されていて、限定することを意図していない。反対に、本発明の原理は、以下の請求項の範囲及び要旨内の任意の全ての変化、変更及び／又は置換を含むことを意図する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流及び下流の方向を規定するベースと、前記ベース上に配置されたヒーターと、第１の位置で第１の温度を検知するために配置された第１の温度センサと、前記ヒーターから下流に前記ベースの下流の温度を検知するために前記ヒーターの下流の前記ベース上に配置された下流の温度センサとを有し、これら温度センサ及び前記ヒーターは、下流方向に前記ベースを通る流体の流れが第１の温度と下流の温度との間の温度差を増大させるように互いに対して位置される、熱フローセンサ。
【請求項２】
温度差の大きさが前記ベースを通る流体のフローレートの大きさに比例する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
第１の温度センサが前記ヒーターから上流の前記ベースの上流の温度を検知するために前記ヒーターの上流の前記ベース上に配置される上流の温度センサを有する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項４】
温度差は下流の温度から上流の温度を引いた差であって、温度差は、流体が前記ベースを通る上流及び下流の方向の一方の方向に流れるとき正であり、流体が前記ベースを通る上流及び下流の方向の他方の方向に流れるとき負である、請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記上流の温度センサと前記ヒーターとの間の上流の距離が、前記下流の温度センサと前記ヒーターとの間の下流の距離に実質的に等しい、請求項３に記載のセンサ。
【請求項６】
前記ヒーターがオンにされ、前記ベース上に流体の流れがないとき、上流の温度と下流の温度とが実質的に同一であるように、前記上流の温度センサ及び前記下流の温度センサが配置される、請求項３に記載のセンサ。
【請求項７】
これら温度センサ及び前記ヒーターは、下流方向の流体の流れが上流の温度に対して下流の温度を増大させるように、互いに対して配置される、請求項６に記載のセンサ。
【請求項８】
これら温度センサ及び前記ヒーターは、上流方向に前記ベースを通る流体の流れが下流の温度に対して上流の温度を増大させるように、互いに対して配置される、請求項７に記載のセンサ。
【請求項９】
前記ベースはフレームと当該フレームに接続している膜とを有し、前記フレームは前記膜より高い熱容量を持ち、前記ヒーターは前記膜上に配置され、前記下流の温度センサは前記ヒーターから下流の前記膜の温度を検知するために配置され、前記上流の温度センサは前記ヒーターから上流の前記膜の温度を検知するために配置される、請求項３に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記ベースはシリコンフレームと当該シリコンフレームに接続している膜とを有し、前記シリコンフレームは前記膜より高い熱容量を持ち、前記ヒーターは前記膜上に配置され、前記下流の温度センサは前記シリコンフレーム上に配置される基準接合部と前記ヒーターから下流の前記膜上に配置される検知接合部とを持つ熱電対を有し、前記上流の温度センサは前記シリコンフレーム上に配置される基準接合部と前記ヒーターから上流の前記膜上に配置される検知接合部とを持つ熱電対を有する、請求項３に記載のセンサ。
【請求項１１】
エアロゾル発生器と、エアロゾル出力開口部と、前記エアロゾル出力開口部まで延在する流体経路であって、前記エアロゾル発生器により生成されるエアロゾルが前記流体経路に入るように前記エアロゾル発生器が配置され、前記熱フローセンサが前記流体経路と熱的に通信し、前記ベースの下流方向が前記エアロゾル出力開口部へ向かって前記流体経路に沿って向けられる、前記流体経路と、前記上流の温度センサ及び前記下流の温度センサから、それぞれ上流の温度信号及び下流の温度信号を受信するため前記上流の温度センサ及び前記下流の温度センサに接続され、上流の温度と下流の温度とを相関させるコントローラとをエアロゾル送達システムが有し、前記コントローラは、上流の温度信号と下流の温度信号とを比較することにより前記流体経路内の流体の流れを検出する、前記エアロゾル送達システムと組み合わせた、請求項３に記載のセンサ。
【請求項１２】
前記コントローラは、上流の温度信号と下流の温度信号とを比較することにより前記流体経路内の流体の流れの方向を決定する、請求項１１に記載のセンサ。
【請求項１３】
前記センサは、前記エアロゾル発生器により生成されるエアロゾルが前記流体経路に入る下流に配置され、前記コントローラは、前記流体経路内のエアロゾルの存在を検出するために前記センサからの温度センサ信号を使用する、請求項１２に記載のセンサ。
【請求項１４】
前記センサは、前記エアロゾル発生器により生成されるエアロゾルが前記流体経路に入る上流に配置され、前記コントローラは、上流温度信号と下流温度信号とを比較することにより、前記流体経路内の吸入流れを検出する、請求項１２に記載のセンサ。
【請求項１５】
前記センサは、前記エアロゾル発生器により生成されるエアロゾルが前記流体経路に入る下流に配置され、前記コントローラは、前記流体経路のエアロゾルの存在を検出するために前記センサからの温度センサ信号を使用する、請求項１１に記載のセンサ。
【請求項１６】
前記コントローラは、温度センサ信号が予め定められた温度閾値より低い温度を示すとき、エアロゾルが前記流体経路内に存在すると決定する、請求項１５に記載のセンサ。
【請求項１７】
予め定められた温度閾値が、予め定められた最大フローレートで、エアロゾルがない場合の予め定められた最小の検知温度より低い、請求項１６に記載のセンサ。
【請求項１８】
前記コントローラは、検知された流体フローレートの関数として、予め定められた温度閾値を変化させる、請求項１６に記載のセンサ。
【請求項１９】
フローセンサを通る流体の流れを検出するための方法であって、前記フローセンサは、上流の方向及び下流の方向を規定するベースと、前記ベース上に配置されたヒーターと、第１の位置で第１の温度を検知するために配置される第１の温度センサと、前記ヒーターから下流の前記ベースの下流の温度を検知するために前記ヒーターの下流の前記ベース上に配置された下流の温度センサとを有し、前記方法は、前記ヒーターに熱を生成させるステップと、第１の温度センサを介して、前記ベース上の第１の位置で第１の温度を検出するステップと、前記下流の温度センサを介して、前記ヒーターから下流の前記ベースの下流の温度を検出するステップと、第１の温度と下流の温度との間の温度差が増大するかどうかを決定することにより、流体が前記フローセンサを通って流れているかどうかを決定するステップとを有する、方法。
【請求項２０】
流体が前記フローセンサを通って流れているかどうかの決定をメモリに記録するステップを更に有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
第１の温度と下流の温度との間の温度差が増大するかどうかを決定するステップが、第１の温度センサ及び下流の温度センサの一方からの温度信号から、第１の温度センサ及び下流の温度センサの他方からの温度信号を減算するステップを有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
第１の温度と下流の温度との間の温度差が増大するかどうかを決定するステップが、第１の温度センサ及び下流の温度センサの一方からの温度信号を第１の温度センサ及び下流の温度センサの他方からの温度信号により割るステップを有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記温度差が、上流の温度と下流の温度との間の温度差と相関している測定の単位ユニットに関して検知される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記温度差の大きさから、前記ベースを通る流体のフローレートの大きさを決定するステップを更に有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記温度差に基づいて前記フローセンサを通る流れの方向を決定するステップを更に有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
前記温度差に基づいて前記フローセンサを通る流れの方向及び大きさを決定するステップを更に有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】
第１の温度センサが、前記ヒーターから上流の前記ベースの上流の温度を検知するために前記ヒーターの上流の前記ベースに配置されている上流の温度センサを有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２８】
上流の温度信号と下流の温度信号とを比較することにより前記フローセンサを通る流れの方向を決定するステップを更に有し、流れの方向は温度差の符号に基づく、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記ヒーターがオンにされ、前記ベース上に流体の流れがないとき、上流の温度及び下流の温度が実質的に同一であるように、前記上流の温度センサ及び前記下流の温度センサが配置される、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記ベースはフレームと当該フレームに接続される膜とを有し、前記フレームは前記膜より高い熱容量を持ち、前記ヒーターは前記膜上に配置され、前記下流の温度センサは前記ヒーターから下流の前記膜の温度を検知するために配置され、前記上流の温度センサは前記ヒーターから上流の前記膜の温度を検知するために配置される、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記ベースはシリコンフレームと当該シリコンフレームに接続される膜とを有し、前記シリコンフレームは前記膜より高い熱容量を持ち、前記ヒーターは前記膜上に配置され、前記下流の温度センサは前記シリコンフレーム上に配置される基準接合部と前記ヒーターから下流の前記膜上に配置される検知接合部とを持つ熱電対を有し、前記上流の温度センサは前記シリコンフレーム上に配置される基準接合部と前記ヒーターから上流の前記膜上に配置される検知接合部とを持つ熱電対を有する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
前記センサはエアロゾル送達システムの流体経路と熱的に通信し、前記エアロゾル送達システムは、エアロゾル発生器とエアロゾル出力開口部とを有し、前記流体経路は前記エアロゾル出力開口部まで延在し、前記エアロゾル発生器により生成されるエアロゾルが前記流体経路に入るように前記エアロゾル発生器は配置され、前記ベースの下流方向は前記エアロゾル出力開口部へ向かって前記流体経路に沿って向いている、請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】
前記温度差に基づいて、前記流体経路の流れの方向及び大きさを決定するステップを更に有する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
第１の温度及び下流の温度の少なくとも一方から前記流体経路内のエアロゾルの存在を検出するステップを更に有する、請求項３２に記載の方法。
【請求項１】
上流及び下流の方向を規定するベースと、前記ベース上に配置されたヒーターと、第１の位置で第１の温度を検知するために配置された第１の温度センサと、前記ヒーターから下流に前記ベースの下流の温度を検知するために前記ヒーターの下流の前記ベース上に配置された下流の温度センサとを有し、これら温度センサ及び前記ヒーターは、下流方向に前記ベースを通る流体の流れが第１の温度と下流の温度との間の温度差を増大させるように互いに対して位置される、熱フローセンサ。
【請求項２】
温度差の大きさが前記ベースを通る流体のフローレートの大きさに比例する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
第１の温度センサが前記ヒーターから上流の前記ベースの上流の温度を検知するために前記ヒーターの上流の前記ベース上に配置される上流の温度センサを有する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項４】
温度差は下流の温度から上流の温度を引いた差であって、温度差は、流体が前記ベースを通る上流及び下流の方向の一方の方向に流れるとき正であり、流体が前記ベースを通る上流及び下流の方向の他方の方向に流れるとき負である、請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記上流の温度センサと前記ヒーターとの間の上流の距離が、前記下流の温度センサと前記ヒーターとの間の下流の距離に実質的に等しい、請求項３に記載のセンサ。
【請求項６】
前記ヒーターがオンにされ、前記ベース上に流体の流れがないとき、上流の温度と下流の温度とが実質的に同一であるように、前記上流の温度センサ及び前記下流の温度センサが配置される、請求項３に記載のセンサ。
【請求項７】
これら温度センサ及び前記ヒーターは、下流方向の流体の流れが上流の温度に対して下流の温度を増大させるように、互いに対して配置される、請求項６に記載のセンサ。
【請求項８】
これら温度センサ及び前記ヒーターは、上流方向に前記ベースを通る流体の流れが下流の温度に対して上流の温度を増大させるように、互いに対して配置される、請求項７に記載のセンサ。
【請求項９】
前記ベースはフレームと当該フレームに接続している膜とを有し、前記フレームは前記膜より高い熱容量を持ち、前記ヒーターは前記膜上に配置され、前記下流の温度センサは前記ヒーターから下流の前記膜の温度を検知するために配置され、前記上流の温度センサは前記ヒーターから上流の前記膜の温度を検知するために配置される、請求項３に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記ベースはシリコンフレームと当該シリコンフレームに接続している膜とを有し、前記シリコンフレームは前記膜より高い熱容量を持ち、前記ヒーターは前記膜上に配置され、前記下流の温度センサは前記シリコンフレーム上に配置される基準接合部と前記ヒーターから下流の前記膜上に配置される検知接合部とを持つ熱電対を有し、前記上流の温度センサは前記シリコンフレーム上に配置される基準接合部と前記ヒーターから上流の前記膜上に配置される検知接合部とを持つ熱電対を有する、請求項３に記載のセンサ。
【請求項１１】
エアロゾル発生器と、エアロゾル出力開口部と、前記エアロゾル出力開口部まで延在する流体経路であって、前記エアロゾル発生器により生成されるエアロゾルが前記流体経路に入るように前記エアロゾル発生器が配置され、前記熱フローセンサが前記流体経路と熱的に通信し、前記ベースの下流方向が前記エアロゾル出力開口部へ向かって前記流体経路に沿って向けられる、前記流体経路と、前記上流の温度センサ及び前記下流の温度センサから、それぞれ上流の温度信号及び下流の温度信号を受信するため前記上流の温度センサ及び前記下流の温度センサに接続され、上流の温度と下流の温度とを相関させるコントローラとをエアロゾル送達システムが有し、前記コントローラは、上流の温度信号と下流の温度信号とを比較することにより前記流体経路内の流体の流れを検出する、前記エアロゾル送達システムと組み合わせた、請求項３に記載のセンサ。
【請求項１２】
前記コントローラは、上流の温度信号と下流の温度信号とを比較することにより前記流体経路内の流体の流れの方向を決定する、請求項１１に記載のセンサ。
【請求項１３】
前記センサは、前記エアロゾル発生器により生成されるエアロゾルが前記流体経路に入る下流に配置され、前記コントローラは、前記流体経路内のエアロゾルの存在を検出するために前記センサからの温度センサ信号を使用する、請求項１２に記載のセンサ。
【請求項１４】
前記センサは、前記エアロゾル発生器により生成されるエアロゾルが前記流体経路に入る上流に配置され、前記コントローラは、上流温度信号と下流温度信号とを比較することにより、前記流体経路内の吸入流れを検出する、請求項１２に記載のセンサ。
【請求項１５】
前記センサは、前記エアロゾル発生器により生成されるエアロゾルが前記流体経路に入る下流に配置され、前記コントローラは、前記流体経路のエアロゾルの存在を検出するために前記センサからの温度センサ信号を使用する、請求項１１に記載のセンサ。
【請求項１６】
前記コントローラは、温度センサ信号が予め定められた温度閾値より低い温度を示すとき、エアロゾルが前記流体経路内に存在すると決定する、請求項１５に記載のセンサ。
【請求項１７】
予め定められた温度閾値が、予め定められた最大フローレートで、エアロゾルがない場合の予め定められた最小の検知温度より低い、請求項１６に記載のセンサ。
【請求項１８】
前記コントローラは、検知された流体フローレートの関数として、予め定められた温度閾値を変化させる、請求項１６に記載のセンサ。
【請求項１９】
フローセンサを通る流体の流れを検出するための方法であって、前記フローセンサは、上流の方向及び下流の方向を規定するベースと、前記ベース上に配置されたヒーターと、第１の位置で第１の温度を検知するために配置される第１の温度センサと、前記ヒーターから下流の前記ベースの下流の温度を検知するために前記ヒーターの下流の前記ベース上に配置された下流の温度センサとを有し、前記方法は、前記ヒーターに熱を生成させるステップと、第１の温度センサを介して、前記ベース上の第１の位置で第１の温度を検出するステップと、前記下流の温度センサを介して、前記ヒーターから下流の前記ベースの下流の温度を検出するステップと、第１の温度と下流の温度との間の温度差が増大するかどうかを決定することにより、流体が前記フローセンサを通って流れているかどうかを決定するステップとを有する、方法。
【請求項２０】
流体が前記フローセンサを通って流れているかどうかの決定をメモリに記録するステップを更に有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
第１の温度と下流の温度との間の温度差が増大するかどうかを決定するステップが、第１の温度センサ及び下流の温度センサの一方からの温度信号から、第１の温度センサ及び下流の温度センサの他方からの温度信号を減算するステップを有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
第１の温度と下流の温度との間の温度差が増大するかどうかを決定するステップが、第１の温度センサ及び下流の温度センサの一方からの温度信号を第１の温度センサ及び下流の温度センサの他方からの温度信号により割るステップを有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記温度差が、上流の温度と下流の温度との間の温度差と相関している測定の単位ユニットに関して検知される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記温度差の大きさから、前記ベースを通る流体のフローレートの大きさを決定するステップを更に有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記温度差に基づいて前記フローセンサを通る流れの方向を決定するステップを更に有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
前記温度差に基づいて前記フローセンサを通る流れの方向及び大きさを決定するステップを更に有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】
第１の温度センサが、前記ヒーターから上流の前記ベースの上流の温度を検知するために前記ヒーターの上流の前記ベースに配置されている上流の温度センサを有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２８】
上流の温度信号と下流の温度信号とを比較することにより前記フローセンサを通る流れの方向を決定するステップを更に有し、流れの方向は温度差の符号に基づく、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記ヒーターがオンにされ、前記ベース上に流体の流れがないとき、上流の温度及び下流の温度が実質的に同一であるように、前記上流の温度センサ及び前記下流の温度センサが配置される、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記ベースはフレームと当該フレームに接続される膜とを有し、前記フレームは前記膜より高い熱容量を持ち、前記ヒーターは前記膜上に配置され、前記下流の温度センサは前記ヒーターから下流の前記膜の温度を検知するために配置され、前記上流の温度センサは前記ヒーターから上流の前記膜の温度を検知するために配置される、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記ベースはシリコンフレームと当該シリコンフレームに接続される膜とを有し、前記シリコンフレームは前記膜より高い熱容量を持ち、前記ヒーターは前記膜上に配置され、前記下流の温度センサは前記シリコンフレーム上に配置される基準接合部と前記ヒーターから下流の前記膜上に配置される検知接合部とを持つ熱電対を有し、前記上流の温度センサは前記シリコンフレーム上に配置される基準接合部と前記ヒーターから上流の前記膜上に配置される検知接合部とを持つ熱電対を有する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
前記センサはエアロゾル送達システムの流体経路と熱的に通信し、前記エアロゾル送達システムは、エアロゾル発生器とエアロゾル出力開口部とを有し、前記流体経路は前記エアロゾル出力開口部まで延在し、前記エアロゾル発生器により生成されるエアロゾルが前記流体経路に入るように前記エアロゾル発生器は配置され、前記ベースの下流方向は前記エアロゾル出力開口部へ向かって前記流体経路に沿って向いている、請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】
前記温度差に基づいて、前記流体経路の流れの方向及び大きさを決定するステップを更に有する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
第１の温度及び下流の温度の少なくとも一方から前記流体経路内のエアロゾルの存在を検出するステップを更に有する、請求項３２に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２０１３−５１７４９３（Ｐ２０１３−５１７４９３Ａ）
【公表日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４９４２９（Ｐ２０１２−５４９４２９）
【出願日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／０５５８９３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０８９４９０
【国際公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／０５５８９３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０８９４９０
【国際公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
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