Ингалятор с двумя микрофонами для обнаружения вдыхаемого потока

Ингалятор с двумя микрофонами для обнаружения вдыхаемого потока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области медицинских устройств, более конкретно изобретением предусмотрен ингалятор с двумя микрофонами для обнаружения вдыхаемого потока.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Хорошо известно применение ингаляторов для введения лекарственных препаратов для лечения обструктивных болезней дыхательных путей. Существуют различные типы ингаляторов, каждый из которых обладает своими преимуществами и недостатками. Системы на основе небулайзера/компрессора требуют минимального взаимодействия с пациентом и координирования его действий, но являются неудобными и отнимают много времени при использовании. Дозирующие ингаляторы (ДИ) являются очень портативными и обеспечивают возможность их быстрого использования, которое, однако, требует обучения пациента для координирования его действий при надлежащем использовании. Другим типом ингаляторов являются ингаляторы сухого порошка (ИСП).

ДИ, как правило, имеет корпус, который обычно представляет собой цельнопластиковую конструкцию, в которую может вставляться металлическая емкость, в которую может быть помещен пропеллент. Правильная работа ДИ затруднена, поскольку несколько действий должны быть выполнены последовательно: 1) Встряхивание ингалятора перед использованием, 2) Подготовка (выпуск в воздух), если ингалятор не использовался в течение нескольких дней или, в некоторых других случаях (новая емкость, если ДИ ронялся и т.д.), 3) Достаточный выдох для использования функциональной остаточной емкости (ФОЕ) легких насколько это возможно, 4) Выпуск (выпуск в ротовую полость), 5) Вдох достаточной длительности (несколько секунд) для вдыхания лекарственного препарата и 6) Задержка дыхания достаточной длительности для удержания лекарственного препарата в легких.

Таким образом, при использовании ДИ может быть допущено много ошибок. Например, измерение времени между выпуском и вдохом может быть неправильным, или длительность вдоха может быть слишком короткой по причине слишком сильного вдоха, препятствуя, таким образом, попаданию лекарственного препарата наиболее глубоко в легкие. Было обнаружено, что от 26 до 70 % пациентов, использующих ДИ, не удается вдыхать медленно и глубоко, т.е. вдыхать с оптимальным объемным расходом, составляющим от 25 до 60 литров в минуту.

В US2009/314292 A1 описаны устройства и способы обнаружения и измерения характерных режимов использования ингаляционной системы сухого порошка субъектом в режиме реального времени. Однако в US2009/314292A1 не описано, каким образом можно точно определить различные события вдоха.

В US2009/308387 A1 описано устройство, которое может быть присоединено к ингалятору. Вдыхаемый поток измеряется акустически за пределами ингалятора с помощью микрофона или аналогичного акустического датчика или датчика вибраций. В US2009/314292A1 не описано, каким образом можно точно определить различные события вдоха.

В EP 1 993 642 B1 (компания «Bang & Olufsen Medicom A/S») описан ДИ с микрофоном, расположенным в дополнительном устройстве для присоединения к ДИ. Микрофон улавливает звук в диапазоне частот от 100 до 3000 Гц, который используется для определения, например, скорости вдыхаемого потока. Однако для нормальной окружающей среды с фоновым шумом такое устройство может быть не способно обеспечивать достоверное измерение скорости потока.

В WO 2014/033229 A1 описана система мониторинга техники использования пользователем устройства ингалятора, имеющего микрофон для обнаружения звука, издаваемого во время работы устройства ингалятора. Дыхательные характеристики вдоха и выдоха анализируются с помощью временных и спектральных компонентов. Могут быть проанализированы частотные компоненты идентифицированных звуков дыхания, а также могут содержаться средства для классификации обнаруженных звуков вдох или выдох. Наряду с первым микрофоном может использоваться второй микрофон для разграничения выдохов и вдохов.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Исходя из вышеуказанного, представляется целесообразным разработать ингалятор, который помогает пользователю научиться получать при вдохе необходимый объемный расход или необходимую скорость потока и который может использоваться в нормальной окружающей среде. Кроме того, представляется целесообразным обеспечить возможность измерения объемного расхода, осуществляемого во время осуществления вдоха пользователем и с помощью недорогого оборудования. Помимо этого, представляется целесообразным разработать ингалятор, который может автоматически определять различные события во время его использования, такие как подготовка, выпуск и вдох.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предусмотрена система, содержащая ингалятор для выдачи аэрозоля или сухого порошка, при этом ингалятор содержит корпус, имеющий впускное воздушное отверстие и выпускное воздушное отверстие, причем корпус определяет прочный канал между впускным воздушным отверстием и выпускным воздушным отверстием, первый чувствительный элемент, расположенный в первом положении наружной поверхности корпуса, а также второй чувствительный элемент, расположенный во втором положении наружной поверхности корпуса, причем первое и второе положения разнесены друг от друга, при этом первое положение выбрано так, чтобы находиться на меньшем расстоянии от впускного воздушного отверстия, чем второе положение, и причем первый и второй чувствительные элементы выполнены с возможностью обнаружения звука или вибраций, исходящих от потока в проточном канале, такого как поток, представляющий собой воздушный поток (в частности смесь окружающего воздуха с одним из: аэрозоля и сухого порошка), и процессор, выполненный с возможностью обработки выходных сигналов от первого и второго чувствительных элементов в соответствии с алгоритмом с выработкой характеристики потока в проточном канале, причем указанный алгоритм включает этап классификации событий, предназначенный для анализа звука или вибраций, обнаруженных первым и вторым чувствительными элементами с обеспечением возможности идентификации по меньшей мере одного события. В частности, поток может генерироваться пользователем, осуществляющим вдох через выпускное воздушное отверстие.

Кроме того, указанный алгоритм включает идентификацию событий, относящихся к процедуре вдоха в ответ на выходные данные с первого и второго чувствительных элементов, и указанный алгоритм включает этапы обнаружения сигнала и/или классификации сигнала, предназначенные для идентификации процедуры вдоха с обеспечением возможности автоматического использования без каких-либо вводов пользователя, таких как нажатие на кнопку и т.д. Кроме того, указанный алгоритм включает этап классификации событий, предназначенный для анализа звука или вибраций, обнаруженных первым и вторым чувствительными элементами, и идентифицирующий по меньшей мере одно событие или все из следующих: подготовка, выпуск и вдох. В частности, указанный алгоритм включает этап классификации событий, предназначенный для анализа звука или вибраций, обнаруженных первым и вторым чувствительными элементами, для обеспечения возможности идентификации по меньшей мере одного или всех из: события подготовки, события выпуска и события вдоха. Этим обеспечивается полностью автоматическое изделие, способное идентифицировать критические события при использовании ДИ, и это упрощается за счет использования двух разнесенных друг от друга чувствительных элементов, например микрофонов. Этап классификации событий выполняют для разграничения, с одной стороны, события подготовки и события выпуска, и события вдоха, с другой стороны, на основе параметра длительности, полученной исходя из времени начала и окончания событий, причем этап классификации событий выполняют для разграничения между событием подготовки, с одной стороны, и событием выпуска, с другой стороны, основываясь на различиях мощности между звуком или вибрациями, обнаруженными первым и вторым чувствительными элементами.

Данный ингалятор обладает преимуществом, поскольку было установлено, что представляется возможным обнаруживать объемный расход (скорость потока) в пределах от 15 до 120 литров в минуту, в частности точно в пределах от 25 до 60 литров в минуту, на основе двух разнесенных друг от друга чувствительных элементов звука и вибрации, например, двух микрофонах, для улавливания звука или вибраций на наружной поверхности корпуса ингалятора. Таким образом, когда пользователь вдыхает дозу аэрозоля или сухого порошка через выпускное воздушное отверстие ингалятора, представляется возможным определение характеристики потока, например, скорости потока или временной продолжительности вдоха, на основе выходных данных от первого и второго чувствительных элементов. Таким образом, представляется возможным определить, находится ли вдыхаемый поток в заранее установленных пределах для правильного использования, обеспечивая, таким образом, обратную связь с пользователем в отношении процедуры вдоха, например, является ли вдох слишком сильным, слишком слабым или правильным. Кроме того, использование двух разнесенных друг от друга микрофонов также обеспечивает возможность улучшенного обнаружения и классификации событий во время использования ингалятора, т.е. подготовки, выпуска и вдоха, обеспечивая, таким образом, возможность определения начала и окончания таких событий и обеспечивая, таким образом, возможность оценки того, находится ли относительное время выполнения этих событий в заранее установленных пределах.

Изобретение основано на наблюдении того, что при наличии двух чувствительных элементов представляется возможным эффективным образом подавлять фоновый шум, используя различные технологии обработки сигналов, основанные на предположении о том, что два чувствительных элемента улавливают по существу одинаковый уровень шума. Кроме того, было обнаружено, что может быть преимущественно ограничить диапазон частот до диапазона от 3 до 6 кГц для преобразования обнаруженных звуковых сигналов или сигналов вибрации, например, в форме измеренного уровня звукового давления, в характеристику потока в проточном канале, например скорость потока. Следует понимать, что особое преобразование, необходимое для преобразования звука или вибрации в характеристику потока, может зависеть от фактической конструкции ингалятора. Таким образом, может быть необходимо обеспечить соответствующие измерения звука/вибрации и потока для получения точности, необходимой для конкретного устройства ингалятора.

Располагая ингалятором, согласно первому аспекту, представляется возможным количественное измерение вдыхаемого потока с высокой точностью, даже в нормальной окружающей среде с фоновым шумом, даже если уловленные сигналы, возникающие вследствие потока в прочном канале внутри корпуса ингалятора, являются достаточно слабыми. Это обеспечивает возможность обучения пользователя вдоху с наиболее эффективным объемным расходом, например, посредством системы, предоставляющей пользователю обратную связь в ответ на силу вдоха после процедуры вдоха.

Расположение двух чувствительных элементов на наружной поверхности корпуса ингалятора обеспечивает возможность применения настоящего изобретения в виде учебного набора ингалятора, в котором два чувствительных элемента установлены на конструкции, что позволяет пользователю присоединять чувствительные элементы к корпусу существующих типов ингаляторов и отсоединять их от него. Обработка сигналов, требуемая для вычисления характеристики вдыхаемого потока, может быть обеспечена в отдельном блоке процессора, что позволяет предоставить пользователю выходные данные в ответ на вычисленную характеристику потока. Например, такой отдельный блок процессора может быть в форме компьютера, смартфона или специализированного устройства, предназначенного для проводного или беспроводного соединения с первым и вторым чувствительными элементами и блоком процессора. Он может быть прикреплен с помощью клейкой ленты или механических крепежных средств в форме захватных рычагов и т.д. Однако следует понимать, что в других вариантах реализации ингалятор может представлять собой специальный обучающий ингалятор с двумя микрофонами, прикрепленными к корпусу ингалятора.

Кроме того, два чувствительных элемента могут использоваться для обнаружения других событий в отношении использования ингалятора, а именно, посредством применения алгоритмов классификации к обнаруженному звуку или вибрациям для определения времени выполнения различных событий при использовании ингалятора. Они также могут использоваться для предоставления пользователю обратной связи с целью обучения пользователя более правильному использованию ингалятора. Было обнаружено, что представляется возможным предоставить алгоритм, который автоматически обнаруживает события вдоха только в ответ на звук или вибрации, захваченные первым и вторым чувствительными элементами, и обеспечивая, таким образом, возможность простого использования ингалятора. Например, ингалятор может быть полностью автоматизирован, как например, переход в активное состояние сразу же после обнаружения движения ингалятора, например, обнаружения с помощью акселерометра, например, являющимся одним из первого и второго чувствительных элементов.

Первое положение может быть выбрано вблизи впускного воздушного отверстия и при этом второе положение выбирается вблизи выпускного воздушного отверстия. Таким образом, два чувствительных элемента могут быть расположены в двух положениях прочного канала или вблизи него, и разнесены друг от друга. В одном варианте реализации корпус содержит трубчатую секцию, например прямую трубчатую секцию, с впускным воздушным отверстием на верхнем конце, и причем нижний конец трубчатой секции соединен с мундштуком, образующим выпускное воздушное отверстие. В частности, продольная ось мундштука наклонена относительно продольной оси трубчатой секции. Применительно к данному варианту реализации, первое положение может быть выбрано так, чтобы находиться на части трубчатой секции на расстоянии менее 30%, таком как менее 20%, длины трубчатой секции от ее верхнего конца, и/или второе положение может быть выбрано так, чтобы находиться на части трубчатой секции на расстоянии менее 30%, таком как менее 20%, длины трубчатой секции от ее нижнего конца.

Первое и второе положения могут быть выбраны так, что центральные положения первого и второго чувствительных элементов разнесены друг от друга на расстояние, составляющее по меньшей мере 1 см, предпочтительно по меньшей мере 2 см, например, на расстояние, измеряемое от центра до центра двух чувствительных элементов, или расстояние, основанное на акустических центрах, в случае, если два чувствительных элемента представляют собой микрофоны. Предпочтительно, первое и второе положения выбраны для обеспечения существенного различия в звуке или вибрациях, обнаруживаемых первым и вторым чувствительными элементами. Фоновый шум может быть подавлен более эффективным образом в случае, если имеет место значительное расстояние между двумя чувствительными элементами. Однако в случае, если два чувствительных элемента представляют собой микрофоны, может быть предпочтительным их расположение на одной стороне корпуса для того, чтобы эффективным образом улавливать один и тот же фоновый шум, т.е. без воздействия различными экранирующими эффектами от корпуса.

Первый и второй чувствительные элементы могут быть установлены на конструкции, которая выполнена для обеспечения пользователю возможности присоединения конструкции к указанному корпусу или отсоединения ее от него. Например, конструкции, содержащей один или более клейких элементов, или захватных рычагов, или зажимов для присоединения к корпусу ингалятора. Предпочтительно, конструкция предназначена для закрепления двух чувствительных элементов в фиксированном положении относительно друг друга и ингалятора. В случае микрофонов конструкция может содержать акустический экран с одним или более отверстиями, предназначенными для обеспечения достижения микрофонов по существу одинаковым фоновым шумом. В качестве альтернативы, конструкция содержит экран, предназначенный для уменьшения фонового шума, достигающего двух чувствительных элементов. В качестве альтернативы, первый и второй чувствительные элементы могут быть установлены на соответствующих отдельных конструкциях, которые выполнены с возможностью обеспечения пользователю возможности присоединения конструкции к указанному корпусу и отсоединения ее от него. Данные отдельные конструкции обеспечивают пользователю возможность, например, независимо размещать первый и второй чувствительные элементы, например, обеспечивая возможность использования одного набора с корпусами различных ингаляторов. Такие же вышеописанные способы присоединения к корпусу ингалятора применимы к данным отдельным конструкциям.

Первый и второй чувствительные элементы могут быть выбраны из группы, состоящей из: микрофонов, тензодатчиков, пьезоэлементов, акселерометров, датчиков изгиба, емкостных датчиков, магнитных датчиков, датчиков смещения и оптических датчиков. В частности, два чувствительных элемента являются чувствительными элементами одного типа, предпочтительно, идентичными чувствительными элементами.

Предпочтительно, корпус выполнен с возможностью приема емкости с пропеллентом в отверстии, таком как впускное воздушное отверстие.

Следует понимать, что могут использоваться дополнительные чувствительные элементы в дополнение к первому и второму чувствительным элементам. Например, вместе могут использоваться три, четыре или даже более разнесенных друг от друга чувствительных элементов, например, микрофонов, для предоставления дополнительной информации, которая может в результате привести к большему уменьшению фонового шума, предоставляя, таким образом, данные об объемном расходе с большей точностью.

Алгоритм может быть предназначен для выработки характеристики потока в ответ на ограниченный диапазон частот сигналов от первого и второго чувствительных элементов. В частности, такой как ограниченный диапазон частот от 2 до 7 кГц, такой как от 2 до 5 кГц, такой как от 3 до 7 кГц, от 4 до 7 кГц, или от 3 до 6 кГц, поскольку было обнаружено, что уровень звука или вибраций в данном ограниченном диапазоне частот предназначен для обеспечения хорошей корреляции скорости потока в прочном канале. В частности, было обнаружено, что диапазон частот от 3 кГц до 6 кГц достаточен для обеспечения возможности достоверного определения характеристики объемного расхода по меньшей мере в диапазоне от 25 до 60 литров в минуту, но в целом в пределах объемного расхода от 15 до 120 литров в минуту. Таким образом, алгоритм может включать полосовую фильтрацию сигналов с первого и второго чувствительных элементов для получения сигнала с ограниченной полосой, например, с ограниченными частотами от 3 кГц до 6 кГц, перед определением характеристики потока.

Кроме того, указанный алгоритм включает этап алгоритма подавления шума для подавления нежелательного фонового шума за счет использования разницы в звуке или вибрациях, обнаруженных первым и вторым чувствительными элементами. В частности, данный этап алгоритма подавления шума может включать применение этапа адаптивного формирования луча к выходным данным первого и второго чувствительных элементов, причем этап адаптивного формирования луча предназначен для выработки первых выходных данных, отображающих первый сигнал подавленного шума. Для получения дополнительной информации см., например, EP 1290912 (компании «Philips Electronics N.V.») или статью «Adaptive switching circuits,» авторов B. Widrow и M.E. Hoff Jr. в IRE WESCON Conv.Rec., 1960 г., том часть 4, стр. 96-104, ISBN 0-13-605718-7. Может быть применен дополнительный этап подавления шума, включающий спектральное вычитание, в ответ на выходные данные с указанного этапа адаптивного формирования луча, см., например, статью «Suppression of Acoustic Noise in Speech using Spectral Subtraction,» автора S.F. Boll, IEEE Trans. Acoustics, Speech and Signal Processing, том 27, стр. 113-120, апрель 1979 г.

Указанный алгоритм может включать вычисление уровня звука или вибраций в ответ на выходные данные с указанного алгоритма подавления шума, т.е. на основе сигнала, в котором уменьшено влияние фонового шума, и преобразование указанного уровня звука или вибраций в указанную характеристику потока, например, скорость потока. Например, средняя скорость потока во время периода вдоха может быть вычислена в ответ на обнаруженный фоновый подавленный сигнал. Например, ряды уровней звука и вибрации могут быть конвертированы в ряды уровней скорости потока, например, с использованием таблицы преобразования, определенной для конкретного устройства ингалятора, и в ответ на это может быть вычислена средняя скорость потока.

Процессор может быть предоставлен в отдельном блоке, выполненном с возможностью приема первых и вторых данных в форме цифрового или аналогового сигнала, предоставленного посредством проводного или беспроводного соединения с первым и вторым чувствительными элементами. В качестве альтернативы, процессор может быть присоединен или встроен в дополнительную конструкцию, выполненную с возможностью присоединения/отсоединения от корпуса ингалятора пользователем без использования инструментов. Первый и второй чувствительные элементы могут быть предоставлены в одном отдельном блоке с зажимными средствами или клеящими средствами, выполненными с возможностью присоединения или отсоединения пользователем от корпуса ингалятора, позволяя пользователю, таким образом, использовать, например, различные корпусы ингалятора только с одним набором чувствительных элементов и процессором. В частности, блок процессора может представлять собой смартфон или компьютер, соединенный с первым и вторым чувствительными элементами с помощью беспроводного соединения (например, технологии Bluetooth) или проводного соединения и т.д., причем процессор в смартфоне или компьютере снабжен программным приложением, предназначенным для выполнения указанного алгоритма. В других вариантах реализации, процессор предоставлен вместе с чувствительными элементами в одном блоке, работающем от аккумуляторной батареи, выполненном с возможностью присоединения к корпусу ингалятора.

Второе положение может быть выбрано так, чтобы находиться на меньшем расстоянии от выпускного воздушного отверстия, чем первое положение, обеспечивая, таким образом, близость одного чувствительного элемента к впускному отверстию и близость другого чувствительного элемента к выпускному отверстию, что помогает при идентификации событий подготовки и выпуска.

Указанный алгоритм может включать этап классификации событий, предназначенный для анализа звука или вибраций, обнаруженных первым и вторым чувствительными элементами, для обеспечения возможности идентификации по меньшей мере одного из: события подготовки и события выпуска.

Указанный этап классификации событий может быть предназначен для анализа отличий в обнаруженном звуке или вибрациях с первого и второго чувствительных элементов для разграничения двух событий, например, события подготовки и события выпуска.

В одном варианте реализации система содержит ингалятор для выдачи аэрозоля или сухого порошка, при этом ингалятор содержит корпус, имеющий впускное воздушное отверстие и выпускное воздушное отверстие, между которыми образован проточный канал, первый чувствительный элемент, размещенный в первом положении наружной поверхности корпуса, а также второй чувствительный элемент, размещенный во втором положении наружной поверхности корпуса, причем первое и второе положения разнесены друг от друга, при этом первое положение выбрано так, чтобы находиться на меньшем расстоянии от впускного воздушного отверстия, чем второе положение, и при этом второе положение выбрано так, чтобы находиться на меньшем расстоянии от выпускного воздушного отверстия, чем первое положение, и причем первый и второй чувствительные элементы выполнены с возможностью обнаружения звука или вибраций, исходящих из потока в прочном канале, такого как поток, представляющий собой воздушный поток (в частности смесь окружающего воздуха с одним из: аэрозоля и сухого порошка), и процессор, выполненный с возможностью обработки выходных сигналов от первого и второго чувствительных элементов в соответствии с алгоритмом для выработки характеристики потока в прочном канале, причем указанный алгоритм включает этап классифицикации событий, предназначенный для анализа звука или вибраций, обнаруженных первым и вторым чувствительными элементами, для обеспечения возможности идентификации по меньшей мере одного из: события подготовки, события выпуска, и причем указанный этап классификации событий предназначен для анализа отличий в обнаруженном звуке или вибрациях с первого и второго чувствительных элементов для разграничения событий подготовки и выпуска.

Согласно второму аспекту изобретения предусмотрен способ оценки потока в ингаляторе, причем ингалятор содержит корпус, определяющий прочный канал между впускным воздушным отверстием и выпускным воздушным отверстием, при этом способ включает прием первых данных, отображающих звук или вибрации, обнаруженные первым чувствительным элементом в первом положении наружной поверхности корпуса, и при этом первое положение выбрано так, чтобы находиться на меньшем расстоянии от впускного воздушного отверстия, чем второе положение, и прием вторых данных, отображающих звук и вибрации, обнаруженные вторым чувствительным элементом во втором положении наружной поверхности корпуса, при этом первое и второе положения разнесены друг от друга, и вычисление характеристики потока в прочном канале путем обработки в процессоре первых и вторых данных в соответствии с алгоритмом, идентификацию по меньшей мере одного события.

Указанный алгоритм может быть предназначен для вычисления характеристики потока путем обработки ограниченного диапазона частот первых и вторых данных, такого как ограниченный диапазон частот, содержащий диапазон частот от 2 кГц до 5 кГц, такого как содержащий диапазон частот от 3 кГц до 6 кГц. В частности, было обнаружено, что диапазона частот от 3 кГц до 6 кГц достаточно для обеспечения возможности достоверного определения характеристики объемного расхода по меньшей мере в диапазоне от 25 до 60 литров в минуту, а в целом в пределах объемного расхода от 15 до 120 литров в минуту. Таким образом, способ может включать фильтрацию первых и вторых данных до ограниченного диапазона частот, например, от 3 кГц до 6 кГц, перед осуществлением дальнейшей обработки.

Алгоритм может включать этап алгоритма подавления шума для подавления нежелательного фонового шума, улавливаемого первым и вторым чувствительными элементами. В частности, указанный этап алгоритма подавления шума может включать применение этапа адаптивного формирования луча к первым и вторым данным, причем этап адаптивного формирования луча предназначен для выработки первых выходных данных, отображающих первый сигнал подавленного шума, и вторых выходных данных, отображающих сигнал фонового шума. Кроме того, способ может включать вычитание адаптивно отфильтрованной версии указанных вторых выходных данных, отображающих сигнал фонового шума, из первых выходных данных, отображающих первый сигнал фонового шума, и применение спектрального вычитания к полученному сигналу для получения дополнительного подавления фонового шума.

Алгоритм может включать этап классификации событий, предназначенный для анализа звука или вибраций, обнаруженных первым и вторым чувствительными элементами, для обеспечения возможности идентификации каждого из: события подготовки, события выпуска и события вдоха. Например, этим обеспечивается оценка относительного времени между этими событиями, которое является ключевым параметром для правильного использования ингалятора.

В одном варианте реализации способ включает прием первых данных, отображающих звук или вибрации, обнаруженные первым чувствительным элементом в первом положении наружной поверхности корпуса, и при этом первое положение выбрано так, чтобы находиться на меньшем расстоянии от впускного воздушного отверстия, чем второе положение, и второе положение выбрано так, чтобы находиться на меньшем расстоянии от выпускного воздушного отверстия, чем первое положение, прием вторых данных, отображающих звук или вибрации, обнаруженные вторым чувствительным элементом во втором положении наружной поверхности корпуса, причем первое и второе положения разнесены друг от друга, и вычисление характеристики потока в прочном канале путем обработки в процессоре первых и вторых данных в соответствии с алгоритмом, идентификацию по меньшей мере одного из: события подготовки, события выпуска, и анализ отличий в обнаруженном звуке или вибрациях от первого и второго чувствительных элементов для разграничения событий подготовки и выпуска.

Согласно третьему аспекту изобретения предусмотрен исполняемый на компьютере программный код, выполненный для реализации способа, согласно второму аспекту, при исполнении в процессоре. Таким образом, исполняемый на компьютере программный код способен выполнять этапы способа, согласно второму аспекту, который может быть реализован в программном обеспечении, например, в качестве дополнения или модификации существующего программного обеспечения в устройстве для воздухообмена. В частности, исполняемый на компьютере программный код может присутствовать на энергонезависимом, или, иными словами, не имеющем временного характера (non-transitory) машиночитаемом носителе данных, или он может быть загружен в память системы процессора, предназначенного для исполнения программного кода.

Следует понимать, что те же преимущества и варианты реализации первого аспекта применимы также и ко второму и третьему аспектам. В целом, первый, второй и третий аспекты могут быть скомбинированы и объединены любым способом, возможным в пределах объема настоящего изобретения. Эти и другие аспекты данного изобретения станут понятными после изучения вариантов реализации, описанных ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Варианты реализации настоящего изобретения будут описаны только лишь в качестве примера со ссылкой на чертежи, на которых:

Фиг. 1 показывает блок-схему варианта реализации системы ингалятора,

Фиг. 2 показывает клинические параметры для правильного использования ДИ,

Фиг. 3 показывает фотоснимок прототипа ингалятора с двумя микрофонами,

Фиг. 4 показывает пример измеренного звука и потока, соответственно,

Фиг. 5 показывает пример зависимости между измеренным потоком и звуком,

Фиг. 6 показывает примеры характеристики звука для событий выпуска и подготовки,

Фиг. 7 показывает схему обработки сигнала для снижения фонового шума с двух чувствительных элементов,

Фиг. 8 показывает пример сигналов звука для события подготовки,

Фиг. 9 показывает пример сигналов звука для события выпуска,

Фиг. 10 показывает пример сигналов звука для события вдоха,

Фиг. 11 показывает пример сигналов звука, записанных для последовательности подготовки, выпуска и вдоха, «забитой» сильным шумом разговоров,

Фиг. 12 показывает версию сигналов звука по Фиг. 11 со сниженным шумом,

Фиг. 13 показывает определение пороговой величины и обнаружение времени начала/окончания, применяемых к сигналу по Фиг. 12,

Фиг. 14 показывает примеры звука, уловленного для события подготовки: спектральные плотности мощности двух сигналов с микрофонов и их отличие,

Фиг. 15 показывает примеры звука, уловленного для события выпуска: спектральные плотности мощности двух сигналов с микрофонов и их отличие,

Фиг. 16 и 17 показывают спектральный центроид и спектральную ширину полосы, соответственно, вычисленный для примера звука по Фиг. 12,

Фиг. 18 показывает этапы варианта реализации способа.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1 показывает блок-схему основных частей варианта реализации системы ингалятора, содержащей ингалятор ДИ, два чувствительных элемента S1, S2, и блок, содержащий процессор P, выполненный с возможностью исполнения алгоритма с первым А1 и вторым А2 этапами алгоритма, что в результате приводит к выводу объемного расхода FR, например, среднего вдыхаемого потока во время вдоха. Следует понимать, что процессор P также может исполнять этап алгоритма (не показан), который сортирует обнаруженные события на: подготовку, выпуск и вдох.

Ингалятор содержит корпус Н, например пластмассовый корпус, внутри которого между впускным воздушным отверстием A_I в верхней части и выпускным воздушным отверстием A_O в нижней части образован проточный канал FP. Корпус H также содержит выдачное средство DP для выдачи дозы аэрозоля или порошка в прочный канал и, предпочтительно, отверстие, образующее впускное воздушное отверстие A_I, выполнено с возможностью приема емкости с пропеллентом. Пользователь вдыхает лекарственный препарат через выпускное воздушное отверстие A_O, которое может быть сформировано в виде мундштука.

Два чувствительных элемента S1, S2, предпочтительно выполненные в виде небольших микрофонов, расположены на наружной поверхности корпуса H разнесенными друг от друга (между центрами) на расстояние d с целью улавливания звука, возникающего в результате протекания воздуха в канале FP потока, обеспечивая, таким образом, возможность определения количественной характеристики потока в канале FP потока во время процедуры вдоха. Первый чувствительный элемент S1 расположен вблизи части корпуса Н с впускным воздушным отверстием A_I, а второй чувствительный элемент S2 расположен вблизи части корпуса Н с выпускным воздушным отверстием A_O. Предпочтительное расстояние d составляет по меньшей мере 1 см, например по меньшей мере 2 см, для обеспечения улавливания двумя микрофонами S1, S2 различных сигналов звука из шума в канале FP потока, т.е. за счет расположения за пределами и вблизи двух различных частей канала FP потока, но по-прежнему таким образом, что они по существу улавливают один и тот же фоновый шум. Для того чтобы это обеспечить, два микрофона S1, S2 предпочтительно выполнены обращенными в одном и том же направлении или расположенными на одной и той же стороне корпуса Н, для обеспечения одинакового влияния на них корпуса Н, образующего акустический экран. В зависимости от чувствительных элементов S1, S2, они могут быть присоединены, например съемным образом, к наружной поверхности корпуса Н или друг за другом, или устанавливаться на одной общей конструкции для фиксирования относительного расстояния d. Однако, в качестве альтернативы, чувствительные элементы S1, S2 могут быть прикреплены к корпусу Н без возможности отсоединения, например расположены в специально приспособленных конструкциях в форме монолитного тела на наружной части корпуса Н или на этих конструкциях.

Блок процессора, например смартфон, снабженный программным приложением, обеспечивающим возможность исполнения первого этапа А1 алгоритма, способного принимать данные, отображающие сигналы звука или вибрации, улавливаемые соответствующими первым и вторым чувствительными элементами S1, S2, проводным или беспроводным способом. Первый этап А1 алгоритма применяет алгоритм подавления шума для подавления фонового шума, захватываемого чувствительными элементами S1, S2, используя разницу между уловленными сигналами звука или вибрации с двух чувствительных элементов S1, S2. Подробности в отношении некоторых возможных реализаций А1 представлены далее. Выходные данные с первого этапа А1 алгоритма представляют собой уровень S_L звука или ряд уровней звука, измеренных во время процедуры вдоха, в которых фоновый шум был подавлен. Первый этап алгоритма может содержать этап алгоритма, предназначенный для обнаружения начала и окончания событий, относящихся к процедуре вдоха, в ответ на входные данные с двух чувствительных элементов S1, S2 для обеспечения возможности автоматического определения набора данных, к которым необходимо применить второй этап А2 алгоритма.

На в