自适应性产生不同粒径的药剂气胶的雾化器与雾化方法

技术领域

本发明有关于用于产生药剂气胶的雾化器与雾化方法，且特别是有关于一种依照患者的身体状态、使用药剂或其他因子来自适应性产生不同粒径的药剂气胶的雾化器与雾化方法。

背景技术

药剂气胶是一种带有药物微粒的雾化液体，而这个药剂气胶可以进入到人体的上呼吸道、下呼吸道与肺部，被上呼吸道、下呼吸道与肺部所吸收，以进一步通过药物微粒对特定疾病进行治疗。然而，上呼吸道、下呼吸道与肺部的各部分所能吸收的药剂气胶的粒径并不相同，通常药剂气胶的粒径以空气动力质量中位直径(mass medium aerodynamicdiameter，简称为MMAD)来表示。

举例来说，上呼吸道(例如，鼻子、喉咙、气管)可以吸收的药剂气胶的气动力质量中位直径大概是5至50微米(μm)，甚至大于50微米；下呼吸道可以吸收的药剂气胶的气动力质量中位直径大概是2至5微米；肺泡区域可以吸收的药剂气胶的气动力质量中位直径大概是1至3微米；以及肺部的薄壁组织可以吸收的药剂气胶的气动力质量中位直径大概是小于0.1微米。

针对不同征状的患者，有需要将药物微粒送到患者的不同组织，然而，目前雾化器仅能产生特定粒径的药剂气胶，故有需要使用多台产生不同粒径的药剂气胶的雾化器，才能满足各种治疗需求。另外一方面，患者之间仍然有体质差异，因此，同样针对同一组织的药剂气胶仍可能要有粒径差异，才能满足精准治疗的目的，又或者，可能因为药剂不同，药剂气胶的粒径也必须有差异，才能让患者吸收。

举例来说，同样针对喉咙发炎的治疗，A患者的喉咙可以有效地吸收40微米的药剂气胶，但B患者却只能有效地吸收45微米的药剂气胶。在举例来说，同样针对肺泡区域感染的治疗，C药剂的2微米的药剂气胶可以被A患者的肺泡区域有效吸收，但D药剂的3微米的药剂气胶才可以被A患者的肺泡区域有效吸收。简单地说，目前有需要提供一种依照患者的身体状态、使用药剂或其他因子来自适应性产生不同粒径的药剂气胶的雾化器与雾化方法。

发明内容

发明的主要目的即在于提供一种能够依照患者的身体状态、使用药剂或其他因子来自适应性产生不同粒径的药剂气胶的雾化器与雾化方法。针对不同患者的身体状态、针对不同疾病、针对不同药剂、针对不同湿度或温度等因子，本发明实施例的雾化器与雾化方法会产生动态地产生不同粒径大小的药剂气胶，借此达到精准治疗的目的。

本发明实施例提供一种自适应性产生不同粒径的药剂气胶的雾化器，且雾化器包括感测器模组、波形样式决定模组、高频震荡电路、信号调变模组、压电装置与多孔筛网。感测器模组用于感测患者的身体状态，其中身体状态包括呼吸状态。波形样式决定模组电性连接感测器模组，并用于根据身体状态产生调变控制信号。高频震荡电路用于提供高频震荡信号。信号调变模组电性连接波形样式决定模组与高频震荡电路，并用于使用调变控制信号对高频震荡信号进行调变，以产生震动信号。压电装置电性连接信号调变模组，并用于根据震动信号产生震动。多孔筛网物理连接压电装置，并用于根据压电装置的震动，挤压药剂液体通过多孔筛网的多个孔洞以产生对应于调变控制信号的粒径的多个药剂气胶。

根据本发明的实施例，雾化器更包括资料传输界面。资料传输界面电性连接波形样式决定模组，并用于获取辅助资讯，其中信号调变模组根据辅助资讯与身体状态产生调变控制信号，其中辅助资讯包括药剂类型与疾病类型的至少一项，以及身体状态更包括患者的脸部表情、心跳、心律、血压、血糖与体温的至少一项。

根据本发明的实施例，雾化器更包括手动开关。手动开关电性连接波形样式决定模组，用于根据患者或操作者对手动开关的操作产生切换信号，其中波形样式决定模组更根据切换信号产生调变控制信号。

根据本发明的实施例，雾化器更包括交流/直流转换装置与功率放大装置。交流/直流转换装置电性连接高频震荡电路，并用于将交流输入电压转换为直流输入电压，以提供高频震荡电路产生对应直流输入电压的频率的高频震荡信号。功率放大装置电性连接于压电装置与信号调变模组之间，用于对震动信号进行放大后，输出放大后的震动信号给压电装置。

根据本发明的实施例，波形样式决定模组包括信号处理模组、核心计算模组与调变控制信号产生模组。信号处理模组电性连接感测器模组，并用于对身体状态的感测信号进行杂讯滤波处理。核心计算模组电性连接信号处理模组，并用于根据杂讯滤波处理后的感测信号计算出波形样式。调变控制信号产生模组电性连接核心计算模组与信号调变模组，并根据计算出的波形样式产生调变控制信号。

根据本发明的实施例，核心计算模组包括基于类神经网路的分类器，以根据杂讯滤波处理后的感测信号计算出波形样式。

根据本发明的实施例，感测器模组包括麦克风模组。

根据本发明的实施例，雾化器更包括液体容器与喷嘴。液体容器用于容置药剂液体。喷嘴设置于液体容器的外表面上，并对应于多个孔洞设置，以喷出多个药剂气胶。

根据本发明的实施例，信号调变模组包括混波器与滤波模组。混波器电性连接高频震荡电路与波形样式决定模组，并用于对调变控制信号与高频震荡信号进行混波，以产生混波信号。滤波模组电性连接混波器与压电装置，用于对混波信号进行中频滤波处理，以产生震动信号。

根据本发明的实施例，调变控制信号为方波、三角波与弦波之一或其组合。

本发明实施例提供一种自适应性产生不同粒径的药剂气胶的雾化方法，且此雾化方法包括以下步骤。使用感测器模组感测患者的身体状态，其中身体状态包括呼吸状态；使用波形样式决定模组根据身体状态产生调变控制信号；使用高频震荡电路提供高频震荡信号；使用信号调变模组以调变控制信号对高频震荡信号进行调变，以产生震动信号；以及使用压电装置根据震动信号产生震动以使多孔筛网挤压药剂液体通过多孔筛网的多个孔洞以产生对应于调变控制信号的粒径的多个药剂气胶。

综合以上所述，本发明实施例提供一种雾化器与雾化方法，此雾化器与雾化方法会获取各种因子，并据此调整高频震荡信号的波形样式，以产生可以让患者的特定组织可以有效吸收药剂微粒的药剂气胶，借此达到精准治疗的目的。

附图说明

图1是本发明实施例的雾化器的使用示意图。

图2是本发明实施例的雾化器的功能方块示意图。

图3是本发明实施例的波形样式决定模组的功能方块示意图。

图4是本发明实施例的压电装置与多孔筛网产生药剂气胶的示意图。

图5是本发明实施例的雾化方法的流程示意图。

图号说明：

10：雾化器

11：喷嘴

12：感测器模组

13：波形样式决定模组

131：信号处理模组

132：核心计算模组

133：调变控制信号产生模组

14：信号调变模组

15：高频震荡电路

16：交流/直流转换装置

17：功率放大装置

18：压电装置

19：多孔筛网

191：孔洞

20：药剂气胶

30：患者

31：肺部

40：药剂液体

CT：液体容器

DI：资料传输界面

S51～S54：步骤

P：手动开关。

具体实施方式

使用药剂气胶来对患者进行治疗，必须要考量到多个因子，以产生一个或多个不同粒径的药剂气胶来对患者治疗，也就是必须自适应性产生不同粒径的药剂气胶才能有效地达到精准治疗的目的。因此，本发明提供一种雾化器与雾化方法，此雾化器与雾化方法会获取各种因子(例如，通过麦克风获取患者的呼吸状态与通过无线通讯界面获取患者使用的药剂类型)，并据此调整高频震荡信号的波形样式(例如，产生调变控制信号对做为载波的高频震荡信号进行强度、频率或相位的调变来产生送给压电装置的震动信号)，以产生可以让患者的特定组织可以有效吸收药剂微粒的药剂气胶。

请参照图1，图1是本发明实施例的雾化器的使用示意图。自适应性产生不同粒径的药剂气胶20的雾化器10会考量到多个因子，以产生一个或多个不同粒径的药剂气胶20来对患者30治疗。通常上述需要考量的多个因子可以通过雾化器10的感测器模组12感测获得，或是通过其他方式来获取，例如无线或有线连接其他辅助资讯来源，以获得辅助资讯作为考量的因子。另外，雾化器10的喷嘴11(设置于雾化器10的液体容器CT的外表面上，液体容器CT请见图2)可以将雾化器10产生药剂气胶20喷出至患者30的上呼吸道，以让患者30吸入药剂气胶20，并让上呼吸道或下呼吸道，例如患者30的肺部31的组织吸收药剂气胶20中的药剂微粒，从而对患者30进行特定且精准的治疗。

进一步，雾化器10可以是根据至少一个因子来动态地于不同时间产生不同粒径的多个药剂气胶20，也可能是在同一个时间产生多个不同粒径的多个药剂气胶20，又在另一个时间产生多个不同粒径的多个药剂气胶20，且两个时间的多个药剂气胶20的粒径分布情况并不相同，例如，第一个时间产生50％的A粒径的药剂气胶20与50％的B粒径的药剂气胶20，以及第二时间产生25％的A粒径的药剂气胶20、25％的B粒径的药剂气胶20与50％的C粒径的药剂气胶20。上述药剂气胶20的粒径可以是指空气动力质量中位直径，但本发明不以此为限制，在其他实施例中，粒径也可能是指空气动力质量均值直径。

请接着参照图2，图2是本发明实施例的雾化器的功能方块示意图。雾化器10除了包括图1的感测器模组12与喷嘴11之外，雾化器10更包括波形样式决定模组13、资料传输界面DI、高频震荡电路15、交流/直流转换装置16、功率放大装置17、信号调变模组14、压电装置18、液体容器CT与多孔筛网19(绘示于图3，未绘于图2)。波形样式决定模组13电性连接感测器模组12，资料传输界面DI电性连接波形样式决定模组13，信号调变模组14电性连接波形样式决定模组13与高频震荡电路15，交流/直流转换装置16电性连接高频震荡电路15，以及压电装置18通过功率放大装置17电性连接信号调变模组14。多孔筛网19物理连接压电装置18，以及多孔筛网19与压电装置18设置于液体容器CT之内。

感测器模组12用于感测患者的身体状态，其中身体状态包括呼吸状态。感测器模组12例如可以是麦克风模组，但本发明不以此为限制，通过麦克风模组感测患者呼吸的声音，便能获取患者的身体状态。感测器模组12更可以包括其他类型的感测器以感测患者的脸部表情、心跳、心律、血压、血糖与体温与使用者所处环境的温度与温度的至少一项，且对应地，感测器模组12更可以包括摄影装置、心跳计、心律计、血压计、血糖计、体温计、湿度计与环境温度感测计的至少一个。资料传输界面DI用于获取辅助资讯，且辅助资讯包括药剂类型与疾病类型的至少一项，其中资料传输界面DI可以是有线或无线通讯模组，其本身信号连接外部的辅助资讯来源。

波形样式决定模组13用于根据身体状态与辅助资讯产生调变控制信号，也就是，依据各种可以考量的因子，来决定应该产生何种粒径的药剂气胶或者决定产生何种粒径分布的药剂气胶，简单地说，波形样式决定模组13依靠着各类数据(甚至是大数据)来决定应该如何产生特定波形样式的震动信号给压电装置18，使压电装置18震动，从而产生相应的粒径(例如，在0.1微米与10微米之间变化)或粒径分布的药剂气胶，以精准地对患者进行治疗。调变控制信号可以为方波、三角波与弦波之一或其组合(即任意波形)，且通常是低频率信号，例如0.05赫兹至10赫兹的低频率信号，但本发明不以此为限制。在其中一个实施例中，资料传输界面DI可以移除，且波形样式决定模组13仅根据身体状态产生调变控制信号。

交流/直流转换装置16用于将交流输入电压转换为直流输入电压，以提供高频震荡电路15产生对应直流输入电压的频率的高频震荡信号，例如100千赫兹的弦波信号。交流/直流转换装置16可以是各类型的桥式整流电路，且本发明不以此为限制。另外，在其他实施例中，可以是直接输入直流输入电压，而将交流/直流转换装置16移除。

信号调变模组14用于使用调变控制信号对高频震荡信号进行调变，以产生震动信号给压电装置18。在其中一个实施例中，信号调变模组14可以是一个电子开关，根据调变控制信号是否让高频震荡信号，以产生震动信号。在其中另一个实施例中，信号调变模组14包括混波器与滤波模组。混波器电性连接高频震荡电路15与波形样式决定模组13，以及滤波模组电性连接混波器与通过功率放大装置17电性连接压电装置18。混波器用于对调变控制信号与高频震荡信号进行混波，以产生混波信号。滤波模组用于对混波信号进行中频滤波处理，以产生震动信号。信号调变模组14进行调变的方式有许多种方式，虽然上述调变方式是以强度调变为例进行说明，但调变方式可以是强度调变、相位调变与频率调变的其中之一或其组合，且本发明不以此为限制。

功率放大装置17用于对震动信号进行放大后，输出放大后的震动信号给压电装置18。在其中一个实施例中，若震动信号受到杂讯影响不大且震动信号的功率足够使压电装置18震动，则可以选择移除功率放大装置17。功率放大装置17可以例如是低杂讯放大器(low noise amplifier)或着其他类型的放大器，且本发明不以此为限制。

另外，请继续同时参照图1与图2，雾化器10更可以设置有手动开关P。手动开关P电性连接波形样式决定模组13，并设于雾化器10外壳的表面，且用于根据患者30或操作者(例如，护理师或医师)对手动开关P的操作(例如，按压一下、长按压数秒、快速按压数下等)产生切换信号，其中波形样式决定模组13更根据切换信号产生调变控制信号。如此，雾化器10除了可自动地根据患者30的身体状态变化药剂气胶20的粒径之外，也可以是通过对手动开关P的操作来手动地变化药剂气胶20的粒径。较佳地，在本发明实施例中，切换信号的优先顺序大于身体状态，也就是雾化器10在收到切换信号时，不考虑患者30的身体状态，而是以切换信号来决定药剂气胶20的粒径，然而，本发明并不以此为限制。

请同时参照图2与图4，液体容器CT用于容置药剂液体40。压电装置18例如包括多个压电片，多孔筛网19设置于任两个相邻的压电片。压电装置18用于根据震动信号产生震动。多孔筛网19用于根据压电装置18的震动，挤压药剂液体40通过多孔筛网19的多个孔洞191以产生对应于调变控制信号的粒径的多个药剂气胶20。另外，图1的喷嘴11设置于液体容器CT的外表面上，并对应于多个孔洞191设置，以喷出多个药剂气胶20。

在此请注意，若假设使用的调变控制信号为方波信号，信号调变模组14以电子开关实现，以及高频震荡信号为100千赫兹的弦波信号，则当方波信号为逻辑高准位与逻辑低准位的时间长度皆为1.5秒时，产生出来的药剂气胶的空气动力质量中位直径为3.5微米。另外，当方波信号为逻辑高准位与逻辑低准位的时间长度皆为1.5秒与3.0秒时，产生出来的药剂气胶的空气动力质量中位直径为1.85微米。简单地说，考量各种因子找出适合患者的特定组织能够吸收的药剂气胶的粒径所对应的调变控制信号，便能够达到精准治疗的目的。

请接着参照图3，图3是本发明实施例的波形样式决定模组的功能方块示意图。在本发明其中一个实施例中，波形样式决定模组13包括信号处理模组131、核心计算模组132与调变控制信号产生模组133。信号处理模组131电性连接感测器模组12，核心计算模组132电性连接信号处理模组131，以及调变控制信号产生模组133电性连接核心计算模组132与信号调变模组14。

信号处理模组131用于对身体状态的感测信号进行杂讯滤波处理，且在其中一个实施例中，信号处理模组131可以是非必要元件。核心计算模组132用于根据杂讯滤波处理后的感测信号计算出波形样式，波形样式对应于预定的药剂气胶的粒径或粒径分布。调变控制信号产生模组133根据计算出的波形样式产生调变控制信号。在本发明实施例中，核心计算模组132包括基于类神经网路的分类器，以根据杂讯滤波处理后的感测信号计算出波形样式。在其他实施例中，核心计算模组132可以是其他类型的分类器或执行其他特定演算法的核心计算模组。

请同时参照图2、图4与图5，图5是本发明实施例的雾化方法的流程示意图。自适应性产生不同粒径的药剂气胶的雾化方法包括步骤S51至S54。在步骤S51中，使用感测器模组12感测患者的身体状态，其中身体状态包括呼吸状态。在步骤S52中，使用波形样式决定模组13根据身体状态产生调变控制信号。在其中一个实施例中，雾化方法更包括获取辅助资讯的步骤，以及步骤S52可以修改成根据身体状态与辅助资讯产生调变控制信号。

在步骤S53中，使用高频震荡电路15提供高频震荡信号，以及使用信号调变模组14以调变控制信号对高频震荡信号进行调变，以产生震动信号。在步骤S54中，使用压电装置18根据震动信号产生震动以使多孔筛网19挤压药剂液体40通过多孔筛网19的多个孔洞191以产生对应于调变控制信号的粒径的多个药剂气胶20。

综合以上所述，针对不同患者的身体状态、针对不同疾病、针对不同药剂、针对不同湿度或温度等因子，本发明实施例的雾化器与雾化方法会产生动态地产生不同粒径大小的药剂气胶，借此达到精准治疗的目的。