Результат интеллектуальной деятельности: НЕБУЛАЙЗЕР

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к небулайзеру, содержащему насадку и корпус, при этом, насадка приспособлена для распыления жидкости и разъемно соединена с корпусом для облегчения очистки насадки. Изобретение дополнительно относится к распылительной системе, содержащей небулайзер и персональный компьютер, которые связаны для обмена данными. Изобретение дополнительно относится к способу обнаружения вдыхаемого или выдыхаемого воздуха человека с использованием небулайзера и к способу обучения человека в процессе использования небулайзера.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Небулайзеры являются известными техническими устройствами. Сведения о небулайзере подателя настоящей заявки можно получить, например, на сайте http://ineb.respironics.com/. Небулайзер работает максимально эффективно и создает наименьшее загрязнение окружающей среды, когда данный небулайзер приводят в действие вдохом. В процессе работы после приведения в действие вдохом, аэрозоль доставляется только в течение вдоха и не доставляется в течение выдоха. Усовершенствованное исполнение дыхательно вызываемой доставки аэрозоля известно под названием адаптивной доставки аэрозоля (AAD), смотри, например, http://ineb.respironics.com/AAD.asp.

После использования, любое оставшееся лекарственное средство в небулайзере требуется удалить, и небулайзер необходимо хорошо очистить прежде, чем его снова можно использовать. Например, пациенты, страдающие кистозным фиброзом, чувствительны к инфекциям, и следует предотвращать любое загрязнение небулайзера. Данное требование означает, что все части, которые были в контакте с жидким лекарственным средством, и/или вдыхаемым или выдыхаемым воздухом, следует дезинфицировать с использованием, например, очистки водяным паром или выдерживания в этаноле.

Целью настоящего изобретения является создание небулайзера, который облегчает быструю и удовлетворительную очистку.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель достигается с помощью небулайзера по п.1 формулы изобретения. Небулайзер содержит съемную насадку для облегчения удобной дезинфекции насадки. Корпус не подвергают частой чистке, например очистке водяным паром, что увеличивает срок эксплуатации корпуса. При использовании сенсорного средства, содержащегося в насадке, вместо, например, использования датчика давления, содержащегося в корпусе и соединенного с отдельным каналом в воздушном канале, вдыхаемый и выдыхаемый воздух не контактирует с корпусом. Следовательно, только распылительное средство и воздушный канал, содержащиеся в насадке небулайзера, контактируют с жидкостью, распыленной жидкостью или вдыхаемым и выдыхаемым воздухом пользователем. Данное решение уменьшает число возможных источников загрязнения. Средство управления, содержащееся в корпусе, управляет распылением жидкости.

Насадка содержит камеру для лекарственного средства, которую можно наполнять жидкостью, например, раствором лекарственного средства. Источник вибрации, содержащийся в насадке, передает вибрации в жидкость таким образом, что жидкость эжектируется через отверстия сетки для образования мелких капель в воздушном канале.

Для очистки, насадку можно открывать для получения доступа к частям (например, распылительному средству), которые могут контактировать с вдыхаемым или выдыхаемым воздухом, жидкостью или распыленной жидкостью, например, к воздушному каналу, камере для лекарственного средства, источнику вибрации и сетке.

Насадка и корпус могут быть частями, которые соединены с использованием кабеля. Кабель обеспечивает передачу энергии или сигналов управления из корпуса в насадку, а также передачу сигналов из сенсорного средства (например, датчика расхода или датчика давления), расположенного в насадке, в средство управления, содержащееся в корпусе. Сигнал из сенсорного средства может быть аналоговым или цифровым сигналом. В данном варианте осуществления, насадку можно отделять от корпуса посредством отсоединения кабеля, например, только от насадки. Возможность отделения можно реализовать, например, с использованием штепсельно-розеточного соединения между кабелем и насадкой. В процессе использования, корпус со средством управления располагают, например, на столе, и кабель соединен с насадкой, которая удерживается пользователем. В данном варианте осуществления, источник энергии (например, батарейка) содержится в корпусе, в результате чего насадка имеет относительно небольшой вес.

В другом варианте осуществления небулайзера, насадка и части корпуса имеют форму и/или механическое устройство сопряжения для облегчения непосредственного соединения насадки с корпусом, чтобы формировать один блок, который удерживается пользователем. Когда насадка фиксируется к корпусу, между насадкой и корпусом устанавливается также электрическое соединение для создания возможности передачи энергии из корпуса в насадку и передачи сигнала из насадки в корпус.

В дополнительном варианте осуществления, распыление жидкости зависит от сигнала, полученного из сенсорного средства.

В дополнительном варианте осуществления, сенсорное средство содержит датчик давления. Давление в воздушном канале снижается в течение вдоха и повышается в течение выдоха. Следовательно, сигнал датчика давления можно использовать для различения между вдохом и выдохом.

В дополнительном варианте осуществления, сенсорное средство содержит датчик расхода. Датчик расхода регистрирует поток в воздушном канале. По сигналу датчика расхода можно различать вдох и выдох.

В еще одном дополнительном варианте осуществления небулайзера, датчик расхода является устройством датчика теплового потока, расположенным с возможностью обнаружения потока в воздушном канале, который создается воздухом, вдыхаемым и выдыхаемым пользователем. Поток создает температурный градиент по поверхности термоэлемента, который содержится в устройстве датчика расхода, и поток в воздушном канале обнаруживается по измерению температуры. Например, термоэлемент может содержать нагревательный элемент с двумя температурно-чувствительными элементами, расположенными с противоположных сторон нагревательного элемента и в одной плоскости, вдоль которой протекает поток, создаваемый вдыхаемым и выдыхаемым воздухом.

Устройство датчика теплового потока может содержать электрически управляемый термоэлемент со своей передней стороны, которая обращена к внутренней области воздушного канала. Вдыхаемый и выдыхаемый воздух создает поток по воздушному каналу, который протекает мимо термоэлемента и создает температурный градиент, который регистрируется устройством датчика теплового потока и преобразуется в сигнал, который используется средством управления распылением, которое содержится в корпусе.

В еще одном дополнительном варианте осуществления небулайзера, устройство датчика теплового потока или датчик давления встроен в стенку воздушного канала. По гигиеническим причинам устройство датчика теплового потока или датчик давления может быть встроен в стенку, с получением, тем самым, гладкой внутренней поверхности воздушного канала, который можно легко очищать. Например, стенка может иметь углубление такой формы, которая согласуется с размерами устройства датчика теплового потока или датчика давления.

Датчик давления может содержать кристалл интегральной схемы. В одном варианте осуществления, датчик давления является датчиком давления типа MEMS (микроэлектромеханической системы), способный обеспечивать сигнал, который зависит от абсолютного давления. Микроэлектромеханические системы относятся к интегральным схемам, созданным из механических элементов, датчиков, приводных элементов и электронных схем на общей кремниевой подложке с использованием последовательностей технологических операций создания интегральных схем (ИС) (например, технологий КМОП ИС, биполярных ИС или биполярных и КМОП (BICMOS) ИС). Датчик давления типа MEMS содержит конденсатор, в котором расстояние между пластинами зависит от давления в воздушном канале. Например, низкое давление вызывает увеличение расстояние и уменьшение емкости. Аналогично, высокое давление в канале вызывает уменьшение расстояния и увеличение емкости.

Устройство датчика теплового потока может содержать кристалл интегральной схемы, на котором интегрирован термоэлемент.

В варианте осуществления интегральной схемы, кристалл содержит сторону слоя компонентов, на которой расположен термоэлемент, и обратную сторону, на которой расположены контактные площадки для присоединения термоэлемента. Когда устройство датчика теплового потока расположено в углублении в стенке, сторона слоя компонентов кристалла обращена к внутренней области воздушного канала. При обеспечении доступности контактных площадок с обратной стороны кристалла интегральной схемы, пространство, необходимое для контактной площадки и любого соединения с ней, не влияет на поток вдыхаемого и выдыхаемого воздуха вдоль термоэлемента. Данное свойство повышает чувствительность и рабочие характеристики устройства датчика теплового потока.

В дополнительном варианте осуществления интегральной схемы, нагревательный элемент реализован в виде поликремниевого резистора, и температурно-чувствительные элементы реализованы в виде последовательности контактов металл-поликристаллический кремний. Для изготовления упомянутого нагревательного и температурно-чувствительного элемента требуется лишь ограниченное число технологических этапов, а характерный топологический размер применяемой литографической технологии может быть относительно большим.

В еще одном дополнительном варианте осуществления, упомянутый кристалл приклеен стороной слоя компонентов на тонкую стеклянную пластину. Толщину пластины выбирают из расчета получения низкого теплового сопротивления и обеспечения стойкости кристалла к механическим воздействиям. Контактные площадки на обратной стороне кристалла получают с использованием технологического этапа травления выбранных положений на подложке.

При использовании нагревательного элемента с расположенными по бокам термоэлементами, по одному с каждой стороны, можно измерять разность температур, создаваемую потоком. Знак (положительный или отрицательный) измеренной разности температур соответствует потоку. Следовательно, с помощью данного простого термоэлемента, вдыхаемый воздух можно отличить от выдыхаемого воздуха, что можно использовать для обеспечения адаптивной доставки аэрозоля (AAD).

В еще одном дополнительном варианте осуществления небулайзера, сетка разъемно соединена с камерой для лекарственного средства. Данное решение позволяет заменять сетку, а также просто опорожнять камеру для лекарственного средства после применения или во время чистки насадки. После частого использования, рабочие характеристики сетки могут ухудшаться, например, из-за того, что оставшийся налет закупоривает какую-то процентную часть множества мелких отверстий сетки.

Для предотвращения пролива, когда лишь небольшое количество жидкого лекарственного средства должно быть отобрано пользователем, камеру с лекарственным средством можно сформировать с расчетом, чтобы ее объем был небольшим. Небольшой объем можно обеспечить посредством расположения сетки вплотную к источнику вибрации с таким расчетом, чтобы они разделялись небольшим зазором. Однако, зазор должен оставаться достаточно большим, чтобы, в процессе использования, предоставлять источнику вибрации возможность вызывать стоячую волну в жидкости, наполняющей камеру для лекарственного средства. Для эффективной работы небулайзера, размер зазора, расстояние между сеткой и источником вибрации, должно быть, приблизительно, n×лямбда/2 [м], где лямбда = v/f, v означает скорость волны [м/с], вызванной вибрацией с частотой f [Гц], в жидком лекарственном средстве, и n означает целое число больше, чем 0. Для эффективной работы и с небольшой по объему камерой для лекарственного средства n выбирают в диапазоне от 1 до 3.

Когда насадку соединяют с корпусом, между ними устанавливается электрическое соединение для передачи энергии из корпуса в насадку и передачи сигнала из насадки в корпус. Данное электрическое соединение может быть реализовано металлическими элементами, которые контактируют между собой, когда насадку соединяют с корпусом. Однако частая очистка насадки может иметь следствием снижение качества контакта, например, вследствие окисления металла. Или водяной пар может попадать в насадку по очень малым каналам между металлом и пластиковым корпусом насадки. В дополнительном варианте осуществления небулайзера, электрическое соединение между корпусом и насадкой осуществляется связью по магнитному полю между насадкой и корпусом.

Насадка может содержать приемную катушку, соединенную с источником вибраций, и корпус может содержать передающую катушку, соединенную с источником переменного тока или переменного напряжения, при этом приемная и передающая катушки ориентированы с таким расчетом, чтобы, когда насадку прикрепляют к корпусу, приемная и передающая катушки устанавливали связь по магнитному полю. Переменный ток в передающей катушке наводит магнитное поле, которое, в свою очередь, наводит ток в приемной катушке, с обеспечением, тем самым, беспроводного питания насадки.

Для оптимизации связи по магнитному полю между насадкой и корпусом, можно применить сплит-трансформатор. Сплит-трансформатор содержит магнитопровод, который разделен на, по меньшей мере, две части. Первая часть содержится в насадке; вторая часть содержится в корпусе. Каждая из упомянутых двух частей магнитопровода содержит соответствующую обмотку. Когда насадку прикрепляют к корпусу, две части магнитопровода совмещаются, и сплит-трансформатор работает как трансформатор, имеющий магнитопровод с двумя воздушными зазорами.

В качества примера, каждая часть разделенного магнитопровода может иметь U-образную форму. Когда насадку прикрепляют к корпусу, плечи двух U-образных магнитопроводов обращены один к другому и содержит воздушный зазор между ними. Каждая из приемной и передающей катушек намотана на соответствующий им U-образный магнитопровод. Магнитопроводы другой, например, E-образной формы, также можно использовать для получения, например, двух парных обмоток на сплит-трансформаторе. Первая пара содержит первичную обмотку на первом E-образном магнитопроводе на передающей стороне в корпусе и вторичную обмотку на втором E-образном магнитопроводе на приемной стороне в насадке и может быть использована для передачи сигнала возбуждения и энергии для источника вибрации. Вторая пара, содержащая дополнительную первичную обмотку на первом E-образном магнитопроводе и дополнительную вторичную обмотку на втором E-образном магнитопроводе, может быть использована для передачи энергии для питания датчика расхода, который содержится в насадке, чтобы подавать мощность в схемы датчика расхода.

В насадке, приемная катушка может быть соединена с источником вибрации, который может быть, например, пьезоэлектрическим элементом. Число обмоток приемной и передающей катушек может различаться для получения предварительно заданного напряжения возбуждения для пьезоэлектрического элемента. В данном варианте осуществления, частота переменного тока соответствует частоте вибраций пьезоэлектрического элемента.

В дополнительном варианте осуществления, частоту переменного тока выбирают выше 1 МГц для получения небольших размеров сплит-трансформатора и узкого зазора, приблизительно, лямбда/2 [м] между сеткой и источником вибрации, чтобы получить небольшую по объему камеру для лекарственного средства.

Сигнал из датчика расхода может передаваться из насадки в корпус с помощью магнитного поля и/или оптической связи между насадкой и корпусом.

В еще одном дополнительном варианте осуществления, небулайзер содержит средство связи для обеспечения обмена данными с персональным компьютером (ПК), при этом ПК и небулайзер образуют совместно распылительную систему. Соединение между небулайзером и персональным компьютером может быть беспроводным или проводным, например, соединением по универсальной последовательной шине (USB). Данные потока, зависящие от сигнала из сенсорного средства, могут передаваться средством связи из небулайзера в ПК. Упомянутые данные потока можно использовать для обучения человека в процессе использования небулайзера. Например, небулайзер или ПК может выдавать команду человеку сделать вдох и/или выдох ртом, сопряженным с мундштуком небулайзера, чтобы вдыхаемый и/или выдыхаемый им воздух создавал поток по воздушному каналу. Запрограммированный алгоритм, исполняемый в ПК, интерпретирует полученные данные потока и выдает визуальную и/или звуковую информацию обратной связи человеку таким образом, чтобы человек обучался до того, как человек начнет использовать небулайзер с жидким лекарственным средством.

В дополнительном варианте осуществления, визуальная и/или звуковая информация обратной связи выдается самим небулайзером, и алгоритм, интерпретирующий сигнал из датчика расхода, реализован в процессоре, который содержится в корпусе небулайзера.

Изобретение дополнительно обеспечивает способ обнаружения воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого человеком, с использованием небулайзера. Способ содержит этап измерения потока в воздушном канале сенсорным средством в съемной насадке, при этом поток создается воздухом, вдыхаемым или выдыхаемым человеком. Во время дыхания, воздушный канал соединен с мундштуком во рту человека, создающего поток по воздушному каналу.

Предполагается возможность внесения любых дополнительных признаков, некоторые из которых подробно описаны в дальнейшем. Любые из дополнительных признаков можно объединять и сочетать с любым из аспектов, что должно быть очевидно специалистам в данной области техники. Специалистам в данной области техники будут очевидны другие преимущества, особенно, по сравнению с другими известными техническими устройствами. Предполагается возможность создания многочисленных изменений и модификаций, не выходящих за пределы объема притязаний формулы настоящего изобретения.

Следовательно, следует ясно понимать, что вариант осуществления настоящего изобретения служит только для пояснения и не предполагает ограничения объема настоящего изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Возможный способ осуществления настоящего изобретения поясняется ниже для примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - вариант осуществления небулайзера в соответствии с изобретением;

Фиг.2 - вариант осуществления воздушного канала;

Фиг.3 - вариант осуществления интегральной схемы;

Фиг.4 - воздушный канал с датчиком теплового потока;

Фиг.5 - дополнительный вариант осуществления небулайзера.

Представленные чертежи являются всего лишь схемами и не ограничивают изобретения. На чертежах, размеры некоторых элементов могут быть показаны слишком большими и вычерченными не в масштабе для пояснения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Описание настоящего изобретения приведено далее на примере конкретных вариантов осуществления и со ссылкой на некоторые чертежи, однако изобретение ограничено не упомянутыми конкретными вариантами осуществления, а только формулой изобретения.

На фиг.1 изображен небулайзер 10, содержащий насадку 20 и корпус 30, при этом насадка является съемной с корпуса для облегчения, например, очистки насадки водяным паром после использования. Корпус, содержащий средство 60, 62 управления можно ополаскивать для его очистки. Очистка водяным паром не обязательна, так как корпус не имеет непосредственного контакта с жидким лекарственным средством или вдыхаемым 5 или выдыхаемым 7 воздухом. Данное решение полезно с точки зрения предполагаемого срока эксплуатации корпуса, так как водяной пар может оказывать вредное воздействие на электронные схемы, например, средство управления, которые содержатся в корпусе. Насадка содержит камеру 40 для лекарственного средства, источник 44 вибрации, например, пьезоэлектрический элемент, сетку 42 и воздушный канал 50. Источник вибрации приводится в действие схемой 60 возбуждения для создания стоячей волны в жидкости. Жидкость может содержать, например, лекарственное средство, растворенное в воде, и называется также жидким лекарственным средством. Стоячая волна между источником вибрации и сеткой вызывает эжекцию капель в воздушный канал. Воздушный канал заканчивается с одной стороны мундштуком 70 и с другой стороны внешним портом 51, который находится в открытом контакте с атмосферным воздухом. Пользователь прикладывает мундштук 70 к своему рту и делает вдох 5 и выдох 7, с созданием потока по воздушному каналу. Вдох и выдох обнаруживаются сенсорным средством 52, зарегистрированный выходной сигнал подается в средство 60, 62 управления. Сигнал 54, показывающий вдох и выдох, используется средством управления для синхронизации схемы 60 возбуждения с дыханием таким образом, чтобы, например, в течение вдоха распыление жидкого лекарственного средства прерывалось. Для обеспечения возможности очистки, насадку можно открыть, например, по линии 43, чтобы предоставить доступ к внутренней области воздушного канала, а также к сетке 42. Сетку можно отсоединять от камеры для лекарственного средства, чтобы можно было очистить также внутреннюю область камеры для лекарственного средства. Дополнительное преимущество разъемно присоединяемой сетки состоит в том, что ее можно заменять, когда ее рабочие характеристики ухудшатся, например, из-за того, что предварительно заданная процентная часть множества мелких отверстий сетки закупорилась.

Когда насадку соединяют с корпусом, получают электрическое соединение между схемой 60 возбуждения пьезоэлектрического элемента и источником 44 вибрации и между датчиком 52 расхода и процессором 62. Процессор определяет частоту возбуждения и коэффициент заполнения сигнала 45 возбуждения, который подается схемой 60 возбуждения в источник 44 вибрации. Электрическое соединение можно реализовать соединением «штепсельно-розеточного» типа. Для долговечности и надежности, возможно, выгоднее обеспечить связь по магнитному полю, которая поясняется в дальнейшем. Процессор 62 и сенсорное средство 52 могут дополнительно иметь оптическую связь, которая не испытывает вредного воздействия возможных помех, вызываемых магнитным полем.

Распылительное средство, показанное на фиг.1, может содержать цилиндрическую по форме камеру 40 для лекарственного средства, содержащую разъемно присоединенную сетку с одной стороны и пьезоэлектрический элемент, приклеенный к упомянутой камере с другой стороны. В предпочтительном варианте, объем камеры для лекарственного средства является небольшим для предотвращения ситуации, в которой, при чистке насадки, требуется удалять относительно большое количество оставшегося лекарственного средства. Объем можно минимизировать уменьшением расстояния или зазора между сеткой и пьезоэлектрическим элементом. Однако, для получения стоячей волны между пьезоэлектрическим элементом и сеткой, расстояние не должно быть меньше, чем, приблизительно, λ/2 [м], где λ означает длину волны. Длина волны зависит от частоты вибрации и скорости распространения в лекарственном средстве. Для эффективной работы и уменьшения объема камеры для лекарственного средства, расстояние между сеткой и пьезоэлектрическим элементом составляет, приблизительно, λ/2 [м], λ [м] или 3λ/2 [м]. В дополнительном варианте осуществления распылительного средства, сетка 42 имеет вогнутую форму для улучшения дисперсии капельного облака в воздушном канале.

В настоящем изобретении, поток, создаваемый вдохом или выдохом пользователя, обнаруживается сенсорным средством 52, которое содержится в насадке 20 небулайзера. В дополнительном варианте осуществления, сенсорное средство 52 установлено так, чтобы обнаруживать поток на участке воздушного канала 50 между камерой 40 для лекарственного средства и внешним портом 51, который имеет меньшее поперечное сечение, чем дополнительный участок воздушного канала между камерой 40 для лекарственного средства и мундштуком 70. При измерении потока на более узком участке воздушного канала сигнал 54 из сенсорного средства обеспечивает более точное представление фактического потока в воздушном канале. Кроме того, значение потока будет выше на более узком участке, что повышает чувствительность измерения потока.

Сенсорное средство 52 может содержать, например, датчик давления, который измеряет давление в воздушном канале 50. Давление изменяется в течение вдоха 5 или выдоха 7 пользователя, и, следовательно, датчик давления позволяет обнаруживать поток в воздушном канале.

В дополнительном варианте осуществления, сенсорное средство может содержать датчик расхода. Датчик расхода может содержать, например, клапан, который перемещается в результате потока в воздушном канале. Перемещение клапана можно использовать для различения между вдыхаемым и выдыхаемым воздухом.

В дополнительном варианте осуществления, датчик расхода содержит термоэлемент и обнаруживает поток, создаваемый вдыхаемым и выдыхаемым воздухом, на основании измерения температуры. Упомянутый датчик расхода называется устройством датчика теплового потока и обладает преимуществом отсутствия в его составе каких-либо подвижных частей.

На фиг.1 дополнительно изображена распылительная система, содержащая небулайзер 10 и персональный компьютер (ПК) 92. Небулайзер содержит средство 90 связи, которое позволяет обмениваться данными с персональным компьютером 92. В одном варианте осуществления системы, пользователь может подсоединять небулайзер к ПК кабелем USB 91. Однако соединение может быть также беспроводным. Программу в ПК можно применять для обучения человека в процессе использования небулайзера. Например, пользователь может нуждаться в обучении выполнения вдоха и выдоха, с небулайзером, прижатым ко рту пользователя. При обучении способу человека просят вдыхать и выдыхать через воздушный канал 50 небулайзера. Инструкция для выполнения вдоха 5 и/или выдоха 7 может быть представлена на экране ПК. Сенсорное средство 52 измеряет поток, создаваемый вдохом и выдохом человека, и данные, соответствующие измеренному потоку, передаются средством 90 связи в ПК. В ответ на полученные данные, человеку выдается информация обратной связи. Данная информация обратной связи может содержать дополнительные команды, например, дышать медленнее или глубже.

В дополнительном варианте осуществления, способ обучения реализован в процессоре 62 небулайзера 10. Команды человеку могут выдаваться звуковым сигналом. Информация обратной связи также может выдаваться звуковым сигналом, например, звуком, означающим правильное выполнение, когда вдох и выдох соответствуют предварительно заданному критерию или неправильное выполнение, когда вдох и выдох не соответствуют предварительно заданному критерию. В дополнительном варианте осуществления, обратная связь выдается визуально, например, на экране жидкокристаллического дисплея (ЖК-дисплея) корпуса 30 небулайзера. Экран ЖК-дисплея может представлять, например, дополнительные команды для выполнения дыхания более медленно или более глубоко.

На фиг.2 изображен участок воздушного канала 50. Вдыхаемый 5 и выдыхаемый 7 воздух создает поток по воздушному каналу, который обнаруживается устройством 53 датчика теплового потока. Устройство датчика теплового потока может быть установлено, например, в углублении в стенке 58. После использования, воздушный канал можно очищать посредством открывания насадки, как описано выше. В предпочтительном варианте, для предотвращения накопления любого остающегося налета, поверхность устройства датчика расхода согласуется со стенкой 58, окружающей упомянутое устройство, чтобы обеспечивать беспрепятственную внутреннюю область в воздушном канале. Термоэлемент на устройстве датчика расхода может содержать термонагревательный элемент 56a и два окружающих его термочувствительных элемента 56b. В случае, если поток отсутствует, то оба термочувствительных элемента 56b будут измерять, приблизительно, одну температуру. В случае, если левый термочувствительный элемент измеряет более высокую температуру, чем правый термочувствительный элемент, то поток должен протекать справа налево, так как поток переносит тепло, выделяемое термонагревательным элементом 56a, вызывает небольшой подъем температуры левого термочувствительного элемента. Следовательно, обнаруженный поток был вызван вдыхаемым воздухом 5 пользователя. Аналогичным образом обнаруживается выдох устройством датчика теплового потока.

В дополнительном варианте осуществления, датчик теплового потока обнаруживает не только направление потока в воздушном канале, но также его расход. Когда обнаруженный расход выше или ниже предварительно заданного порога, средство управления может выдавать предупреждение пользователю. В дополнительном варианте осуществления небулайзер можно переводить в режим обучения, в котором не происходит распыления лекарственного средства, и пользователю выдаются команды на вдыхание и выдыхание, вследствие чего средство управления выдает предупреждение, когда вдох или выдох вызывает поток, слишком сильный или слишком слабый для эффективной работы небулайзера.

На фиг.3 показано сечение участка обработанной интегральной схемы 130, которая является частью устройства 53 датчика теплового потока. Сторона слоя компонентов, содержащая поликремниевый (PS) резистор 300, который соединен с металлическим межсоединением 600, изображен обращенным вверх. Сверху поликремниевого резистора могут быть сформированы другие слои, например, дополнительный металлический слой 750, который можно использовать для подстройки теплопроводности. Металлическое межсоединение 600 контактирует с подложкой 200 через контактное отверстие (CO) и, после травления подложки с обратной стороны, обратная сторона (сторона, обращенная вниз) металлического межсоединения становится доступной и образует контактный участок или контактную площадку с обратной стороны кристалла. Соединение с одним из двух выводов поликремниевого (PS) резистора выполняется показанной короткой перемычкой 160 на контактной площадке.

Перед тем, как выполняется травление подложки, кристалл соединяют клеевым слоем 1000 с электроизоляционной, например, стеклянной, подложкой 900. Тонкий слой (обычно, 400 микрометров) стекла обеспечивает удовлетворительную теплопроводность для поликремниевого (PS) резистора. Кроме того, стеклянный слой обеспечивает стойкость кристалла к механическим воздействиям, чтобы травление можно было выполнять сквозь подложку до металлического межсоединения.

Интегральная схема 130 дополнительно содержит термочувствительные элементы, окружающие нагревательный элемент. Разность температур между любыми двумя термочувствительными элементами может служить для определения направления потока в воздушном канале. Термочувствительный элемент может содержать, например, p-n переход, прямое напряжение которого зависит от температуры. В дополнительном варианте осуществления, термочувствительный элемент содержит последовательность термопар, при этом каждая термопара содержит контакт металл-поликристаллический кремний. Данное решение обеспечивает преимущество в том, что никаких дополнительных слоев и технологических обработок для получения термочувствительного элемента не требуется, так как данный элемент выполняется в течение тех же технологических этапов изготовления поликремниевого резистора 300 и металлического межсоединения 600 и может быть соединен с обратной стороной таким же способом, как вышеописанный поликремниевый (PS) резистор.

В дополнительном варианте осуществления, устройство 52 датчика теплового потока в воздушном канале 50 калибруют с использованием предварительно заданного потока с известными направлением и расходом. Зарегистрированные разности температур, обнаруженные термочувствительными элементами, сохраняют в таблице преобразования. Таблица преобразования может, например, храниться в памяти, содержащейся в средстве 60, 62 управления. В процессе использования, разности температур, обнаруженные устройством 53 датчика теплового потока, сравниваются со значениями, хранящимися в таблице преобразования, для определения расхода потока в воздушном канале.

Вышеописанный способ калибровки можно применять также к другим сенсорным средствам, например, датчику давления.

На фиг.4 изображено дополнительное сечение участка обработанной интегральной схемы 130 с другим исполнением контактов с обратной стороной. Как на фиг.3, термочувствительный элемент выполнен поликремниевым (PS) резистором 300, который соединен с металлическим межсоединением 600. Однако, подложка 200 в данном исполнении является высоколегированной и, следовательно, имеет низкое удельное сопротивление. Как пояснялось выше, кремниевая пластина (содержащая множество кристаллов) прикреплена (с использованием клея 1000) к стеклянному слою 900. Обратная сторона кремниевой пластины снабжается металлическим слоем 210 на подложке и, затем, подвергается травлению, в результате которого остаются «электрически изолированные столбики» 240. Изображение представляет столбик 240, который соединяется металлическим межсоединением 600 с выводом поликремниевого (PS) резистора 300. Металл на столбиках образует контактные площадки и может быть приведен в контакт с проводным соединением или может быть подсоединен к площадкам на печатной плате (ПП) 290 с использованием контактных столбиков. Между ПП и кристаллом 130 интегральной схемы наносят адгезив 330 для предотвращения проникания грязи или пара. Устройство датчика теплового потока содержит узел кристалла 130 интегральной схемы и ПП 290. Узел смонтирован в окне в стенке 58 воздушного канала и герметизирован для предотвращения утечки. Стеклянный слой 900 обращен к внутренней области воздушного канала. В дополнительном варианте осуществления, стенка 58 содержит локально утоненную часть, в которую узел устанавливают так, чтобы утоненная часть отделяла кристалл интегральной схемы от внутренней области воздушного канала. Утоненная часть обеспечивает усовершенствованный барьер для снижения риска утечки или загрязнения.

На фиг.5 изображен дополнительный вариант осуществления небулайзера, в котором показаны только те части, которые имеют отношение к пояснению. В данном варианте осуществления, схема 60 возбуждения включает источник 44 вибрации с использованием связи по магнитному полю между корпусом 30 и насадкой 20. Данное решение обеспечивает преимущество в том, что на внешней поверхности насадки и корпуса отсутствуют доступные электрические контакты. Электрические контакты на внешней поверхности могут повреждаться из-за частого разъединения насадки и корпуса или при частой очистке насадки водяным паром. Связь по магнитному полю содержит два U-образных магнитопровода 70, 71, плечи которых совмещаются, когда насадку разъемно соединяют с корпусом. В совмещенном состоянии, два U-образных магнитопровода составляют сплит-трансформатор, содержащий первичную обмотку 72, соединенную со схемой 60 возбуждения, и вторичную обмотку 73, соединенную с источником 44 вибрации, который является, например, пьезоэлектрическим элементом. Для получения предварительно заданного напряжения возбуждения пьезоэлектрического элемента можно использовать отношение числа витков обмоток вторичной и первичной обмотки. Частота тока, обеспечиваемого схемой 60 возбуждения и протекающего в первичной обмотке 72, определяет частоту вибрации и, следовательно, может служить для управления распылением жидкости из камеры для лекарственного средства. Для обеспечения небольших размеров сплит-трансформатора, схема возбуждения должна обеспечивать переменный ток относительно высокой частоты (например, выше 1 МГц) в первичной обмотке 72. При использовании вторичной обмотки 73, возбуждающей пьезоэлектрический элемент 44, упомянутая, относительно высокая частота может дополнительно служить для обеспечения дополнительного преимущества относительно узкого минимального зазора λ/2 [м], λ [м] или 3λ/2 [м] между пьезоэлектрическим элементом 44 и сеткой 42, что дает, в результате камеру для лекарственного средства, имеющую относительно небольшой объем.

В дополнительном варианте осуществления, сенсорное средство, содержащееся в насадке 20 небулайзера, выполнено в виде устройства 52 датчика теплового потока 52 или датчика давления типа MEMS (микроэлектромеханической системы), установленного в углублении воздушного канала. Питание сенсорного средства также обеспечивается связью по магнитному полю между насадкой и корпусом. Сплит-трансформатор содержит дополнительную вторичную обмотку для питания сенсорного средства.

В дополнительном варианте осуществления, сплит-трансформатор содержит два E-образных магнитопровода. Сплит-трансформатор может содержать дополнительную первичную обмотку, соединяемую связью по магнитному полю с дополнительной вторичной обмоткой. Каждая из дополнительных первичных и вторичных обмоток для обеспечения энергии в сенсорное средство выполнены на центральном плече соответствующего E-образного магнитопровода, а первичная и вторичные обмотки для возбуждения пьезоэлектрического элемента расположены на внешних плечах E-образного магнитопровода. Данная схема расположения обеспечивает разделение между первичной обмоткой и дополнительной первичной обмоткой и между вторичной и дополнительной вторичной обмотками, что приводит к ослаблению помех.

Когда в настоящем описании и формуле изобретения применен термин «содержащий», данный термин не исключает других элементов или этапов. Когда, с существительным в единственном числе применен неопределенный или определенный артикль, например «a» или «an», «the», данный оборот включает в себя множественное число данного существительного, если специально не указано что-то иное.

Термин «содержащий», примененный в формуле изобретения, нельзя интерпретировать в смысле ограничения соответственно перечисленными средствами; данный термин не исключает других элементов или этапов. Таким образом, объем выражения «устройство, содержащее средства A и B» не следует ограничивать устройствами, состоящими только из компонентов A и B. Приведенное выражение означает, что единственными компонентами устройства, имеющими отношение к настоящему изобретению, являются A и B.

Кроме того, термины первый, второй, третий и т.п. в описании и в формуле изобретения служат для различения между сходными элементами и не обязательно предназначены для описания последовательной или хронологической очередности. Следует понимать, что, применяемые таким образом термины являются заменимыми в соответствующих обстоятельствах, и что варианты осуществления изобретения, приведенные в настоящей заявке, допускают эксплуатацию в последовательностях, отличающихся от описанных или изображенных в настоящей заявке.

Кроме того, термины верх, низ, сверху, под и т.п. в описании и формуле изобретения служат для пояснения и не обязательно для описания относительного расположения. Следует понимать, что применяемые таким образом термины являются заменимыми в соответствующих обстоятельствах и что варианты осуществления изобретения, приведенные в настоящей заявке, допускают эксплуатацию в ориентациях, отличающихся от описанных или изображенных в настоящей заявке.