Измерение потока в интеллектуальных медицинских ингаляторах

Jun 18, 2023

Ингаляторы являются одними из наиболее часто используемых устройств для лечения респираторных заболеваний, таких как астма и хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ). При каждом вдохе через ингалятор аппарат доставляет в легкие определенное количество лекарства. Однако им часто злоупотребляют, поскольку у пациентов часто возникают проблемы с принятием правильной техники ингаляции, и поэтому они получают недостаточное количество лекарств. Это приводит к плохому контролю заболеваний и увеличению затрат на здравоохранение.

Глобальные ежегодные затраты, связанные с лечением астмы и ХОБЛ, значительны как с точки зрения плательщика медицинских услуг, так и с точки зрения общества. Результаты исследований показывают, что расходы на здравоохранение для неконтролируемого пациента более чем вдвое превышают расходы на контролируемого пациента. 1 Исследования также показали, что большинство пациентов совершают по крайней мере одну ошибку во время приема лекарства с помощью ингалятора, в результате чего в легкие доставляется только от 7% до 40% лекарства. Две самые большие и наиболее серьезные ошибки при использовании дозированных ингаляторов (ДАИ) связаны с ингаляцией пациента. Первая ошибка связана с координацией между вдохом и запуском высвобождения дозы ингалятора. Даже небольшая задержка может привести к тому, что в легкие попадет только 20% лекарства. Вторая по значимости ошибка — недостаточно глубокое дыхание, из-за чего в легкие может попасть еще на 10% меньше лекарства.

Для решения этих проблем компания Sensirion AG (Штефа, Швейцария) разработала прототип, который можно прикрепить к ингалятору для измерения потока воздуха при вдохе пациента и определения момента срабатывания ингалятора во время ингаляции.

Поскольку две самые большие и наиболее серьезные ошибки при использовании ингаляторов связаны с ингаляцией пациента, важно измерять поток воздуха через ингалятор, а для ДИ – также момент времени, когда препарат выдается. Это дает информацию о том, высвободился ли препарат в оптимальном окне цикла ингаляции (см. рисунок 1). Эта корреляция времени срабатывания дозы и потока является одним из критических параметров для понимания того, достиг ли поток, несущий лекарство, глубоко в бронхи и достиг желаемого высокого отложения в легких.

Вторым критическим параметром является профиль вдыхаемого воздуха. Подобно использованию спирометра, из профиля потока воздуха при вдохе можно получить несколько параметров, которые позволяют получить представление о вдохе каждого пациента:

Глубина и продолжительность вдоха

Весь выдох перед вдохом

Медленные ингаляции согласно инструкции.

Функция легких и ее развитие с течением времени (изменение характеристик потока вдоха)

Точные и калиброванные записи профиля ингаляционного потока в режиме реального времени предоставляют эту информацию, на основании которой можно определить, правильно ли пациент провел ингаляцию.

Другие представляющие интерес параметры включают вдыхаемый объем (IV) и пиковую скорость вдыхаемого потока (PIF), а также полную характеристику воздушного потока при вдохе, как показано на рисунке 2.

Подмножества параметров, таких как сопротивление дыхательных путей (RAW), также можно определить на основе профиля потока воздуха при вдохе. Получение RAW показано на рисунке 3. Когда ингалятор используется как устройство, подобное спирометру, все параметры определяются во время обычного ингаляции, поэтому пациенту больше ничего не нужно делать по сравнению с приемом лекарств так, как они используются. к. При этом устройство также зарегистрирует, если пациент не принимал лекарство, что можно использовать для напоминания пациенту о необходимости придерживаться назначенной терапии.

Помимо мониторинга каждой ингаляции, можно отслеживать важные параметры с течением времени, обеспечивая обратную связь о правильном использовании ингалятора, эффективности лекарства и течении заболевания. Эту информацию можно отправить поставщику медицинских услуг, а также помочь мотивировать пользователя. Такое сочетание доставки лекарств и диагностического блока в одном устройстве является мощным инструментом улучшения результатов лечения пациентов.

На рисунке 4 показано схематическое поведение PIF, IV и RAW в зависимости от времени. Он визуализирует положительный эффект от начала лечения, стабильную фазу лечения при регулярном приеме и отрицательный эффект от прерывания лечения.