JP2020526334A - 気化したワックス、固体または粘性油、およびカンナビノイドの投与量の検出とモニタリング - Google Patents

Abstract

気化した材料の投与量をモニタするための検知モジュール、および検知モジュールを含む携帯型気化ユニットは、蒸気チャンネルを通過する気化した材料によって引き起こされる、蒸気チャンネルを横切る光路の乱れを検出する光センサを備える。光センサには、波長３７０ｎｍの光を放射するＵＶ光源と、光路内の入射光の強度を信号に変換するＵＶ光検出器が含まれる。検知モジュールのマイクロプロセッサは、信号をベースライン測定値と比較して、蒸気中の薬剤の濃度を決定し、次に、流量とデバイスの起動時間を用いて、マイクロプロセッサが投与量を決定し、投与量に基づいてモニタおよびレポート作業を実行できる。測定回路は、気化エレメントの抵抗／インピーダンスの変動を測定して、流量および／または投与量をさらに決定する。
【選択図】図１

Description

浮遊する気化した薬剤の肺吸入は、注射、摂取、および経皮モードと比較して、迅速なアクション、非侵襲性、および患者とのより多くの適合性が注目される薬物送達の手段である。吸入送達の適応は、特に、吐き気に苦しむ患者や、針の使用が不便または望ましくない環境で急速な痛みの緩和を必要とする患者に望まれる。所望の治療レベルで気化した薬剤を送達するには、患者が吸入している用量を定量化して制御することが重要である。現在の最先端技術では、カンナビノイドなどの気化したワックスとオイルの送達について、計量された量の送達ではなく、所望の生理学的または精神力学的反応が達成されるという患者の観察に基づいて、薬の投与量がユーザーに対してしばしば調整される。気化した物質の吸入を介して患者に送達されている薬物の量を検出および測定するデバイスが望まれている。

既存のアプローチでは、吸入物質の所望の投与量検出および測定を達成することができない。１つの既知のシステムは、光学センサを使用して、装置を通る呼吸に依存する気流をモニタすることを教示している。この初期の技術は、特別なタイプの送信されたまたは反射された光信号の変化をモニタすることを記載しているが、ＵＶ検出の使用または患者への薬剤の制御送達を特定していない。別の初期のシステムでは、吸入センサを使用して無呼吸をモニタし、治療用ガスを投薬する。光電子センサを使用して吸入をモニタし、気道内の気流を直接測定する。それは、送達される薬剤の投与量をモニタするための携帯型センサの使用または方法を教示していない。別の例は、光学センサを使用して、気化した液体または処理ガスを人または動物に制御して送達することを教示している。光吸収の違いを使用してガスの流れをモニタし、信号をデバイス上の制御ユニットに送信して、患者への送達を調整する。このデバイスは、携帯型デバイス上の携帯型センサの使用を教示していない。別のシステムは、吸入を介して医療用エアロゾルを投与するためのデバイスを使用する。電子制御により、マウスピースでの吸引に反応する圧力センサを介してトリガーされる薬物送達の霧化時間と間隔を設定できる。ただし、このシステムには、患者に投与される投与量の制御または非圧力センシングは含まれない。

より最近の技術では、ネブライザー（噴霧器）を使用した薬物送達の制御について説明している。ネブライザーは、患者が肺で受け取る薬剤の投与量を計算し、必要な薬剤の事前にプログラムされた投与量が供給される。規定量が送達されると、各患者に合わせて調整された気流センサが、ネブライザーが空かどうかに関係なく、さらなる薬剤の霧化を停止する。それから、次の服用前にデバイスをリセットする必要がある。別のシステムは、医療用呼吸装置に呼吸ホースを使用している。信号線がホースの長さを延在する場所では、センサデバイスと呼吸装置の間の伝送を検出するために光学センサが使用される。それは、医学的用量の制御または薬用ワックスまたはオイルの送達を教示していない。別の既存の薬物投与コントローラは、投薬を開始する、投薬量を調整する、または薬物の投与を停止することにより、治療に影響を及ぼすように投与デバイスに信号を送るために、生理学的パラメータをモニタするセンサを備える。それは決められた量の薬剤を患者に送達することを教示していない。

特に、患者へのカンナビノイドの医学的投与を可能にする技術は、患者の投与量を調節または計量するデバイスを教示していない。本明細書では、物質の投与量を検出および測定するために光学検知構成を使用する携帯型気化物質送達デバイスのシステムおよび方法について説明する。

本開示は、単一のカートリッジからの薬用ワックスおよび重油（heavy oil）の投与量をモニタおよび制御するために、ＵＶセンサなどの光センサを使用するデバイスおよび方法を提供することにより、前述の欠点を克服する。特に、送達される蒸気の投与量は、本デバイスによって提供および検出されるＵＶ光を使用してモニタおよび記録することができる。ＵＶセンサには、最大強度が３７０ｎｍのＵＶ−ＬＥＤ光源と、電圧測定デバイスに接続されたＵＶ光検出器が含まれる。光源と検出器は、気化室とマウスピースの間の携帯型気化ユニットに接続できるモジュール本体に固定されている。検出器への光路の乱れにより、患者に送達される気化した投与量をモニタできる。センサの所要電力は低エネルギー源で満たすことができ、携帯性という望ましい機能のために、センサは電池駆動とすることができる。

センサに電力が供給されると、出力信号は最初に高い読み取り値（high reading）を記録する。薬用ワックスまたは重油の気化は、ＬＥＤと検出器の間の光路を乱し、出力信号の急激な減少を引き起こす。気化が停止すると、光路を乱すのに十分な量の蒸気が経路に含まれなくなるため、センサのベースライン読み取り値への回復が急速に行われる。モニタ情報を制御システムで使用して、患者が吸入した量を測定できる。この気化した投与量のモニタリングは、付属の暗号化ソフトウェアを介して表示、分析、および調整できる。このソフトウェアは、ユーザーとそれに付随する医療専門家が治療をより適切に制御できるように設計されている。

本発明の前述の利点および他の利点は、以下の説明から明らかになるであろう。説明では、本明細書の一部を形成し、本発明の好ましい実施形態を例示として示す添付図面を参照する。しかし、そのような実施形態は、必ずしも本発明の全範囲を表すものではなく、したがって、本発明の範囲を解釈するために特許請求の範囲および本明細書を参照する。

本開示による例示的な気化デバイスの分解図である。 図１の気化デバイスの組み立て図である。 本開示による別の例示的な気化デバイスの一部の図である。

本開示によるシステム、デバイス、および方法の実施形態は、直接肺吸入を介して患者に送達される気化材料の投与量の検出、測定、およびモニタリングを提供する。そのようなデバイスは、ワックスおよび／または重油を含む薬用材料を気化させるように構成された吸入器とすることができる。特に、材料はカンナビノイドを含んでもよく、デバイスは、生成された蒸気中のカンナビノイドの存在に基づいて投与量を測定するように構成されてもよい。デバイスは、蒸気が患者によって吸入されるときに蒸気がセンサを通過するか、さもなければ接触または相互作用するように配置された、電池式ＵＶセンサなどの光センサを含んでもよい。センサは、光検出器と、光検出器に光を放射する光生成器とを含んでもよい。センサは、光検出器に入射する光の変動に基づいて蒸気の存在および／または組成を検出および／または測定する。既存のシステムは他の検出メカニズムを採用したセンサを使用しているため、蒸気分析のためのＵＶ検出の本方法は、薬物送達モニタリングの新しい技術を構成している。

特に、これらの蒸気の検出にＵＶ光を使用する４つの利点について説明する。第１に、可視光や赤外光などの長波長の光よりも短波長の光は多く散乱するため、吸入蒸気流に浮遊する低濃度の液滴や粒子に対して高い感度を持つ信号が生成される。第２に、カンナビノイドおよび他の薬用オイルとワックスは、可視または赤外領域の光よりも分子あたりかなり多くの紫外線を吸収できる有機分子である。次に、蒸気中の分子による紫外線の吸収を使用して、粒子または液滴のフリーな患者が吸入した蒸気を検知できる。第３の利点は、センサ表面への吸着による金属膜のインピーダンスまたは抵抗の変化に依存するガスセンサと比較して、光路センサの迅速な回復時間である。光センサは、ＵＶ光路内の分子を測定するため、非常に迅速に回復できるが、金属膜センサは、センサの表面から重油やワックスを蒸発させるのに必要な熱のためにゆっくり回復する。第４の利点は、ＵＶ光センサは、屋内および屋外で非常に低い強度が見られる光の波長で動作するため、可視および赤外線センサと比較して、外部可視光および赤外線（熱など）による干渉を受けにくいことである。光源からの干渉は、特にミラーやその他の反射面を用いないでＵＶ光路が明確に画定されるように、センサと周囲の構造物の向きを調整することでさらに低減できる。

図１および図２を参照すると、例示的な気化デバイス１００は、患者がデバイス１００を容易に持ち運び、デバイス１００を一日中手の届く範囲に保つことを容易にする寸法を有するという点で、携帯型であり得る。携帯型デバイス１００のデバイスのサイズは、ポケットサイズからハンドヘルド、財布またはキャリーオールに収まるより大きなサイズ、およびそれでも患者にとって依然として運ぶことが容易であるバッグサイズ（例えば、バックパックサイズ）に及ぶことができる。デバイス１００の非限定的な例示的寸法構成は、既存の吸入器および／または気化デバイスを参照して特定することができ、例えば、カートリッジベースのハンドヘルド薬用（喘息など）吸入器; 電子タバコとさまざまな構成の電子パイプ; オイル、ワックス、および／または植物材料用の他のハンドヘルド気化器; テーブルトップネブライザー; などである。

気化デバイス１００は、ワックス、オイル、または気化される他の材料を含む本体１０２を備えることができる。本体１０２は、いくつかの実施形態では、カートリッジであってもよく、詰め替え可能および／または使い捨て可能であってもよい。本体１０２は、センサモジュール１０４に永久的または取り外し可能に取り付けられてもよい。電流源（例えば、電池１４６）に接続されたニクロム線などの気化エレメント（図３を参照）は、本体１０２およびセンサモジュール１０４の一方または両方、またはその間に配置することができる。いくつかの実施形態では、動作中、デバイス１００は、材料を本体１０２から気化エレメントに導き、材料を蒸気に変換する。次に、ユーザーによって加えられる吸引力により、蒸気の一部またはすべてがセンサモジュール１０４に導かれ得る。

他の実施形態では、材料は、センサモジュール１０４および気化エレメントに導かれる。センサモジュール１０４は、蒸気の存在および／または組成を検出することができる検知配置（sensing arrangement）を備えることができる。気化エレメントは、生成された蒸気が検知配置内を通過する（例えば、吸引力により引っ張られる）ように、検知配置の近くに位置付けられてもよい。いくつかの実施形態では、検知配置は、ＵＶ電磁波長検知に基づいてもよい。図示のように、検知配置は、１つ以上の発光ダイオードなどのＵＶ光源１４０と、ＵＶ光源１４０から放出されたＵＶ光がＵＶ光検出器１４２の活性領域１４４に入射するように配置されたＵＶ光検出器１４２とを備えることができる。いくつかの実施形態では、ＵＶ光検出器１４２は、入射光の強度を表す信号を生成してもよく、例えば、信号は光の強度に比例して変化する電圧でもよい。検知配置は、既知の構造（例えば、高さ、幅など）を備えた蒸気チャンネルを含んでもよい。蒸気チャンネルは、ＵＶ光源１４０と活性領域１４４との間の光路を通って気化エレメントから延びていてもよい。蒸気チャンネルの幅、高さ、および他の寸法は、活性領域１４４のサイズに対応し得る。以下で説明するように、この寸法の対応を使用して、光路に含まれる体積（蒸気など）を計算できる。

センサモジュール１０４は、ＵＶ光源１４０および／またはＵＶ光検出器１４２に電気的に接続して電力を供給する電池１４６などのオンボード電源をさらに含むことができる。図示されていないセンサモジュール１０４の他のコンポーネントには、例えば、ＵＶ光検出器１４２によって生成されたセンサデータを処理するために、光センサに電気的に接続する（例えば、ワイヤ、導電性トレース、ピンなど）か、そうでなければ電気通信するように構成されたマイクロプロセッサや、記録および／または処理されたデータを送信するため、および／またはパラメータ、設定および／または指示を受信するために、光センサおよび／またはマイクロプロセッサに電気的に接続するか、そうでなければ電気通信するように構成された送信機、受信機、および／またはトランシーバや、患者、医師、または他の人に、投与量、使用履歴、内容物および／またはカートリッジに残っている使用回数などのステータス情報を表示するために、光センサおよび／またはマイクロプロセッサに電気的に接続するか、そうでなければ電気的に通信するように構成されたディスプレイを含むことができる。センサモジュール１０４のハウジング１４８は、センサモジュール１０４の他の構成要素を囲み、カプセル化し、収容し、覆い、さもなければ保護および／または支持してもよい。ハウジング１４８は、電池１４６を交換するための電池ドアなど、内部のコンポーネントにアクセスするための１つまたは複数のポータル（portal）を有することができる。ハウジング１４８はまた、蒸気チャンネルを規定する内壁などの構造を含んでもよい。

マウスピース１０６は、センサモジュール１０４に永久的または取り外し可能に取り付けられ、気化エレメントからセンサモジュール１０４を通り、マウスピース１０６を介して吸入する患者への蒸気チャンネルを完成させる。動作中、検知配置は、ＵＶ光源１４０とＵＶ光検出器１４２との間に、センサモジュール１０４内にある蒸気チャンネルの部分と交差、または他の方法で接触するＵＶ光路を形成し得る。ＵＶ光検出器１４２で受け取られたＵＶ光の強度のベースライン測定値は、検知配置の起動時にデバイス１００に保存されるか、記録される。ベースライン測定値は、蒸気チャンネルに蒸気が存在しない場合に、蒸気チャンネルを横切って透過し、ＵＶ光検出器１４２によって受け取られるＵＶ光の量を示す。次に、蒸気が蒸気チャンネルを通って伝導されている間（すなわち、患者がデバイス１００から吸入している間）、受信光強度の１つまたは複数のアクティブな測定値が取得および記録される。上記のようにデバイス１００上にあってもよいし、デバイス１００から離れていてもよく、デバイス１００から記録されたデータを受信してもよい処理エレメントは、次に、アクティブな測定値をベースライン測定値と、および／または相互に比較して、蒸気の組成、体積、流量などの１つまたは複数の特性を決定する。

図３は、前の図のデバイス１００のような、本開示に従って構成された吸入装置の一部の抽象化コンポーネント３００である。抽象化コンポーネント３００は、マイクロプロセッサ３０２がデバイスに含まれることがあり、１つまたは複数の検知配置によって生成される信号を処理することができることを示している。例えば、マイクロプロセッサ３０２は、蒸気チャンネル３０４を通過し、ＵＶ光検出器１４２の活性領域１４４に入射する光源１４０からの光を表すＵＶ光検出器１４２の出力信号を受け取ることができる。追加的または代替的に、検知モジュールは、デバイスの加熱エレメント３１０（例えば、ニクロム線）の抵抗の変化を測定する測定回路３１２を含んでもよい。加熱エレメント３１０が薬剤を蒸発させると、加熱エレメント３１０の抵抗が変動することが判明している。マイクロプロセッサ３０２は、デバイスが組成物を気化していないときに、測定回路３１２を使用して１つまたは複数のベースライン抵抗測定値を取得するように構成され得る。次に、マイクロプロセッサ３０２は、使用中に抵抗の変動を測定し、変動に基づいて流量および投与量などの特性を決定することができる。加熱エレメント３１０がＤＣ回路内にあるときなどのいくつかの実施形態では、加熱エレメント３１０の抵抗は、測定回路３１２によって直接測定されてもよい。図示の例などの他の実施形態では、測定回路３１２は、加熱エレメント３１０の抵抗変動がインダクタ３１４の誘導リアクタンスの対応する比例変動を引き起こすように配置されたインダクタ３１４を含むことができる。したがって、測定回路３１２は、インピーダンスの変動を検出し、それらをマイクロプロセッサ３０２に伝えることができる。

検知配置からの現在および／または履歴データに基づいて、付随および／または後続の計算を行うことができる。特に、蒸気の流量および組成を記述するデータから、本デバイスは、気化可能な材料に含まれる薬剤の投与量を決定する（または決定するために使用する）ことができ、投与量は、例えば、デバイス上の１回の吸入中に患者に送達される薬剤の量（例えば、ミリグラムまたはミリリットル）である。本明細書および以下の実施例に記載される様々な実施形態において、薬剤は、非常に高い割合の入射ＵＶ光波を吸収および／または散乱することが示されているカンナビノイドの組成物であり得る。センサを較正し、特定の瞬間に光路内に配置された蒸気カラムの１部分の１つ以上の粒子濃度を決定するために、蒸気中のカンナビノイドおよび／またはその他の粒子の吸収および散乱特性は、デバイスによって（例えば、ＵＶセンサに接続されたプロセッサによって）事前に決められ、記憶／使用できる。

投与量は、使用者がデバイスのマウスピースを通して蒸気カラムを吸入することにより受け取られる薬剤または気化材料の量として特徴付けられてもよく、あるいは、投与量は、動作時間中に吸入使用者の方向にマウスピースを出る薬剤または気化材料の量として特徴付けられてもよい。一実施形態においてデバイスのマイクロプロセッサは、計算された濃度に動作時間および流量を掛けて投与量（または投与量の推定値）を生成することにより投与量を算出または推定するように構成され得る。動作時間は、デバイスが蒸気カラムを生成する時間の長さである場合があり、例えば、次の１つ以上である場合がある：圧力センサ、流量センサ、またはデバイスの他のセンサを使用して測定された、ユーザーの吸入時間；起動時にデバイスが蒸気を生成するプリセット期間；ＵＶセンサが光路内の蒸気を検知する期間；薬剤および／または蒸気カラムがマウスピースから蒸気カラムを吸い込むユーザーの方向にマウスピースから出る期間；又は他の期間。光路を通る蒸気の流量は、流量センサによって検出されてもよく、または光路／チャンネルの体積（例えば、光路の断面積にチャンネルの高さを掛けたもの）と、デバイスを使用する人の約２〜３ｐｓｉの典型的な吸引圧力の推定値から計算された所定および／または推定ベースライン流量であってもよい。吸入デバイスのマイクロプロセッサは、特定の測定値が得られたときにマイクロプロセッサに加熱エレメントを非アクティブ化させるか、そうでなければデバイスを無効化させる１つまたは複数のトリガーでさらに構成され得る。例えば、デバイスは、所定の動作時間が経過した後、または所定の投与量に達した後、停止させることができる。

（実験例）
（実験例１：試験管内で加熱されたメタノール蒸気の検出）
メタノールのサンプル１ｍＬを、沸騰用の石（a boiling stone）の入ったガラス製の試験管に入れた。直火を使用して試験管を加熱し、強い蒸気カラムを生成した。試験管は、蒸気カラムが３７０ｎｍＬＥＤ光源と検出器の間に向けられるように、ＵＶセンサハウジングの底部と位置合わせされ、それによって２つの間の光の通過が乱された。メタノール蒸気の強いカラムの存在下で、２秒以内に信号の１６％の減少が観察された。蒸気が停止すると、センサは１８０ｍＶのベースライン読み取り値まで５秒以内に回復した。

（実験例２：試験管内で加熱されたアセトン蒸気の検出）
アセトンのサンプル１ｍＬを、沸騰用の石の入ったガラス製の試験管に入れた。直火を使用して試験管を加熱し、ＵＶセンサハウジングの底部に直接供給される強力な蒸気カラムを生成し、蒸気カラムがＬＥＤ光源と光検出器の間を通過できるようにした。蒸気の存在下で、センサはサンプルの迅速な検出を示し、２秒以内に信号が１００％乱された（disruption）ことを示した。蒸気の存在を取り除いてから５秒以内に、センサが１８０ｍＶのベースライン読み取り値に回復したことが観察された。

（実験例３：試験管内で加熱されたイソプロパノール蒸気の検出）
アセトンのサンプル１ｍＬを、沸騰用の石の入ったガラス製の試験管に入れた。直火を使用して試験管を加熱し、強い蒸気カラムを生成した。試験管をＵＶセンサハウジングの底部に合わせて、ＬＥＤ光源と光検出器の間に蒸気カラムを直接供給した。強い蒸気カラムの存在下で、センサはサンプルの迅速な検出を示し、２秒以内に信号が２７％乱されたことを示した。蒸気除去から５秒以内に、センサが１８０ｍＶのベースライン読み取り値に回復した。

（実験例４：エタノールは、試験管で加熱してもセンサに変化を生じさせない）
エタノールのサンプル１ｍＬを、沸騰用の石の入ったガラス製の試験管に入れた。直火を使用して試験管を加熱し、蒸気カラムを生成した。試験管をＵＶセンサハウジングの底部に合わせて、ＬＥＤ光源と光検出器の間に蒸気を直接供給した。２５０ｎｍの短い波長で液体エタノールによって生成される小さな吸収ピークによって予測されるように、センサからの信号出力に大きな影響はなかった。ＬＥＤのエポキシ表面への液滴の堆積は、センサの測定値の５％未満の変化を示し、１８０ｍＶのベースラインの上下で変動した。サンプルの取り外しとＬＥＤの結露の蒸発により、センサは３０秒以内に安定したベースラインの読み取り値に戻った。

（実験例５：小さなビーカーで加熱された水蒸気の検出）
５ｍＬの水サンプルを１０ｍＬのガラスビーカーに入れ、ホットプレートを使用して加熱した。激しい沸騰が観察されたら、ビーカーをホットプレートから移動し、ＵＶセンサハウジングの下に保持した。蒸気は、ＬＥＤ光源と光検出器の間のチャンネルに導かれた。水蒸気カラムにより、２秒以内に信号が４６％乱され、サンプルを除去したときの回復は非常に迅速（５秒未満）であった。

（実験例６：携帯型気化デバイスによって生成されたココナッツオイル蒸気の検出）
約１５０ｍｇのココナッツオイルを携帯型気化デバイスのサンプル容器に堆積した。デバイスに電源を投入すると、激しい蒸気カラムがすぐに（２秒未満）観察された。蒸気カラムをＵＶセンサハウジングに向け、ＬＥＤ光源と光検出器の間を通過させた。ココナッツオイルの蒸気の存在により、信号出力の２８％の乱れが発生することが迅速に（２秒未満で）観察された。蒸発が停止すると、センサの回復はほぼ瞬時（２秒未満）であった。

（実験例７：携帯型気化デバイスによって生成されたカンナビノイド蒸気の検出）
約１５０ｍｇの粘性カンナビノイドオイルを携帯型気化デバイスのサンプル容器に入れた。デバイスに電源を投入すると、迅速に（２秒未満）蒸気が観察された。蒸気カラムをＵＶセンサハウジングに向けて、ＬＥＤ光源と光検出器の間を通過させた。カンナビノイド蒸気が存在すると、信号出力の１００％の乱れが、瞬時に（２秒未満で）発生することが観察された。センサの回復は迅速（１０秒未満）だったが、ＬＥＤのエポキシ表面への堆積により不完全であった。ＬＥＤ表面のクリーニングにより、センサはベースラインまで１００％回復した。

（実験例８：デバイスは、試験管内で加熱されたユーカリの蒸気を検出しない）
ユーカリオイルのサンプル１ｍＬを、沸騰用の石の入ったガラス製の試験管に入れた。サンプルを加熱するために直火を使用した。蒸気は加熱から生成されたことが観察されたが、低沸点材料を使用して生成された蒸気の場合のように、試験管内で急速に上昇することはなかった。ユーカリオイルの加熱については、直火では十分な加熱が行われず、信号の乱れを可能にするほど大きな蒸気カラムが生成されなかったため、ＵＶ光検出器の変化は認められなかった。

（実験例９：デバイスは、試験管内で沸騰したココナッツオイルの蒸気を検出しない）
ココナッツオイルの１５０ｍｇサンプルを、沸騰用の石の入ったガラス製の試験管に入れた。サンプルを加熱するために直火を使用した。固体から液体のオイルサンプルへの相変化が観察され、試験管内で蒸気を視覚化できた。蒸気は、低沸点材料を使用して生成された蒸気ほど速くまたは大きく試験管内で増加しなかった。試験管内のココナッツオイルの加熱については、直火では信号が乱れるほど大きな蒸気カラムを生成するのに十分な加熱が得られなかったため、ＵＶ光検出器の変化は認められなかった。

様々な実施形態において、本発明は、以下の例示的な特徴のうちの１つ以上を有する気化デバイスを提供する：
１．気化した材料の活発なカラムをモニタするセンサ；
ａ．気化した薬剤の投与量をモニタするセンサ；
ｂ． 投与量の履歴を記録する制御ユニット；
ｃ．活発に気化した材料からの光散乱を検出するセンサ；
ｄ．蒸気の存在をすぐに（２秒未満）検知できるセンサ；
ｅ．気化が停止したときに迅速に（１０秒未満）回復できるセンサ；
ｆ．気化した化合物の堆積による付着やベースラインドリフトの傾向がないセンサ；
２．蒸気が光路を乱したときに発生する電圧の変化を検出する、３７０ｎｍＬＥＤ光源とセンサで構成される、蒸気をモニタするためのＵＶセンサ；
３．空気中の０．０８ｍｇ／ｍＬの濃度のカンナビノイドの蒸気を測定できるＵＶセンサ；
４．空気中のカンナビノイド蒸気とカンナビノイド微粒子または小さな液滴を測定できるＵＶセンサ；
５．空気中の気化した薬と気化した薬の微粒子または小さな液滴を測定できるＵＶセンサ；
６．華氏２０度から華氏１２０度の環境温度で動作できるＵＶセンサ；
７．２％〜９０％の湿度範囲で動作できるＵＶセンサ；
８．１，０００時間を超える動作寿命を持つＵＶセンサ；
９．磁場の存在に敏感ではないＵＶセンサ；
１０．電流／電圧センサと共に動作し、デバイスへの電力を検出できるＵＶセンサ；
１１．携帯型デバイスの突然の動きの影響を受けないＵＶセンサ；
１２．携帯型で、ポケットに収まる、重量が１０ｇ未満で、２つの時計用電池を使用して電池で駆動するＵＶセンサ。

別の態様では、本明細書に記載の発明は、以下を含むデバイスを提供する。気化室の端部からハウジングおよびマウスピースを介して気化した材料を導く蒸気チャンネルを含む携帯型気化ユニットを形成するために、前記気化室および前記マウスピースに接続可能なハウジングと、前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置され、電源に電気的に接続された紫外線（ＵＶ）光センサと、前記ハウジング内に配置され、前記ＵＶ光センサに電気的に接続されたマイクロプロセッサと、を備えたデバイスであって、前記ＵＶ光センサは、ＵＶ光源と、前記ＵＶ光源から間隔を置いて配置され、蒸気チャンネルを通過する光路を形成するＵＶ光検出器を備え、前記ＵＶ光検出器は、前記ＵＶ光源から前記光路に放射される光が入射する活性領域を備え、前記ＵＶ光検出器は、前記電源から電力が供給されると、前記活性領域に入射する光の強度を表す最初の信号を生成する。

マイクロプロセッサは、次の手順を電子的に実行するように構成されている。気化した材料を含む蒸気カラムが前記蒸気チャンネルを通って流れる動作時間の間に、前記最初の信号を受信し、前記最初の信号に基づいて、活性領域に入射する光の強度の減少を決定し、前記減少は光路内の光の乱れがない場合の前記強度のベースライン測定値に対する相対的な減少であり、薬剤の減少および１つまたは複数の特性に基づいて、気化した材料内の薬剤の濃度を決定し、前記濃度、動作時間、および前記蒸気チャンネルを通る前記蒸気カラムの流量に少なくとも部分的に基づいて、マウスピースを介して前記蒸気カラムを吸入するユーザーが受け取る前記薬剤の投与量を計算し、前記投与量に基づいて少なくとも１つのアクションを実行する。

デバイスは、前記ハウジング内に配置され、前記電源として前記ＵＶ光源および前記ＵＶ光検出器に電気的に接続された電池をさらに備えてもよい。マイクロプロセッサは、前記薬剤の１つ以上の特性として、１つ以上のカンナビノイドのＵＶ光吸収特性およびＵＶ光散乱特性を記憶してもよい。デバイスは、前記ハウジングによって支持されたディスプレイをさらに備え、前記ディスプレイは携帯型気化デバイスの使用に関連するステータス情報を表示し、前記少なくとも１つのアクションが、投与量に基づいてモニタ情報を生成し、表示された前記ステータス情報にモニタ情報が含まれるように、暗号化されたソフトウェアを実行することを含ませることができる。

光センサに加えて、または光センサの代わりに、本発明によるデバイスは以下を含むことができる。前記気化室に含まれる材料を気化させて気化した材料を生成する気化エレメントと、前記マイクロプロセッサと電子通信し、前記気化エレメントと電気通信する測定回路と、をさらに備え、前記気化エレメントは、前記ハウジングが前記気化室に接続されているときに、材料が前記気化室の端から引き出されると材料を受け取り、気化した材料を前記蒸気チャンネルに導くように配置され、前記測定回路は、前記気化エレメントの抵抗とインピーダンスの一方または両方の変動を検出し、検出された前記変動を表す変動データを生成し、前記変動データをマイクロプロセッサに送信し、前記マイクロプロセッサは、前記動作時間中に検出された前記変動にさらに基づいて投与量を計算する。

さらに別の態様では、本発明は、薬剤の投与量送達をモニタするためのデバイスを提供し、このデバイスは以下を含む。蒸気チャンネルの少なくとも一部を画定する携帯型ハウジングと、前記蒸気チャンネルを透過する光の強度を測定し、測定強度を表すセンサデータを生成する光センサと、前記光センサと電気的に通信する処理手段と、を備え、前記処理手段は、前記薬剤の蒸気が前記蒸気チャンネルを通って流れる動作時間の間、前記センサデータを受信し、前記動作時間および前記センサデータによって表される前記測定強度に少なくとも部分的に基づいて、前記薬剤の投与量を決定し、前記投与量に基づいて少なくとも１つのアクションを実行することを特徴とするデバイス。前記光センサによって測定される光は紫外線（ＵＶ）光であり、前記薬剤は、前記薬剤に衝突する入射紫外線の一部を吸収または散乱し、前記一部は前記光センサで検出可能である。前記光センサは、活性領域を有し、前記活性領域に入射する光に基づいて強度を測定するＵＶ光検出器と、前記蒸気チャンネルを横切って前記ＵＶ光検出器に光を放射するＵＶ光源と、を備える。前記ＵＶ光源によって放射される光は、３７０ナノメートルの波長で最大強度を有する。

前記投与量を決定するために、前記処理手段は、前記センサデータに基づいて測定強度を決定し、前記測定強度を、前記蒸気チャンネルが空のときに前記光センサによって測定された強度を表すベースライン測定値と比較して、前記蒸気チャンネルを流れる蒸気によって引き起こされる光の乱れを決定し、前記薬剤の所定の紫外線吸収および紫外線散乱特性を使用して、前記蒸気中の前記薬剤の濃度を決定する。デバイスは、前記蒸気チャンネルを通る前記蒸気の流量を測定し、測定流量を表す流量データを生成する流量センサをさらに備え、前記投与量を決定するために、前記処理手段はさらに、前記流量データを取得し、前記流量データに基づいて前記測定流量を決定し、前記濃度、前記測定流量、および前記動作時間に基づいて投与量を計算する。前記薬剤は１つ以上のカンナビノイドを含み、前記光センサは、空気中の０．０８ｍｇ／ｍＬの低濃度に関連する光の乱れを検出するように構成されている。

デバイスは、前記蒸気を生成するために前記薬剤を含む材料を気化させる気化エレメントと電気通信する測定回路をさらに備え、前記測定回路は、前記気化エレメントの抵抗とインピーダンスの一方または両方の変動を測定し、測定変動を表す変動データを生成し、前記投与量を決定するために、前記処理手段はさらに、前記変動データを取得し、前記変動データに基づいて前記測定変動を決定し、前記測定変動に少なくとも部分的に基づいて前記投与量をさらに計算する。前記気化エレメントは、直流回路によって駆動され、前記測定回路は、前記気化エレメントの抵抗を直接測定する。前記測定回路は、前記気化エレメントに対して配置されたインダクタを備えることで、前記気化エレメントの抵抗の変動により、前記インダクタの誘導リアクタンスに対応する比例した変動が生じ、前記変動データは、前記誘導リアクタンスの前記変動に基づいて前記インピーダンスの前記測定変動を表す。

デバイスは、前記ハウジング内に配置された１つ以上の電池をさらに備え、前記１つ以上の電池が、前記光センサと前記処理手段に電気的に接続され電力を供給する。前記１つ以上の電池はさらに、薬剤を含む材料を気化させて蒸気を生成する気化エレメントに電気的に接続され、電力を供給する。前記少なくとも１つのアクションは、ユーザーの投与履歴を取得すること、投与量を含むように投与履歴を更新すること、および更新された前記投与履歴を記録することを含む。

前記ハウジングが、前記薬剤を含む材料を収容するための気化室を画定する本体に接続する第１端部と、マウスピースに接続し、前記マウスピースと協働して蒸気チャンネルを形成する第２端部と、を備え、前記本体、前記ハウジング、および前記マウスピースは、接続されると、携帯型気化ユニットを形成し、前記携帯型気化ユニットのユーザーは前記マウスピースから蒸気を吸入し、前記少なくとも１つのアクションは、前記投与量に基づいて、前記携帯型気化ユニットのユーザーの使用をモニタすることを含む。デバイスは、前記ハウジングに永久的または取り外し可能に取り付けられ、前記薬剤を含む材料を収容するための気化室を画定する本体と、前記ハウジングに永久的または取り外し可能に取り付けられ、前記蒸気チャンネルを形成するために前記ハウジングと協働するマウスピースと、をさらに備え、前記本体、前記ハウジング、および前記マウスピースは、接続されると、携帯型気化ユニットを形成し、前記携帯型気化ユニットのユーザーは前記マウスピースから蒸気を吸入し、前記少なくとも１つのアクションは、前記投与量に基づいて、前記携帯型気化ユニットのユーザーの使用をモニタすることを含む。

本発明は、１つ以上の好ましい実施形態に関して説明された。そして、明示的に述べられたものとは別に、多くの同等物、代替物、変形、および修正が可能であり、本発明の範囲内であることを理解されたい。

Claims (20)

1. 気化室の端部からハウジングおよびマウスピースを介して気化した材料を導く蒸気チャンネルを含む携帯型気化ユニットを形成するために、前記気化室および前記マウスピースに接続可能なハウジングと、
   前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置され、電源に電気的に接続された紫外線（ＵＶ）光センサと、
   前記ハウジング内に配置され、前記ＵＶ光センサに電気的に接続されたマイクロプロセッサと、
   を備えたデバイスであって、
   前記ＵＶ光センサは、ＵＶ光源と、前記ＵＶ光源から間隔を置いて配置され、蒸気チャンネルを通過する光路を形成するＵＶ光検出器を備え、
   前記ＵＶ光検出器は、前記ＵＶ光源から前記光路に放射される光が入射する活性領域を備え、
   前記ＵＶ光検出器は、前記電源から電力が供給されると、前記活性領域に入射する光の強度を表す最初の信号を生成し、
   前記マイクロプロセッサは、
   気化した材料を含む蒸気カラムが前記蒸気チャンネルを通って流れる動作時間の間に、前記最初の信号を受信し、
   前記最初の信号に基づいて、活性領域に入射する光の強度の減少を決定し、前記減少は光路内の光の乱れがない場合の前記強度のベースライン測定値に対する相対的な減少であり、
   薬剤の減少および１つまたは複数の特性に基づいて、気化した材料内の薬剤の濃度を決定し、
   前記濃度、動作時間、および前記蒸気チャンネルを通る前記蒸気カラムの流量に少なくとも部分的に基づいて、マウスピースを介して前記蒸気カラムを吸入するユーザーが受け取る前記薬剤の投与量を計算し、
   前記投与量に基づいて少なくとも１つのアクションを実行する
   ことを特徴とするデバイス。
2. 前記ハウジング内に配置され、前記電源として前記ＵＶ光源および前記ＵＶ光検出器に電気的に接続された電池をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記マイクロプロセッサが、前記薬剤の１つ以上の特性として、１つ以上のカンナビノイドのＵＶ光吸収特性およびＵＶ光散乱特性を記憶することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
4. 前記ハウジングによって支持されたディスプレイをさらに備え、
   前記ディスプレイは携帯型気化デバイスの使用に関連するステータス情報を表示し、
   前記少なくとも１つのアクションが、
   投与量に基づいてモニタ情報を生成し、
   表示された前記ステータス情報にモニタ情報が含まれるように、
   暗号化されたソフトウェアを実行することを含んでいる
   ことを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
5. 前記気化室に含まれる材料を気化させて気化した材料を生成する気化エレメントと、
   前記マイクロプロセッサと電子通信し、前記気化エレメントと電気通信する測定回路と、をさらに備え、
   前記気化エレメントは、前記ハウジングが前記気化室に接続されているときに、材料が前記気化室の端部から引き出されると材料を受け取り、気化した材料を前記蒸気チャンネルに導くように配置され、
   前記測定回路は、
   前記気化エレメントの抵抗とインピーダンスの一方または両方の変動を検出し、
   検出された前記変動を表す変動データを生成し、
   前記変動データをマイクロプロセッサに送信し、
   前記マイクロプロセッサは、前記動作時間中に検出された前記変動にさらに基づいて投与量を計算する
   ことを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
6. 薬剤の投与量送達をモニタするためのデバイスであって、
   蒸気チャンネルの少なくとも一部を画定する携帯型ハウジングと、
   前記蒸気チャンネルを透過する光の強度を測定し、測定強度を表すセンサデータを生成する光センサと、
   前記光センサと電気的に通信する処理手段と、を備え、
   前記処理手段は、
   前記薬剤の蒸気が前記蒸気チャンネルを通って流れる動作時間の間、前記センサデータを受信し、
   前記動作時間および前記センサデータによって表される前記測定強度に少なくとも部分的に基づいて、前記薬剤の投与量を決定し、
   前記投与量に基づいて少なくとも1つのアクションを実行する
   ことを特徴とするデバイス。
7. 前記光センサによって測定される光は紫外線（ＵＶ）光であり、
   前記薬剤は、前記薬剤に衝突する入射紫外線の一部を吸収または散乱し、
   前記一部は前記光センサで検出可能である
   ことを特徴とする請求項６に記載のデバイス。
8. 前記光センサは、
   活性領域を有し、前記活性領域に入射する光に基づいて強度を測定するＵＶ光検出器と、
   前記蒸気チャンネルを横切って前記ＵＶ光検出器に光を放射するＵＶ光源と、を備えることを特徴とする請求項７に記載のデバイス。
9. 前記ＵＶ光源によって放射される光は、３７０ナノメートルの波長で最大強度を有することを特徴とする請求項８に記載のデバイス。
10. 前記投与量を決定するために、前記処理手段は、
    前記センサデータに基づいて測定強度を決定し、
    前記測定強度を、前記蒸気チャンネルが空のときに前記光センサによって測定された強度を表すベースライン測定値と比較して、前記蒸気チャンネルを流れる蒸気によって引き起こされる光の乱れを決定し、
    前記薬剤の所定の紫外線吸収および紫外線散乱特性を使用して、前記蒸気中の前記薬剤の濃度を決定する
    ことを特徴とする請求項７に記載のデバイス。
11. 前記蒸気チャンネルを通る前記蒸気の流量を測定し、測定流量を表す流量データを生成する流量センサをさらに備え、
    前記投与量を決定するために、前記処理手段はさらに、
    前記流量データを取得し、
    前記流量データに基づいて前記測定流量を決定し、
    前記濃度、前記測定流量、および前記動作時間に基づいて投与量を計算する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のデバイス。
12. 前記薬剤は1つ以上のカンナビノイドを含み、
    前記光センサは、空気中の０．０８ｍｇ／ｍＬの低濃度に関連する光の乱れを検出するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１０に記載のデバイス。
13. 前記蒸気を生成するために前記薬剤を含む材料を気化させる気化エレメントと電気通信する測定回路をさらに備え、
    前記測定回路は、前記気化エレメントの抵抗とインピーダンスの一方または両方の変動を測定し、測定変動を表す変動データを生成し、
    前記投与量を決定するために、前記処理手段はさらに、
    前記変動データを取得し、
    前記変動データに基づいて前記測定変動を決定し、
    前記測定変動に少なくとも部分的に基づいて前記投与量をさらに計算する
    ことを特徴とする請求項６に記載のデバイス。
14. 前記気化エレメントは、直流回路によって駆動され、
    前記測定回路は、前記気化エレメントの抵抗を直接測定する
    ことを特徴とする請求項１２に記載のデバイス。
15. 前記測定回路は、前記気化エレメントに対して配置されたインダクタを備えることで、前記気化エレメントの抵抗の変動により、前記インダクタの誘導リアクタンスに対応する比例した変動が生じ、
    前記変動データは、前記誘導リアクタンスの前記変動に基づいて前記インピーダンスの前記測定変動を表す
    ことを特徴とする請求項１２に記載のデバイス。
16. 前記ハウジング内に配置された１つ以上の電池をさらに備え、
    前記１つ以上の電池が、前記光センサと前記処理手段に電気的に接続され電力を供給する
    ことを特徴とする請求項６に記載のデバイス。
17. 前記１つ以上の電池はさらに、薬剤を含む材料を気化させて蒸気を生成する気化エレメントに電気的に接続され、電力を供給することを特徴とする請求項１６に記載のデバイス。
18. 前記少なくとも１つのアクションは、ユーザーの投与履歴を取得すること、投与量を含むように投与履歴を更新すること、および更新された前記投与履歴を記録することを含むことを特徴とする請求項６に記載のデバイス。
19. 前記ハウジングが、
    前記薬剤を含む材料を収容するための気化室を画定する本体に接続する第１端部と、
    マウスピースに接続し、前記マウスピースと協働して蒸気チャンネルを形成する第２端部と、を備え、
    前記本体、前記ハウジング、および前記マウスピースは、接続されると、携帯型気化ユニットを形成し、
    前記携帯型気化ユニットのユーザーは前記マウスピースから蒸気を吸入し、
    前記少なくとも１つのアクションは、前記投与量に基づいて、前記携帯型気化ユニットのユーザーの使用をモニタすることを含む
    ことを特徴とする請求項６ないし１８のいずれか１項に記載のデバイス。
20. 前記ハウジングに永久的または取り外し可能に取り付けられ、前記薬剤を含む材料を収容するための気化室を画定する本体と、
    前記ハウジングに永久的または取り外し可能に取り付けられ、前記蒸気チャンネルを形成するために前記ハウジングと協働するマウスピースと、をさらに備え、
    前記本体、前記ハウジング、および前記マウスピースは、接続されると、携帯型気化ユニットを形成し、
    前記携帯型気化ユニットのユーザーは前記マウスピースから蒸気を吸入し、
    前記少なくとも１つのアクションは、前記投与量に基づいて、前記携帯型気化ユニットのユーザーの使用をモニタすることを含む
    ことを特徴とする請求項６ないし１８のいずれか１項に記載のデバイス。

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