CN111741708A - 用于分析生化传感器数据的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种系统包括可植入传感器和监测器，并且可用于基于从可植入传感器和监测器接收的数据，向用户提供与健康相关的反馈。

Description

用于分析生化传感器数据的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年12月28日提交的美国临时专利申请No.62/611，184的权益，该专利申请的公开内容通过引用整体包含在本文中。
技术领域
本公开属于生化传感器领域，以及可用于组合来自可植入传感器的数据和来自可选的外部监测设备的数据以便提供与健康相关的反馈的系统。
背景技术
对于许多状况的管理，体内分析物的定期测量是可取的。在人体内植入传感器一直是医学科学和军方的长期目标，所述传感器连续且精确地确定数量、浓度和/或生理、代谢或疲劳状态的变化；测量体内生物威胁剂或治疗剂的浓度；和/或在症状发作之前提供疾病的早期检测。长期以来一直希望这样的传感器和/或测量是非侵入性的，并且涉及最少的用户维护。此外，可取的是在实际用户环境中实现数月到数年的传感器寿命。
对于某些状况，来自传感器的生化数据足以使用户和/或临床医生确定是否需要干预。对于其他状况，可能需要与用户和/或用户周围的环境相关的附加数据，和/或所述附加数据可能有助于评估干预是否可取。于是，需要将体内生化数据和提供关于用户和/或用户周围的环境的其他信息的其他数据源相组合的能力。
传统的外部分析物测量设备存在许多阻碍它们用于向用户提供与健康相关的反馈的缺点。例如，指尖型脉搏血氧计可以提供对用户血液氧合的测量的一些了解，但是在寒冷条件下，在高血压用户身上，以及在存在运动(例如锻炼、颤抖、震颤等)的情况下，这样的测量可能产生不准确的读数。当与来自其他监测设备的数据组合，以准备基于多个数据源的与健康相关的反馈时，此类缺陷可能会加剧。于是，需要用于分析生化传感器数据的改进系统和方法。
附图说明
图1是表示由置于用户前臂中的可植入传感器测量的以及由指尖型脉搏血氧计测量的氧浓度的例子的图表。
图2是按照实施例，包括传感器、读取器、分析仪、监测器和数据处理系统的系统的示意图。
具体实施方式
在本文中描述的是一般包括一个或多个可植入传感器，一个或多个提供关于用户或用户环境的状况的信息的监测设备，和一个或多个数据处理系统的系统，所述一个或多个数据处理系统接收并分析来自所述一个或多个可植入传感器的数据和来自所述一个或多个监测设备的数据。
需要为患者提供临床指导的能力。在本文中描述的一些实施例包括一个或多个可植入传感器。如本文中更详细所述，可植入传感器通常与传统的外部传感器相比，提供更精确和/或更可靠的数据，于是有助于为患者提供新型的与健康相关的指导的能力。同样地，在本文中描述的包括至少一个可植入传感器的系统可以用于进行与健康相关的分析，并产生在不使用可植入传感器的情况下将不可能的与健康相关的建议。
例如，可用于测量外周毛细血管氧饱和度(SpO2)的已知脉搏血氧计存在许多主要缺点，这些缺点通常使它们不适于在本文中描述的系统中使用。特别地，已知的脉搏血氧计对运动非常敏感，于是通常不适于连续监测活动(例如锻炼)用户的氧浓度。另外，与组织氧合相比，SpO2通常是较差的测量。图1是表示由置于用户前臂中的可植入传感器110测量的以及由指尖型脉搏血氧计120测量的组织氧浓度的示例数据的图表。当调节血流时(在本例中通过使血压袖带膨胀)，可植入传感器检测到组织氧合浓度的快速下降。然而，脉搏血氧计未检测到下降的SpO2。于是，在血流被中断的情况下，已知的脉搏血氧计可能无法提供可操作的数据。例如，如图1中所示，当血流受阻时，脉搏血氧计可能不可用于检测该事件，如果该阻碍与凝块或其他医疗紧急情况关联，那么这可能带来灾难性的后果。另外，在低压和/或高海拔条件下，脉搏血氧计可能受环境条件的影响，从而误导地报告低的外周毛细血管氧饱和度，而植入的传感器将继续报告精确的组织氧合。又例如，与低温和/或颤抖关联的毛细血管收缩也会影响脉搏血氧计获得的SpO2测量结果，以致测量的SpO2偏离临床上更有用的组织氧合测量。
在本文中描述的一些实施例涉及配置成测量葡萄糖、乳糖、乳糖酶、氧、丙酮酸和/或任何其他适当的分析物的可植入传感器。在一些情况下，这样的可植入传感器可以用于测量分析物的局部浓度。例如，如在本文中更详细所述，在一些情况下，可植入传感器可以提供与局部伤口愈合或特定肌肉群的劳累关联的分析物信息，这样的分析物信息是使用检测分析物的全身浓度(例如，比如从抽血、手指针刺等获得的分析物测量结果)或者外围位置(例如指尖、脚趾等)处的分析物的测量的已知感测技术可能无法获得的。
在本文中描述的一些实施例涉及提供临床指导，并且包括、涉及和/或利用：(1)来自可植入传感器的临床级数据和(2)来自其他监测设备的数据，以评估用户的其他状况。另外，在本文中描述的一些实施例包括(3)分析来自可植入传感器的临床级数据和来自其他监测设备的数据，和(4)根据需要向用户和/或临床医生提供指导。此外，可能可取的是(5)临床医生具有查看全部、一些或者部分数据，并在某个条件满足时向用户发送通知的能力。在一些实施例中，(6)用户也可具有查看全部、一些或者部分数据的能力。本文中提供了实现这些目的的方法和系统。在一些实施例中，可以确定数据的置信度，并且至少部分使用该置信度来确定要向用户提供的适当指导。
在实施例中，临床级数据可能可以与来自其他临床相关来源的数据相比较。
在实施例中，描述了一种系统，所述系统包括：(1)一个或多个传感器(例如，植入的和/或可植入传感器)，所述一个或多个传感器响应分析物产生信号；(2)读取器，所述读取器检测来自一个或多个可植入传感器的信号；(3)分析仪，所述分析仪处理来自所述读取器的信号，并确定由一个或多个外部传感器检测的分析物的量或阈值存在或趋势；(4)外部监测器，所述外部监测器提供关于用户或局部环境的状况的信息；和(5)数据处理系统，所述数据处理系统接收来自所述分析仪的数据和来自一个或多个外部监测器的数据，并处理所述数据，以确定用户的状况。
在本文中描述的一些实施例涉及一种包括可植入传感器的系统，所述可植入传感器被配置成产生与组织中的分析物(例如，氧、葡萄糖、乳酸、二氧化碳，H+、OH-、β-羟丁酸、皮质醇、钠、钾、氯化物、肌酸酐、尿素、胆红素等)的浓度关联的信号。同样地，可植入传感器可以产生指示特定组织(例如，皮下组织、肌肉、胃或肠组织、胰腺组织，脑组织等)中的分析物的水平的信号(例如，光信号)。在一些情况下，可植入传感器于是产生指示分析物的局部浓度的信号。在一些这样的情况下，可植入传感器可以提供分析物的特定于位置的测量。在一些实施例中，系统可以包括配置成测量相同或不同分析物的多个可植入传感器。在一些实施例中，可植入传感器可被配置成产生与多种分析物的浓度关联的多个信号。
所述系统还可以包括读取器，所述读取器被配置成置于在植入物上方的用户皮肤的表面上。所述读取器可被配置成检测从可植入传感器发出的信号。例如，所述读取器可包括用于检测源自可植入传感器并且透过用户的皮肤发出的光信号的适当光学传感器。在一些实施例中，读取器还可以用于基于可植入传感器产生的信号，计算分析物的浓度。
所述系统还可以包括监测器，所述监测器被配置成产生与用户的状况或者环境的状况中的至少一个关联的信号。监测器的例子将在本文中更详细地讨论，不过一般是可以耦接到用户或者以其他方式设置在用户附近(例如，100英尺以内)的外部设备，该外部设备检测用户的位置(例如，地理位置、肢体位置等)、用户的活动程度的指标(例如，心率、呼吸等)、体温、环境温度、海拔等。
在一些实施例中，系统还包括通信耦接到读取器和监测器的分析仪。所述分析仪可用于评估来自所述监测器和读取器中的每一个的信号，并基于分析物的浓度、用户的状况和/或用户的环境的状况，向用户提供与健康相关的反馈。在其他实施例中，一个设备可以进行读取器、监测器和/或分析仪中的一个或多个的功能。同样地，分析仪、监测器和/或读取器可以不是三个不同的设备，而是可以封装在一个或两个外壳中。
图2是按照实施例，包括传感器、读取器、分析仪、监测器和数据处理系统的系统的示意图。图2还描述了监测、信息输出和/或反馈设备。如图2中所示，监测器、分析仪、数据处理系统以及监测、信息输出和/或反馈设备通过网络通信耦接。在其他实施例中，可以存在设备之间的任何其他适当的通信连接。例如，监测、信息输出和/或反馈设备可以直接通信耦接到数据处理系统，监测器可以直接通信耦接到分析仪，等等。
应理解的是，尽管为了易于说明特定功能，读取器、监测器、分析仪、数据处理系统和反馈设备被表示和描述成分离的设备，不过应理解这些设备中的任意设备可以组合在一起。例如，在一些实施例中，“读取器”可以进行下面描述成由监测器、分析仪、数据处理系统和/或反馈设备进行的功能。
A.传感器
记载在本文中的传感器可以是可植入的。可用于所述系统的可植入传感器包括组织整合传感器和非组织整合传感器。可植入传感器可以植入人或动物受试对象中。可植入传感器可以测量分析物，比如：氧、葡萄糖、乳酸、二氧化碳，H+、OH-、β-羟丁酸、皮质醇、钠、钾、氯化物、肌酸酐、尿素、胆红素等。可植入传感器可以在分析物存在的情况下产生光学可检测信号。
在实施例中，可植入传感器可以是组织整合传感器。在2011年10月6日提交的公开的美国专利申请公开号20120265034中记载了示例性的非限制性组织整合传感器，该专利申请的内容在此整体包含在本文中。
在实施例中，可植入传感器可以响应于分析物，产生信号。在一个方面，所述信号可以是光信号。所述信号可以具有足够高的质量，以支持医疗级决策。同样地，可植入传感器可以产生临床级数据。
在另一个实施例中，可植入传感器可以测量分析物的量，或者分析物的量的变化率。指示分析物的存在或量的数据可以具有足以作出临床级决策的质量。
B.读取器
读取器检测来自一个或多个可植入传感器的信号。在实施例中，读取器可以位于体外。例如，来自传感器的信号可以是光信号。读取器可以包括可用于接收透过组织发出的来自可植入传感器的信号的光学组件，并且视情况可以包括照射可植入传感器的光源。例如，可植入传感器可被配置成由从读取器发出的光信号激发，并且响应于被激发，发出与分析物的浓度关联的光信号(例如，荧光、冷光等)。
读取器可被配置成置于读取器附近或上方的用户皮肤的表面上。在一些实施例中，读取器可以包括处理器和存储器，并被配置成基于来自可植入传感器的信号，计算分析物的浓度。在美国专利申请公开号2014/0275869、2014/0364707和2016/0374556中记载了示例性的读取器，这些专利申请在此通过引用整体包含在本文中。如本领域的普通技术人员理解的，可以考虑其他读取器，例如，读取器可被配置成检测来自可植入传感器的无线电信号或者其他非光信号。
在另一个实施例中，读取器可以位于体内。
C.分析仪
在实施例中，提供了分析仪，所述分析仪处理来自读取器的信号，并确定由一个或多个组织整合传感器检测的分析物的量或阈值存在或趋势。在一个方面，分析仪可以与读取器位于同一位置。分析仪可以与读取器在同一设备中。在另一个方面，分析仪可以与读取器物理分离。在一个方面，读取器可以将信息传送给分析仪。例如，可以通过无线或有线方式传送信息。
在一个方面，分析仪可以包括处理器和存储用于处理从读取器接收的信息的软件的存储器。
在一个方面，分析仪可以与数据处理系统位于同一位置。分析仪可以与数据处理系统位于同一设备中。在另一个方面，分析仪可以与数据处理系统物理分离。在一个方面，分析仪可以将信息传送给数据处理系统。例如，可以通过无线或有线方式传送信息。
在实施例中，读取器、分析仪和数据处理系统可以位于同一设备中。在一个方面，读取器、分析仪、其他监测设备和数据处理系统位于同一设备中。
D.监测器
在实施例中，一个或多个监测器或监测设备可以监测与用户和/或用户的环境相关的状况。所述状况可能与疾病或健康受损关联，或者可能与此无关。在实施例中，监测器可以是非分析物传感器。在另一个实施例中，监测器可以测量分析物。在实施例中，监测器可以与第一传感器位于同一位置，或者可以是第一传感器的一部分。监测器可以是外部的，不可植入的和/或非组织整合的。
在实施例中，监测器可以在受试对象外部。在实施例中，外部传感器可以物理接触受试对象。在另一个实施例中，监测器可以不与受试对象物理接触。监测器可以是可穿戴的，或者可以是不可穿戴的。示例性的非限制性监测器包括：FitBit、移动电话、心率监测器、血压监测器等。
设想的监测器可以提供关于与受试对象或受试对象的环境相关的一个或多个参数的信息。可用监测器测量的与受试对象相关的示例性非限制性参数包括：心率、活动程度、皮肤电反应、血液灌注、血压、呼吸速率、血液分析物、组织分析物、以及汗液、运动、步态类型、地理位置、受试对象的内部温度、心情、心率变化性、呼吸模式、体位、身体部位位置、加速度、速度和社交性(例如，他们使用电话和应用呼叫某人多少次)。可用监测器测量的用户的环境的示例性非限制性状况包括：日期/时间、海拔、花粉计数、烟雾指数、污染计数、天气状况、外部温度以及湿度。
E.数据处理系统
记载在本文中的数据处理系统接收并分析来自一个或多个可植入传感器的数据，和来自一个或多个外部传感器的数据。
在实施例中，来自可植入传感器的数据可被传送给用户身上或用户附近的外部设备。在一个方面，来自可植入传感器的数据可被传送给可能位于或者可能不位于用户附近的计算机或服务器。来自可植入传感器的数据可被传送给分布式计算环境(例如“云”)。
在实施例中，来自监测设备的数据可被传送给用户身上或用户附近的外部设备。在一个方面，来自监测设备的数据可被传送给可能位于或者可能不位于用户附近的计算机或服务器。来自监测设备的数据可被传送给云。
在实施例中，来自可植入传感器的数据和来自监测设备的数据可以一起被分析和处理以确定向用户(或临床医生或护理员)提供哪些信息。
可以使用算法来分析数据并确定向用户(或临床医生或护理员)提供哪些信息。示例性的算法包括线性关系、非线性关系、机器学习算法、支持向量机和/或神经网络。
D.向受试对象或保健提供者提供信息的设备
D1.设备的类型
设想向受试对象或保健提供者提供信息的设备。提供的信息将取决于数据处理系统所进行的分析。
D2.设备提供的信息的类型
在实施例中，信息可以选自下述中的一个或多个：推荐的生活方式改变、推荐的干预、医疗诊断、医疗预后。
在实施例中，非组织整合监测器可以提供用户的压力水平的指标。在实施例中，压力指标可以是心率、皮质醇、声音、噪声、光和/或皮肤电反应等。
在实施例中，非组织整合监测器可以提供脱水和/或肾功能的指标。在实施例中，脱水和/或肾功能监测器可以从由尿素、肌酸酐、钾、钠、活动程度和温度组成的组中选择。
例子
例1
氧传感器：测量氧和海拔
氧传感器可以植入用户内，利用外部读取器可以检测氧含量。分析仪处理来自读取器的信号，确定由传感器检测的氧的量或阈值存在或趋势。读取器和分析仪可以位于同一设备中，或者它们可以位于不同的设备中。读取器可以将氧数据发送给外部服务器。读取器可以将氧数据发送给另一个设备，所述另一个设备可以位于用户身上，或者可以不位于用户身上。
附加的监测器确定地理位置和运动(作为活动的度量)。该监测器还可以测量呼吸速率和/或心率或者其他生物特征。地理位置和/或运动监测器可以将地理位置和运动数据发送给外部服务器。地理位置和/或运动监测器可以将地理位置和运动数据发送给传感器读取器。地理位置和/或运动监测器可以将地理位置和运动数据发送给另一个设备，所述另一个设备可以位于用户身上，或者可以不位于用户身上。
氧数据以及地理位置和运动数据可以由传感器读取器、外部服务器和/或任何其他适当的设备分析。如下表中所示，基于氧含量、测得的海拔和测得的活动程度，可以向用户提供反馈。
Figure BDA0002622803600000091
例2
COPD患者的远程监测
可以远程监测患有COPD的患者。氧传感器可以植入患者内。另外，患者还可被植入下述中的一个或多个：二氧化碳传感器和/或pH传感器。另外，患者还可具有碳酸氢盐传感器。患者还可以穿戴有移动和/或运动监测器。患者还可以穿戴有热通量监测器。传感器读取器系统、外部监测设备或者连接的智能电话中的时钟将为事件或状态变化检测定义当日时间。呼吸速率/呼吸率监测器也可用于监测患者的呼吸速率。可穿戴数据与来自传感器的化学数据的组合可允许解释患者的状况。
例如，夜间无运动时的缺氧和/或高碳酸血症可以指示患者没有使用夜间吸入器，氧气插管脱离鼻腔通道，或者氧气流动受到干扰。用户可能收到“检查药物或氧气插管或氧气罐，或者罐和插管连接头”的信号。发生在白天、但是发生在表明患者早晨从床上起身的已知事件之后的这些相同状况可提醒意识的丧失。
例如，如果在剧烈运动的同时检测到缺氧和/或高碳酸血症，那么用户可能收到“请停下来休息”的信号。
Figure BDA0002622803600000101
例3
PAD/CLI患者的远程监测
可以远程监测患有PAD/CLI的患者，以监测PAD/CLI患者的血管灌注状态。氧传感器将被植入患者内。另外，患者将穿戴两个或多个惯性测量单元(IMU)。一个IMU可以放置在脚上，而另一个IMU可以放置在腹部或胸部区域，这可以用于确定患者的脚相对于身体位置的位置。患者还可以输入对脚的特定挑战(例如，抬腿或压力袖带)以帮助解释数据。另一个数据流可包括血液灌注(例如，激光多普勒、激光散斑)，以帮助解释肢体中的血流及其与氧浓度的关系。
例如，流式数据可被发送给云，以确定是否发生了血管通畅性的变化。通畅性的变化会导致响应于位置/姿势激发的变化。可以周期性地进行这些测量以确定趋势。可以基于由传感器测得的氧含量、躯干位置和/或脚的位置，向用户提供与健康相关的反馈。
Figure BDA0002622803600000111
例4
全面血糖管理
可以监测糖尿病和糖尿病前期患者的血糖模式。葡萄糖和/或氧传感器可以植入患者内。pH传感器也可以植入患者内。另外，患者可以穿戴一个或多个附加的温度、热通量、运动(比如通过IMU)、心率、出汗率、地理位置，定位信标(例如iBeacon)和呼吸的监测器。还可以从用户获得关于他们吃什么、食物照片、饮食日志等的信息。可以测量运动及运动的质量、皮肤温度和热通量、汗液、呼吸和具体的患者位置(例如，使用一个或多个监测器)。对来自葡萄糖传感器和氧传感器的数据与来自附加监测器的数据进行组合可以用于特定血糖(变化性；高；或低)事件的基础动力学。
例如，测量葡萄糖水平和氧含量并组合葡萄糖和氧数据与运动数据和/或热通量数据，可帮助确定糖原是否从肌肉中排出，这有助于抑制随后的高血糖事件。
在另一个例子中，来自葡萄糖传感器和氧传感器的数据可以与测量心率、汗液和/或运动的数据组合；伴随患者的运动的心率加快和/或汗液增多可能并不意味有问题，而心率加快和/或汗液增多加上患者没有运动可能指示当前或即将发生的低血糖。
例如，由葡萄糖传感器和pH传感器检测到的高葡萄糖水平和低pH可能指示酮酸中毒。该数据加上关于活动程度和/或呼吸速率的数据可能指示需要向用户和/或护理员提供信号。另一方面，低葡萄糖和低pH加上高活动可能指示由于脂肪代谢引起的酮病。
例如，来自葡萄糖传感器和氧传感器的数据可以与来自地理位置/iBeacon的数据组合，并且可以提供例如指示患者是否去过健身房或快餐店的数据。餐后2小时葡萄糖水平的分析可进一步强化高血糖指数食物被摄入的结论。与葡萄糖图谱组合，该数据可以指出患者可能从指导中受益的行为。
运动的强度和持续时间调节血糖变化性、平均血糖波动幅度(MAGE)和餐后2小时(PP)。将运动/锻炼与MAGE相关使得能够向用户提供与健康相关的反馈，比如指导和优化糖尿病前期患者的锻炼计划。
例5
监测睡眠呼吸暂停、哮喘、慢性肺病、ARDS和其他呼吸窘迫
使用记载在本文中的方法，可以监测患有睡眠呼吸暂停、哮喘、慢性肺病、ARDS和/或呼吸窘迫的用户。氧传感器、二氧化碳传感器和/或pH传感器可以植入用户内。另外，用户可以穿戴呼吸速率/呼吸率监测器。通过测量氧含量、二氧化碳含量、pH和/或呼吸速率，可以确定用户可能需要增加他们的氧含量、改变他们的药物量、或者就医。可以向用户发送建议他们检查他们的氧含量、药物或者就医的信号。
例6
监测感染或向慢性伤口的发展
乳酸、pH值和/或氧传感器可以植入用户内。用户还可以穿戴温度监测器。来自氧、pH和/或乳酸传感器的数据与来自温度监测器的数据的组合可以允许监测感染或向慢性伤口的发展。例如，如果乳酸和/或氧传感器被植入患有PAD或者脚部有伤口的患者的脚部中，那么监测这些水平可以提供可用于发信号通知脚部需要护理或者用户应当就医的数据。
例7
监测手术期间给予的麻醉剂量
氧传感器可在手术前或手术期间植入用户内。用户还可以穿戴心率监测器。来自氧传感器的数据与来自心率监测器的数据的组合可以允许监测手术期间所给予的麻醉剂量。
例8
评估肢体生存力、外科皮瓣再灌注、肢体再植、器官移植或心血管手术氧、pH和/或乳酸传感器可以在诸如外科皮瓣重建、肢体再植、器官移植或心血管手术之类的外科介入的部位附近，植入用户内。用户还可以穿戴光学感测可穿戴设备，该光学感测可穿戴设备对传感器内或周围的组织采样。用户还可以穿戴对全身心血管参数(例如ECG、动脉血液氧合)采样的监测器。例如，用户还可以穿戴胸带以监测呼吸速率。来自氧、pH和/或乳酸传感器的数据可以与指示血液脉搏波、血液体积分数、微血管饱和度的数据、指示心率的电信号等组合。数据的组合可以用于监测对生理或解剖结构治疗(例如外科皮瓣重建、肢体再植、器官移植或心血管外科手术)的反应。数据的组合可以用于评估创伤、出血或REBOA的恢复。通常，局部组织生理学的变化可能是局部组织对治疗有反应(或无反应)的指示。全身心血管输出的变化可用对于全身对治疗的反应的检查。两者之间的断开可用于识别区域灌注限制。该信息可以在手术期间用于指导干预，或者它可以在术后用于通知潜在的后续干预。
例9
诊断败血症
氧、pH和/或乳酸传感器可以植入用户内。用户还可以穿戴心率、呼吸速率、温度和/或血压监测器。来自氧、pH和/或乳酸传感器的数据与来自心率、呼吸速率、温度和/或血压监测器的数据的组合可用于指示或预测败血症和休克。该数据可用于识别危险信号，以指示特定治疗是否对患者有帮助。这可用于医院或军事场合。
例10
饮食和肠道中的氧
氧传感器可以被摄入，并且可提供关于与肠道的氧合的数据流。这可以与诸如排便频数、服用的药物和/或其他全身健康监测器(例如心率、血压)之类的数据相结合。
例11
脑外伤/脑损伤
氧传感器可以植入颅骨之外或之内，可与其他参数一起使用，比如心率、局部血液灌注(例如，激光多普勒)和/或血压。这些监测器可以帮助预测或诊断氧合不良和需要干预。
例12
胰岛细胞生存力
氧传感器可以植入用户内的免疫隔离袋中。用户还可以穿戴流速监测器。来自氧传感器的数据加上来自流速监测器的数据可用于评估胰岛细胞的生存力。
例13
过敏反应/过敏性的诊断
氧、乳酸、葡萄糖、二氧化碳和/或pH传感器可以植入用户内。用户还可以穿戴例如监测血压和/或呼吸速率的外部监测器。来自传感器的分析物数据与来自外部监测器的数据的组合可以提供评估过敏反应的进展/严重程度的客观指标。例如，对诸如灯笼椒、红辣椒或香蕉之类的食物患有乳胶-水果过敏症的个体可能时常暴露于少量的过敏原，在寻求医疗帮助或者以皮质类固醇和/或抗组胺剂的形式进行治疗时，必须决定暴露的严重程度。对于具有这种前提条件的个体，组织分析物的连续测量可以提供对反应开始和发展期间体内平衡的丧失的了解。该信息可被提供给经历过敏性发作的人以帮助作出决定，或者可被提供给伙伴或护理员以帮助共同作出决定。
例14
监测运动生理学
氧、乳酸、葡萄糖、二氧化碳和/或pH传感器可以植入用户内。用户还可以穿戴追踪运动(例如，一个或多个IMU)并提供总运动和活动强度的定量评估的外部监测器。监测器可以追踪生物特征，例如心率、心率变化性、呼吸速率、局部血液灌注等。例如，来自乳酸传感器(可能还有其他传感器)的数据加上来自标准可穿戴设备的数据可用于提供局部肌肉健康的客观实时度量，和/或通知锻炼活动的最佳安排。例如，来自氧传感器的数据加上来自监测器的数据可用于提供对训练方案(有氧对无氧)的了解，并且可用于向用户提供与健康相关的反馈，比如指导强度/劳累水平。
例15
监测压力水平；身心干预的生理监测
氧、乳酸、葡萄糖、二氧化碳和/或pH传感器可以植入用户内。用户还可以穿戴外部监测器，所述外部监测器例如对光信号、皮肤电导、ECG采样，以测量呼吸速率、皮肤电反应、心率等。来自氧、乳酸、葡萄糖、二氧化碳和/或pH传感器的数据与来自外部监测器的数据的组合可用于监测压力水平。用户可以使用该信息来追踪正念和/或冥想疗法或干预对压力的生理指标的有效性。来自外部监测器的数据可以与组织分析物组合，以评估在有/没有身心干预的情况下生理变化的大小和持续性。组织氧的傅立叶分析可以提供对作为压力反应的度量的血管痉挛/运动的了解。组合的传感器和监测器数据可以提供监测呼吸速率和心率之间的同步(即，呼吸性窦性心律不齐)的实时客观度量。该度量可以向试图通过受控呼吸或类似方式缓解焦虑或压力反应的用户提供反馈。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
可植入传感器，所述可植入传感器被配置成产生与用户的组织中的氧浓度关联的信号；
读取器，所述读取器被配置成置于用户皮肤的表面上，检测由所述可植入传感器产生的信号，并计算氧浓度；
监测器，所述监测器被配置成产生与用户的状况或用户的环境的状况中的至少一个关联的信号；以及
分析仪，所述分析仪通信地耦接到所述监测器和所述读取器，所述分析仪被配置成基于氧浓度、以及用户或用户的环境的状况中的所述至少一个，向用户提供与健康相关的反馈。
2.按照权利要求1所述的系统，其中：
所述监测器是配置成产生与海拔和活动程度关联的信号的至少一个监测器；
所述分析仪被配置成基于氧浓度、海拔和活动程度，向用户提供与劳累相关的反馈。
3.按照权利要求1所述的系统，其中：
所述监测器被配置成产生与用户的呼吸速率关联的信号；以及
所述分析仪被配置成基于氧浓度和呼吸速率，向用户提供与呼吸窘迫相关的反馈。
4.按照权利要求1所述的系统，其中：
所述可植入传感器被配置成产生与创伤部位处的局部氧浓度关联的信号；
所述监测器被配置成产生与温度关联的信号；以及
所述分析仪被配置成基于所述创伤部位处的局部氧浓度和所述温度，向用户提供创伤愈合的反馈。
5.按照权利要求1所述的系统，其中所述可植入传感器被配置成植入到用户的颅骨内。
6.按照权利要求1所述的系统，其中所述可植入传感器被配置成植入到用户的肠道中。
7.按照权利要求1所述的系统，其中与健康相关的反馈是与锻炼相关的反馈。
8.一种系统，包括：
可植入传感器，所述可植入传感器被配置成产生与用户的组织中的分析物的浓度关联的信号；
监测器，所述监测器被配置成产生与用户的状况关联的信号；以及
读取器，所述读取器被配置成置于用户皮肤的表面上，所述读取器被配置成：
检测由所述可植入传感器产生的信号，
计算分析物的浓度，
接收来自所述监测器的信号，以及
基于分析物的浓度和用户的状况，向用户提供与健康相关的反馈。
9.按照权利要求8所述的系统，其中：
所述可植入传感器是配置成测量用户的组织中的氧浓度和用户的组织中的二氧化碳浓度的至少一个可植入传感器；
所述至少一个可植入传感器被配置成发出与氧浓度关联的第一光信号；
所述至少一个可植入传感器被配置成发出与二氧化碳浓度关联的第二光信号；
所述监测器被配置成产生与用户的活动程度关联的信号；
所述读取器是配置成被定位在所述至少一个可植入传感器上方的用户皮肤的表面上、以接收第一光信号和第二光信号并计算氧浓度和二氧化碳浓度的至少一个读取器；以及
所述读取器被配置成基于氧浓度、二氧化碳浓度和活动程度，向用户提供与慢性阻塞性肺病(COPD)关联的反馈。
10.按照权利要求8所述的系统，其中：
所述可植入传感器是配置成测量用户的组织中的氧浓度和用户的组织中的二氧化碳浓度的至少一个可植入传感器；
所述至少一个可植入传感器被配置成发出与氧浓度关联的第一光信号；
所述至少一个可植入传感器被配置成发出与二氧化碳浓度关联的第二光信号；
所述监测器被配置成产生与用户的活动程度关联的信号；以及
所述读取器是配置成被定位在所述至少一个可植入传感器上方的用户皮肤的表面上、以接收第一光信号和第二光信号并计算氧浓度和二氧化碳浓度的至少一个读取器；以及
所述读取器包括通信模块，所述通信模块被配置成向远程监测设备发送信号，使得所述远程监测设备能够基于氧浓度、二氧化碳浓度和活动程度，向护理员提供与用户的慢性阻塞性肺病(COPD)相关的信息。
11.按照权利要求8所述的系统，其中：
所述可植入传感器是配置成测量用户的组织中的葡萄糖浓度和组织的pH的至少一个可植入传感器；
所述至少一个可植入传感器被配置成发出与葡萄糖浓度关联的第一光信号；
所述至少一个可植入传感器被配置成发出与pH关联的第二光信号；
所述监测器被配置成产生与用户的活动程度关联的信号；以及
所述读取器是配置成被定位在所述至少一个可植入传感器上方的用户皮肤的表面上、以接收第一光信号和第二光信号并计算葡萄糖浓度和pH的至少一个读取器；以及
所述读取器被配置成基于葡萄糖浓度、pH和活动程度，向用户提供与血糖排出关联的反馈。
12.按照权利要求8所述的系统，其中：
所述可植入传感器是配置成测量用户的组织中的葡萄糖浓度和组织的pH的至少一个可植入传感器；
所述至少一个可植入传感器被配置成发出与葡萄糖浓度关联的第一光信号；
所述至少一个可植入传感器被配置成发出与pH关联的第二光信号；
所述监测器被配置成产生与用户的位置关联的信号；以及
所述读取器是配置成被定位在所述至少一个可植入传感器上方的用户皮肤的表面上、以接收第一光信号和第二光信号并计算葡萄糖浓度和pH的至少一个读取器；以及
所述读取器被配置成基于葡萄糖浓度、pH和用户的位置，向用户提供与血糖排出关联的反馈。
13.按照权利要求8所述的系统，其中：
所述可植入传感器被配置成产生与创伤部位处的分析物的局部浓度关联的信号；
所述读取器被配置成基于分析物的局部浓度，提供创伤愈合反馈。
14.按照权利要求8所述的系统，其中：
所述可植入传感器被配置成产生与创伤部位处的乳酸或pH中的至少一个的局部浓度关联的信号；
所述监测器被配置成产生与温度关联的信号；以及
所述读取器被配置成基于乳酸或pH中的至少一个的局部浓度以及温度，提供感染或创伤愈合反馈中的至少一个。
15.按照权利要求8所述的系统，其中：
所述可植入传感器被配置成产生与创伤部位处的分析物的局部浓度关联的信号；
所述监测器被配置成产生与血液脉搏波、血液体积分数或微血管饱和度中的至少一个关联的信号；以及
所述读取器被配置成提供与所述创伤部位关联的结构治疗反应反馈。
16.一种系统，包括：
可植入传感器，所述可植入传感器被配置成产生与用户的组织中的局部氧浓度关联的信号；
监测器，所述监测器被配置成产生与用户的状况或用户的环境的状况中的至少一个关联的信号；以及
分析仪，所述分析仪被配置成基于所述局部氧浓度、以及用户的状况或用户的环境的状况中的所述至少一个，向用户提供与健康相关的反馈。
17.按照权利要求16所述的系统，其中：
所述可植入传感器被配置成置于下肢的组织中，使得所述局部氧浓度是下肢中的氧浓度；
所述监测器被配置成产生与用户的下肢的位置关联的信号；
所述分析仪被配置成基于下肢的位置，确定用户何时在平卧位和站立位之间移动；
所述分析仪被配置成当患者在平卧位和站立位之间移动时下肢中的氧浓度的变化率；以及
所述分析仪被配置成基于当患者在平卧位和站立位之间移动时下肢中的氧浓度的变化率，向用户提供与循环相关的反馈。
18.按照权利要求16所述的系统，其中：
所述可植入传感器被配置成植入在创伤部位处；以及
所述分析仪被配置成基于所述创伤部位处的局部氧浓度，向用户提供创伤愈合反馈。
19.按照权利要求16所述的系统，其中：
所述监测器被配置成产生与用户的心率关联的信号；以及
所述分析仪被配置成基于所述局部氧浓度和用户的心率，在医疗过程期间提供麻醉反馈。
20.按照权利要求16所述的系统，其中：
所述可植入传感器被配置成植入在创伤部位处；
所述监测器被配置成产生与全身心血管输出关联的信号；以及
所述分析仪被配置成基于偏离全身心血管输出的所述创伤部位处的局部氧浓度，识别非典型局部灌注。
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