JP2017063837A - マイクロニードルデバイス及び使用履歴管理システム - Google Patents

マイクロニードルデバイス及び使用履歴管理システム Download PDF

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Abstract

【課題】皮膚に穿刺後のマイクロニードルの効果を確認可能なマイクロニードルデバイスをおよびその使用履歴管理システムを提供する。
【解決手段】マイクロニードルデバイスは、基板と、基板の一方の面に針状部を備えるマイクロニードルと、マイクロニードルを内部に収納でき、かつ、マイクロニードルを皮膚に穿刺した際に皮膚との間で密閉空間を形成可能なフタ材と、フタ材内部に収容された、経表皮水分蒸散量(TEWL)を検出できるセンシングデバイスとを備える。さらには、フタ材内部に体温センシングデバイスを備えてもよい。
【選択図】図1

Description

本発明は、皮膚に穿刺して用いられるマイクロニードル及びその使用履歴管理システムに関する。
従来、皮膚の上から薬剤を浸透させ、体内に薬剤を投与する方法である経皮吸収法が知られている。薬剤を効率良く体内に吸収させるために、マイクロメートルオーダーの針部を具備するマイクロニードル(MN)デバイスを用いて皮膚を穿刺し、皮膚内に薬剤を直接投与する方法が注目されている。このような経皮吸収法に用いられるMNデバイスとして、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。
ヒトの皮膚は伸び縮みがあり、MNデバイスを穿刺できる否かは、その人の性別や年齢体調によって異なってくる。そのため、確実に角膜を破断して穿刺できるような工夫がなされている。
この問題を解決するために、例えば、特許文献2および3のMNデバイスでは、マイクロニードル集合体の外周に、先端が台座より広がった形状で、引き裂けるトリガーとしての溝を有するカップ状側壁を具備するなど皮膚伸張システムを組み込んだ注入装置を提案している。
このようなMNデバイスによる穿刺によって角質層の貫通が実際にできたか否かは、別途、経表皮水分蒸散量(TEWL)を測定して、流れ出た体液の蒸散量を測定して調べている(非特許文献1)。
特許第5285943号公報 特開2009−72270号公報 特許第5154433号公報
M.I.Haq他、「Clinical administration of microneedles: skin puncture, pain and sensation」、バイオメディカルマイクロデバイス(Biomedical Microdevices)、2009年、第11巻、第1号、35−47ページ
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、皮膚に穿刺後のMNの効果を確認可能なMNデバイスを提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、この発明の一局面は、基板と、基板の一方の面に針状部を具備するマイクロニードルと、マイクロニードルを内部に収納でき、かつ、マイクロニードルを皮膚に穿刺した際に皮膚との間で密閉空間を形成可能なフタ材と、フタ材内部に収容された、経表皮水分蒸散量(Trans Epidermal Water Loss:TEWL)を検出できるセンシングデバイスとを具備する、MNデバイスである。さらにMNデバイスは、フタ材内部に体温センシングデバイスを具備してもよい。
本発明のMNデバイスは、フタ材内部にTEWLを検出できるセンシングデバイスを具備する。これにより、MNデバイスを皮膚に穿刺した後の穿刺箇所の皮膚表面から放出されるTEWLを測定することができるため、容易に皮膚への穿刺の有無を確認することができる。
本発明の一実施形態に係るMNデバイスの断面図 本発明の一実施形態に係るMNデバイスの断面図 本発明の一実施形態に係るMNデバイスの平面図および包装状態の断面図 本発明の一実施形態に係るMNデバイスの平面図および包装状態の断面図 本発明の一実施形態に係るMNデバイスの平面図および断面図 本発明の一実施形態に係るMNデバイスの平面図、断面図および分解斜視図 本発明の一実施形態に係るMNデバイスの使用方法を説明する図 本発明の一実施形態に係るMNデバイスの使用方法を説明する図 本発明の一実施形態に係るMNデバイスの斜視図 本発明の一実施形態に係るMNデバイスの使用方法を説明する図 本発明の一実施形態に係るMNデバイスの側面図および平面図 本発明の一実施形態に係るMNデバイス使用履歴管理システムの概念図
図1は、本発明の実施形態に係るMNデバイス10の基本概念を示す図である。MNデバイス10は基板の一方の面に針状部110を備えるMN100と、MN100を内部に収納でき、かつ、MN100を皮膚Pに穿刺した際に皮膚Pとの間で密閉空間200を形成可能なフタ材300と、フタ材300内部にTEWLを検出できるTEWLセンシングデバイス400とを備えている。また、体温を検出できる体温センシングデバイス500、外部の無線通信デバイス読み取り機・リーダーライター装置等との間でデバイス情報をやり取りできる無線通信手段600を具備してもよい。さらに、フタ材300を皮膚Pに固定する粘着部材310を具備してもよい。
(第1実施形態) − 比色センシングデバイスを用いた例 −
以下、本発明の第1実施形態に係る比色センシングデバイス付きMNデバイス20を、図2〜図4を参照しながら説明する。図2は、MNデバイス20の側面断面模式図である。MNデバイス20は、その支持体となる透明容器340が設けられている。透明容器340の素材は柔軟性を有し透明性に優れ、また強靭性にも優れた樹脂シートで作られている。樹脂シートの材質としては、例えば、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、ナイロン、ウレタン等が使用される。厚さは、20μm以上100μm以下であり、望ましくは50μm以上75μm以下である。透明容器340は、平面視において、例えば、長方形の角を丸めた形状又は長丸や円形に形成されている。
図3は、皮膚Pに穿刺する前のMNデバイス20正面図及び断面図である。透明容器340の表面には、所定の文字や図柄(不図示)が描かれた印刷部が設けられている。透明容器340の表面の中心には、透明な表示部300aが設けられている。表示部300aは、透明容器340を透過し、透明容器340の裏面に設けられた後述する呈色部220が使用者により視認できる箇所である。表示部300aの形状は、透明容器340の長軸方向に沿う長い長方形(不図示)である。表示部300a付近には、比較表示部としてTEWLを示す色サンプル(不図示)が印刷され、対応するTEWLの状態が3段階で、「穿刺有効」「少し有効」「無効」という文字がその色で印刷されている(不図示)。
透明容器340の裏面には、表示部300aに対向する位置に呈色部220が設けられている。呈色部220は、白色等の淡色の基材が望ましい。淡色の基材としては、例えば、ろ紙や和紙、レーヨンその他のセルロース系の親水性材料のシート材を所定形状に裁断したものを用いることができる。呈色部220は表示部300aの長尺方向よりも長く、短尺方向も広い長方形に設けられている。呈色部220は、表示部300aの「穿刺有効」と印刷されている端部よりも所定長さほど突出して設けられ、突出した部分は呈色物質貯蔵部210となる。
呈色物質貯蔵部210には、呈色物質が基材に吸着され乾燥されている。呈色物質は水溶性であり、顔料、染料から選ばれた1種あるいは複数種類を混合し、目視判定に適した色から選ばれる。色は、赤、青、黄色、緑等である。また、これらの混合によって任意の色を調整することができる。呈色物質には、溶解促進物質が混合されている。溶解促進物質により、呈色物質の吸着水分への溶解と呈色部220への浸透速度はより速くなる。溶解促進物質は水溶性のものであり、塩化カルシウムなどの潮解性物質や、親水性高分子材料、又は界面活性剤から選ばれた1種又は複数種が使用される。溶解促進物質として、親水性高分子材料や界面活性剤は、呈色物質の溶解を促進し、呈色部220への浸透を早めることができる。
透明容器340の呈色部220と反対側の面には、粘着部材310が貼付され、粘着部材310にはMNデバイス20を皮膚Pに固定するための粘着剤310aが均一に塗布されている。粘着部材310の裏面側には、透明容器340を覆って、剥離シート320が貼り合わされている。剥離シート320には、MNデバイス20の製造工程来歴および流通来歴、使用履歴等のデバイス情報が記録・格納された第1の無線通信手段630が設置されており、第1の無線通信手段630に記録されたデバイス情報は、MNデバイス20とは別の無線通信デバイス読み取り機で読み取ることができる。粘着剤310aは、例えばアクリル系粘着剤である。MN100には、呈色物質貯蔵部210に通じる水分透過孔230が設けられている。この水分透過孔230は密閉空間200としての役割を果たし、MN穿刺後に皮膚から染み出た体液が通過することができる。呈色部220は、透明容器340よりも小さい形状で、少なくとも呈色物質貯蔵部210に接触している。
MN100、呈色部220、透明容器340は接着剤等を用いて一体に固定されている。また水分透過孔230には、ポリエステル、ポリプロピレン等の疎水性の不織布または織布を用いてもよい。
図4に、MNデバイス20が包装された様子及び包装が開封された様子を示す図を示す。MNデバイス20は、未使用時には、図4に示すように樹脂シート等で形成された包装材700に包装され、密封されている。これによって空気中の湿度による呈色物質等の変質を防ぐことができる。包装材700の表面にはミシン目720及びミシン目720と接する切り込み710が形成されている。ミシン目720の上には第2の無線通信手段610が取り付けられ、切り込み710からミシン目720に沿って包装容器700を開封することで第2の無線通信手段610が破断するようになっている。
無線通信手段610、630は、内部に製造工程来歴および流通来歴、使用履歴情報を記録・格納し、非接触で製造工程来歴および流通来歴、使用履歴情報を無線信号でやりとりできるICタグである。このため、特に、MNデバイス20を様々な医薬品や血液等を扱う医療用途に用いる場合、非接触で読み取ることができることから、医薬品や血液等の付与および汚染により製造工程来歴および流通来歴、使用履歴情報の読み取りが阻害されることを抑制することができる。一例として、無線通信手段は、半導体回路、アンテナを備える。半導体回路は、メモリおよびCPUの機能を含むものである。アンテナは、リーダーライター装置との間で、製造工程来歴および流通来歴、使用履歴情報を無線信号として送受信するために設けられる。また、アンテナは、リーダーライター装置からの無線信号(電波)によって誘導起電力を生じるものでも良く、誘導起電力をコンデンサ等に蓄えることによって、半導体回路を動作させてもよい。
また、無線通信手段610、630は、RFID(Radio Frequency Identification)であることが好ましい。RFIDは、電磁界や電波などを用いた近距離の無線通信によって情報をやりとりすることができる。RFIDの特徴としては、1)非接触通信に対応しており、離れたところからでもデータの読み取りができる、2)多くの情報を読み書きすることができる、3)複数のタグを同時に高速に読み取ることができる、4)水や油などに対する耐性を備えている、などが挙げられる。このため、RFIDは、近距離での通信に優れていることから、複数のMNデバイス20の製造工程来歴および流通来歴、使用履歴情報のやりとりに際し、個別のMNデバイス20の製造工程来歴および流通来歴、使用履歴情報の混線を抑制することができる。
次に、MNデバイス20の使用方法について説明する。まず、図4に示すように切り込み710からミシン目720に沿って包装材700を開封する。包装材700を開封すると、同時に第2の無線通信手段610が破断される。第1の無線通信手段610は一度破断してしまうと再生が困難であるため、これにより包装材700が開封されたことを容易に判定ができる。次に、MNデバイス20から剥離シート320を剥がし、粘着剤310aを露出させる。剥離シート320には、MNデバイス20の製造工程来歴および流通来歴、使用履歴等のデバイス情報が格納された第1の無線通信手段630が設置されており、第1の無線通信手段630に記録されたデバイス情報は、MNデバイス20とは別の無線通信デバイス読み取り機で読み取ることができる。包装材700を開封する前に無線通信読み取り機でデバイス情報を読み取ることができ、開封されていない状態でも開封後の使用する状態でも情報を取得することが可能であるため、MNデバイス20製造者側で流通製造工程来歴・流通来歴・使用履歴および、使用者側で使用製造工程来歴・流通来歴・使用履歴を管理することができる。
そして、被験者の皮膚P、例えば手の平にMNデバイス20を貼り付けて、MN100を穿刺する。穿刺および貼付後の状態で、所定時間放置する。穿刺および貼付時間は、例えば、3〜24時間でもよく、10分間程度でもよい。このとき、皮膚Pの角質を貫通し経皮に穿刺されてにじみ出てきた体液を水分透過孔230が捉え、その水分を呈色物質貯蔵部210が吸着して呈色物質が溶け、呈色部220に浸透して着色水分で呈色部220が呈色する。所定時間経過後、呈色部220の色の変化を見て、比較表示部と比較してTEWLを測定する。
MNデバイス20のTEWLの測定時間、反応速度、測定範囲等は、呈色部220の形状や面積を適宜選択することによって任意に調整することができる。水分透過孔230の面積により吸着速度を調節することができる。水分透過孔230の面積を大きくすると反応速度は速くなり、面積を小さくすれば遅くなる。水分透過孔230の面積を大きくすることによって吸着水分量が増えるので測定感度は高くなり、測定時間を短くすることができる。呈色部220の厚さ及び面積の組み合わせによっても吸着速度を任意に調整することが可能であり、厚く又は面積を大きくし反応速度は遅くすることもできる。
MNデバイス20は、皮膚Pに穿刺および貼付することによってTEWLを正確に定量することが可能であり、低コストで手軽な測定をすることができる。またMNデバイス20を絆創膏形状のパッチであり、測定セルや測定機械、記録機器、パソコンなどの機械類を用いてTEWL測定する場合に比べて、測定が容易で違和感が無く、簡便である。皮膚Pの任意の部位に穿刺および貼付することで、任意の穿刺部位のTEWLを連続的に長時間にわたって測定することができる。
(第2実施形態) − 半導体センシングデバイスを用いた例 −
第2の実施形態は、TEWL検出部を物理センシングデバイスとし、検出結果を電気信号に置換して使用する例である。本実施形態について図5を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一または対応する機構を意味する部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図5に、第2の実施形態に係るMNデバイス30の断面図を示す。図5において、フタ材300に筒状に形成された密閉空間200の一端は開いており、他端は閉じている。フタ材300の材料は、密度の高いプラスチックまたは多量の水を吸収または吸着しないその他の材料が望ましい。密閉空間200は、実質的に同じ場所の相対湿度を測定するTEWLセンシングデバイス420及び温度を測定する温度センシングデバイス520を収容している。TEWLセンシングデバイス420と温度センシングデバイス520との出力は、無線通信手段620を用いてコンピュータなどモバイル端末へ送られる。
TEWLセンシングデバイス420としては、なるべく小型の物が好ましい。小型の物としては、電気抵抗式、静電容量式を用いることができる。温度センシングデバイス520としても、なるべく小型のものが好ましい。これにより、MN100を皮膚Pに穿刺した後の穿刺箇所の皮膚P表面から放出されるTEWLを測定することができ、確実に皮膚Pを穿刺したか否かを確認することができる。
密閉空間200の開口部は、MNデバイス30の使用時に人の皮膚PからのTEWLを測定するために、皮膚Pに接触するように形成されている。このため、MN100を穿刺した際には、密閉空間200は密閉されて空気を捕捉することができるようになり、TEWLセンシングデバイス420は皮膚Pからの蒸気を検出する。TEWLセンシングデバイス420は、密閉空間200が皮膚P表面と接触するのと同時にまたは直後に、開始信号を出力する。
開始信号は専用のバンド型のMNデバイス30支持体にMNデバイス30が保持されフタが閉じられると共に発信される。コンピュータはプログラミングされているので、TEWLセンシングデバイス420からの出力は、皮膚表面PからのTEWLにおける測定値に変換される。また、周囲の温度、周囲の湿度を測定するために、密閉空間200外部の装置に追加した各センシングデバイスを組み込んでも良い。
図6−11を参照して、各種変形例、実施態様を説明する。図6は一例に係るMNデバイスの平面図、断面図、分解図である。無線通信手段640が蓋となっており、これを剥離することで後述の押し下げ機構が露出し、使用可能となる。図8に示すように、切り込み644により、破断時には無線通信手段640の配線641が切断され、開封状態となる。
図7は他の例に係るMNデバイスの使用態様を示す。図6、7に示すように、各MNデバイスにおいては、針状部を皮膚に接触する方向に押し下げる機構により、穿刺が行われる。図9−11にさらに他の態様を示す。MNデバイスは、図10に示すように腕に巻いて使用してもよい。その場合、帯状のバンド330を備えることが好ましい。
(第3実施形態) − MNデバイスをEコマースに応用する例 −
第3の実施形態は、第1の実施形態および第2の実施形態のMNデバイスの無線通信手段をMNデバイス使用履歴管理システムに使用する実施形態である。図12には、MNデバイス使用履歴管理システム1000の構成の概略図を示す。
以下、MNデバイス使用履歴管理システム1000について説明を行なう。MNデバイス使用履歴管理システム1000は、無線通信手段を備えたMNデバイス40と、MNデバイス内の無線通信手段に対し製造工程来歴および流通来歴、使用履歴情報の入出力が可能なリーダーライター装置650と、製造工程来歴および流通来歴、使用履歴情報を管理するサーバー910とを有する。リーダーライター装置650とサーバー910との間の各種情報のやり取りにはインターネット900を使うことができる。リーダーライター装置650は、MNデバイス内の無線通信手段600と製造工程来歴および流通来歴、使用履歴情報の送受信を行なう。リーダーライター装置650の機構は、用いた無線通信手段600に対応する機器であれば良い。サーバー910は、リーダーライター装置650で取り扱う製造工程来歴および流通来歴、使用履歴情報の管理を行なう。サーバー910で製造工程来歴および流通来歴、使用履歴情報をデータベース化し保持することにより、製造工程来歴および流通来歴、使用履歴情報を一元管理することができ、複数のMNデバイス40の製造工程来歴および流通来歴、使用履歴情報を容易に取り扱うことができる。
製造工程来歴および流通来歴、使用履歴情報は、MNデバイス40の来歴を示す情報であり、製造工程、流通、使用現場によって生じる情報および、ユーザーが使用する際に得られる情報である。例えば、具体的には、製造工程においては、製品識別番号、日付、原材料、製造工程、表面処理、使用期限、保守点検の記録、温度、湿度を得ることができる。流通来歴においては、流通経路を出荷段階から最終消費段階あるいは廃棄段階まで追跡ができる。ユーザーの使用履歴においては、TEWL、体温などの情報が含まれる。
MNデバイス使用履歴管理システムには、以下のような応用例が考えられる。
(1)温度センシングデバイスに加え、携帯型無線端末と通信する機器を追加することができる。体重計や体脂肪計を温度センシングデバイスのように近距離無線通信(NFC)で通信できるように構成すると、肌状態の情報と体重及び体脂肪率の情報を追加することができるので、肌状態管理の目標設定と実行すべき内容を具体的に提示することができる。
(2)また、肌状態の情報と、消費者行動、健康管理、美容あるいはダイエットに関する情報をリンクさせることができる。肌状態は健康状態に大きく影響する。そこで、肌状態に連動した、健康状態を維持するための情報、美容に有用な情報、ダイエットを実施するに好ましい時期の情報を提供することができる。消費者行動は消費者向け製品へNFCを用いて情報を得ることができる。例えば、各種決済に用いられているSuica(登録商標)、FeliCa(登録商標)等のICカード810、電子書籍端末820、オンラインゲーム、スマートフォン830、タブレット端末840から得られる消費行動とMNデバイスから得られる情報とをすり合わせ、消費者ニーズにそったMNデバイスの使用量、使用方法を提案することができる。基礎体温データやMNデバイスを使用する際にサーバー910のレポジトリが更新されるので、上述の肌状態に連動する情報提供サービスの、提供する情報のタイミングを正確にすることができる。
(3)さらにサービス提供サーバー910にソーシャルネットワーキングサービスを追加することで、ユーザー同士のコミュニケーションを図ることができる。肌の状態や美容のための情報交換は、ユーザー相互の親睦を図るだけでなく、肌状態管理等の意識の向上にも役立つことができる。
以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。
MNの使用現場においては、単純な押圧操作により速やかに痛みも無く経皮に薬剤を投与可能なので、本発明は、臨床医療現場での利用可能性は大きい。また、臨床のみならず、微細なMNを必要とする様々な分野に利用可能である。例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイス、光学部材、創薬、検査薬、栄養補助、化粧品、美容、美白用、途等に用いる微細なMNにも有用である。
10、20、30、40 MNデバイス
100 MN
110 針状部
120 MNデバイス
200 密閉空間
210 呈色物質貯蔵部
220 呈色部
230 水分透過孔
300 フタ材
300a 表示部
310 粘着部材
310a 粘着剤
340 透明容器
400、420 TEWLセンシングデバイス
500、520 体温センシングデバイス
600、610、620、630 無線通信手段
650 無線通信デバイス読み取り機(リーダーライター装置)
700 包装材
710 切り込み
720 ミシン目
800、820、830、840 端末
810 ICカード
900 インターネット
910 管理サーバー
1000 MNデバイス使用履歴管理システム
P 皮膚

Claims (4)

  1. 基板と、前記基板の一方の面に針状部とを具備するマイクロニードルと、
    前記マイクロニードルを内部に収納でき、かつ、前記マイクロニードルを皮膚に穿刺した際に皮膚との間で密閉空間を形成可能なフタ材と、
    前記フタ材内部に収容された、経表皮水分蒸散量を検出できるセンシングデバイスとを具備する、マイクロニードルデバイス。
  2. 前記フタ材内部に体温センシングデバイスを具備する、請求項1に記載のマイクロニードルデバイス。
  3. 前記フタ材内部に無線通信手段を具備する、請求項1に記載のマイクロニードルデバイス。
  4. 請求項3に記載のMNデバイスの前記無線通信手段に対し製造工程来歴・流通来歴・使用履歴および経表皮水分蒸散量を示す情報の入出力が可能なリーダーライターと、
    前記製造工程来歴・流通来歴・使用履歴および経表皮水分蒸散量を示す情報を管理するサーバーとを備えた、マイクロニードルデバイス使用履歴管理システム。
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