KR20100086050A

KR20100086050A - 통신 채널을 이용한 트랜스바디 통신 시스템

Info

Publication number: KR20100086050A
Application number: KR1020107013153A
Authority: KR
Inventors: 티모시 로버트슨; 케네스 씨. 크렌달; 로렌스 더블유. 아르네
Original assignee: 프로테우스 바이오메디컬, 인코포레이티드
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2010-07-29
Also published as: JP5794782B2; KR101586193B1; EP2215726A4; US20200254268A1; SG190590A1; IL206049A0; EP2215726A1; WO2009070773A1; EP2215726B1; IL206049A; US11612321B2; ES2661739T3; AU2014203793A1; CN101926097A; AU2008329620B2; JP2015122811A; AU2008329620A1; DK2215726T3; JP2011505108A; US20090135886A1

Abstract

통신 채널을 이용하는 트랜스바디 통신 시스템이 제공된다. 여러 양상은 예를 들어, 인코딩된 신호를 송신하기 위한 생체 내 송신기와, 인코딩된 신호의 통신을 용이하게 하기 위한 트랜스바디 기능성 모듈과, 인코딩된 신호를 수신하기 위한 수신기를 포함한다. 방법과 장치가 또한 제공된다.

Description

통신 채널을 이용한 트랜스바디 통신 시스템{TRANSBODY COMMUNICATION SYSTEMS EMPLOYING COMMUNICATION CHANNELS}

관련 출원에 대한 상호 참조

35 U.S.C. §119(e)에 의거하여, 본 출원은, 2007년 11월 27일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 제 60/990,562호와 2007년 11월 27일자로 출원된 제 60/990,567호와 2007년 11월 27일자로 출원된 제 60/990,572호의 출원일에 대한 우선권을 주장하고, 상기 출원은 본원에 전체 기재 내용이 참조로 포함되어 있다.

통신은 오늘날 전세계에서 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 트랜스바디 통신(transbody communication)은 의학 용도에서 그 사용이 증가하고 있다. "트랜스바디 통신"이라는 용어는, 일반적으로 생체 내 위치로부터 수신기 위치, 예를 들어 제 2 생체 내 위치, 신체와 체외 관련된 수신기 위치로 신호를 송신하는 것을 나타낸다.

그러나, 통신은 에러에 민감하다. 특히, 잡음이 있는 송신 환경은 통신 데이터를 왜곡하고 훼손한다. 잡음이 있는 통신 환경은 신체를 포함한다. 또한, 통신 디바이스(communication devices)는 통신 데이터와 연관된 신호 발생 및 측정시 오류가 날 수 있다.

또한, 여러 디바이스와 디바이스의 결합은 높은 소비 전력을 필요로 하기 때문에, 신체 내 디바이스에 대한 비교적 짧은 수명이 원인이 된다다. 이와 같이 짧은 수명은 치환술(relacement surgery)과, 다른 불편하고, 비싸고, 위험성이 큰 절차를 일으킨다.

이와 같이, 장기간 지속되는 디바이스를 통해 제공되는 정확한 통신 및 에러가 일어나지 않는 데이터에 대한 필요성이 계속 존재한다. 생체 내 위치에서 신체 내에, 또는 신체에 물리적으로 근접한 위치로 정보를 신속하게 통신하기 위하여 신속하게 이용될 수 있는 통신 채널의 개발이 특히 중요하다.

본 시스템은, 인코딩 신호를 송신하는 생체 내 송신기; 상기 인코딩된 신호의 통신을 용이하게 하는 트랜스바디 기능성 모듈(module); 및 상기 인코딩된 신호를 수신하는 수신기를 포함하여 적어도 정확한 트랜스바디 통신을 용이하게 하고 전력 소비를 절약한다. 상기 시스템은 비컨(beacon) 기능성 모듈, 주파수 호핑(hopping) 기능성 모듈, 및 충돌 회피 기능성 모듈을 더 포함할 수 있다. 관련 방법과 장치가 또한 제공된다.

본 발명은, 생체 내 위치에서 신체 내에, 또는 신체에 물리적으로 근접한 위치로 정보를 신속하게 통신하기 위하여 신속하게 이용될 수 있는 통신 채널을 제공하는 효과를 갖는다.

도 1은, 트랜스바디 기능성 모듈을 갖는 트랜스바디 통신 시스템을 포함하는, 통신 환경을 도시하는 도면
도 2는, 도 1의 트랜스바디 기능성 모듈을 더욱 상세하게 도시하는 도면.
도 3a는, 송신 신호 수신 기간보다 더 긴 스니프(sniff) 기간을 제공하는 비컨 웨이크업(wakeup) 모듈을 도시하는 도면.
도 3b는, 짧지만 빈번한 스니프 기간을 제공하고 긴 송신 패킷이 제공되는 비컨 웨이크업 모듈을 도시하는 도면.
도 4a는, 공진, 협소 대역 아날로그 회로를 도시하는 도면.
도 4b는, 종래의 전력 검출 회로를 도시하는 도면.
도 5는, 긴 기간의 연속 파동 톤(wave tone)을 갖는 비컨 기능을 도시하는 도면.
도 6은, 비컨이 하나의 주파수와 관련되고 메시지가 다른 주파수와 연관된 비컨 기능을 도시하는 도면.
도 7은, 두 비컨 스킴(scheme)과 연관된 비컨 기능을 도시하는 도면.
도 8은, 주파수가 시간의 함수인 비컨 신호와 연관된 비컨 기능을 도시하는 도면.
도 9는, 주파수가 시간의 함수인 비컨 신호와 연관된 비컨 기능을 더 도시하는 도면.
도 10은, 하나의 충돌 회피 기술을 갖는 충돌 회피 기능을 도시하는 도면.
도 11a 내지 11d는, 다른 충돌 회피 방법을 갖는 충돌 회피 기능을 도시하는 도면.
도 12a 및 12b는, 잡음이 있는 환경에서 낮은 진폭 신호를 검출하는 기술을 갖는 충돌 회피 기능을 도시하는 도면.

통신 채널을 이용하는 트랜스바디 통신 시스템이 제공된다. 여러 양상이 잡음이 있는 환경에서 정확한 통신을 용이하게 할 뿐만 아니라, 강화된 전력 절약 특징을 제공한다. 특히, 여러 양상은 트랜스바디 통신 시스템, 예를 들어 생체 내 송신기 및 신체와 연관된 신호 수신기(때로는 본원에서 "수신기"로 칭한다)와 연관된다. 수신기는 생체 내 송신기로부터의 신호를 수신하고 디코딩(decoding)하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 여러 양상은, 예를 들어, 트랜스바디 기능성 모듈을 통해 트랜스바디 기능을 갖는 특수한 통신 채널을 이용하는 것을 특징으로 한다. 관련 방법이 또한 제공된다.

본 발명은 의학 및 비의학 분야에 광범위하게 적용될 수 있다. 의학 분야는 예를 들어 다양한 의학 및 치료 디바이스, 예를 들어 심장용 디바이스, 섭취 가능 디바이스 등과 연관된 트랜스바디 통신 시스템을 포함한다. 비의학 분야는 예를 들어 생리 감지 기능을 통합한 게이밍(gaming) 디바이스 등과 같은 신체 관련 디바이스를 포함한다.

도 1은 트랜스바디 통신 시스템(102)을 포함하는 통신 환경(100)을 도시한다. 트랜스바디 통신 시스템(102)은 예를 들어 생체 내 송신기(104), 트랜스바디 기능성 모듈(106), 및 수신기(108)를 포함한다. 여러 양상에서, 생체 내 송신기(104)는 신호, 예를 들어 인코딩된 신호를 트랜스바디 통신 모듈(104)을 통해 수신기(108)로 송신하고, 이는 이후에 상세하게 기술된다.

1.0 생체 내 송신기

생체 내 송신기의 실시예는 광범위하게 변형 가능하다. 일반적으로, 생체 내 송신기(102)는 신호, 예를 들어 인코딩된 신호를 송신할 수 있는 임의의 생체 내 디바이스를 포함한다.

여러 양상에서, 생체 내 송신기(102)는 다양한 디바이스, 예를 들어 심장 관련 디바이스, 섭취 가능 디바이스, 신경 자극 관련 디바이스, 약제 등과 관련될 수 있다. 예를 들어 생체 내 송신기(102)는 이와 같은 디바이스, 약제 등과 전체적으로 또는 부분적으로 통합될 수 있다.

이와 같은 디바이스의 한 가지 예는, PCT 출원 일련 번호 US2006/016370에 기술된 약제 인포매틱스(pharma-informatics) 가능 제약 조성물이다. 다른 예는 미국 가 특허 출원 일련 보호 60/949,223에 기술된, 섭취 가능 이벤트 마커(ingestible event marker) 및 개인용 수신기이다. 또 다른 예는 PCT/US2007/15547에 기술된, 스마트 비경구 디바이스(smart parenteral device)이다. 또 다른 예는 미국 가 특허 출원 일력 번호 60/989,078에 기술된, 스마트 주입 가능 유체 운반 디바이스이다. 또 다른 예는, 미국 특허 번호 제 5,919,210, 5,989,352, 6,699,200 및 6,895,275에 기술된, 주입 가능 생리 이벤트 기록기를 포함하고; 다양한 시스템 및 방법이 PCT 출원 WO2006/116718에 기술되었다. 더 부가적인 예는, PCT 출원 일련 번호 PCT/US2007/022257; PCT/US07/24225; PCT/US08/56296; PCT/US2008/56299 및 PCT/US08/77753; 및 또한 미국 가 출원 번호 61/034,085 및 61/105,346을 포함한다. 상술한 예의 각각은 본원에 전체가 참조로 통합되어 있다.

디바이스에 의해 송신된 신호는 일반적으로 임의의 신호, 데이터, 식별자, 이들의 표본 등을 포함한다. 신호는 인코딩된 신호를 포함하고, 예를 들어 기원점에서 인코딩되고 목적지에서 디코딩된다. 신호의 예는, 제약, 비경구 전달 디바이스, 섭취 기능 이벤트 마크 등의 식별자를 앞에서 포함한다.

2.0 트랜스바디 기능성 모듈

신호는 생체 내 송신기(104)로부터 트랜스바디 기능성 모듈(106)을 통해 수신기(108)로 송신될 수 있다. 트랜스바디 기능성 모듈(106)은 일반적으로 신호, 데이터 등의 정확한 수신을 용이하게 하고/하거나 저전력 소비를 용이하게 할 수 있는 프로토콜(들), 통신 채널 등을 이용한다. 이와 같은 트랜스바디 기능성 모듈(106)은 비컨 기능, 주파수 호핑 기능; 및 충돌 회피 기능을 포함한다. 상술한 기능 각각은 이후에 자세하게 기술된다.

여러 양상에서, 트랜스 기능성 모듈(106) 및/또는 상기 모듈의 서브 모듈(submodules)(이후에 기술된다) 중 하나 또는 결합은 소프트웨어, 예를 들어 디지털 신호 프로세싱 소프트웨어; 하드웨어, 예를 들어 회로; 또는 이들의 결합으로 구현될 수 있다.

송신용 통신 매체는 변경될 수 있다. 하나의 양상에서, 환자의 신체는 신호에 대한 전도 매체로 이용될 수 있다. 이와 같이, 신호는 상태 내 송신기 및 수신기 사이에서 체액 등을 통해 전도된다. 다른 양상에서, 신호는 무선 주파수(radio frequency: RF) 송신을 통해 송신된다. 당업자는 다른 통신 매체가 또한 가능하다는 것을 인식할 것이다.

도 2는 도 1의 트랜스바디 기능성 모듈(106)을 도시한다. 여러 양상에서, 트랜스바디 기능성 모듈은 비컨 기능성 모듈(200), 주파수 호핑 기능성 모듈(202), 및 충돌 회피 기능성 모듈(204)을 포함한다.

2.1 비컨 기능성 모듈

여러 양상은 비컨 기능성 모듈(200)을 이용할 수 있다. 여러 양상에서, 비컨 기능성 모듈(200)은 다음 중 하나 이상을 이용할 수 있다: 비컨 웨이크업 모듈(200A), 비컨 신호 모듈(200B), 파동/주파수 모듈(200C), 다중 주파수 모듈(200D), 및 변조된 신호 모듈(200E).

비컨 기능성 모듈(200)은 비컨 통신, 예를 들어 비컨 통신 채널, 비컨 프로토콜 등과 관련될 수 있다. 본 명세서를 위해, 비커는 전형적으로 메시지의 일부로서 또는 메시지를 증가시키도록 송신되는 신호(때로는 "비컨 신호들"로서 칭해진다)이다. 비컨은 주파수와 같이 명확하게 규정된 특성을 갖는다. 비컨은 잡음이 있는 환경에서 신속하게 검출될 수 있고 상술한 바와 같이 스니프 회로로의 트리거(trigger)를 위해 사용될 수 있다.

하나의 양상에서, 비컨 기능성 모듈(200)은 웨이크업 기능을 갖는 비컨 웨이크업 모듈(200A)을 포함할 수 있다. 웨이크업 기능은 일반적으로, 특정한 시간, 예를 들어 특수한 목적을 위한, 예를 들어 신호 등을 수신하기 위한 단기간 동안에만 고전력 모드에서 동작하는 기능을 포함한다. 시스템의 수신기 부분에서의 중요한 고려사항은 그것이 낮은 전력이어야 한다는 점이다. 이 특징은 주입된 수신기에서, 작은 크기를 제공하고 배터리로부터의 장기간 기능을 하는 전력 공급을 보전하는 이 둘 모두에 유용할 수 있다. 비컨 웨이크업 모듈(200A)은 매우 제한된 시간 기간 동안에 고전력 모드로 동작하는 수신기를 가짐으로써 이 이점을 가능하게 할 수 있다. 이 종류의 짧은 듀티 사이클(duty cycle)은 최적의 시스템 크기 및 에너지 인출 특성을 제공할 수 있다.

실제로, 수신기는 예를 들어 스니프(sniff) 회로를 통해 "스니프 함수"를 수행하기 위해 에너지를 적게 소비하면서, 주기적으로 "웨이크 업"할 수 있다. 본 출원을 위해, 용어 "스니프 함수"는 일반적으로 송신기가 존재하는지의 여부를 결정하기 위한 짧은 저전력 함수를 칭한다. 송신기 신호가 스니프 함수에 의해 검출되면, 디바이스는 보다 높은 통신 디코드 모드로 변환될 수 있다. 송신기 신호가 존재하지 않으면, 수신기는 유휴 모드로 회귀, 예를 들어 즉각 회귀할 수 있다. 이 방식으로, 에너지는 송신기 신호가 존재하지 않는 상대적인 오랜 기간 동안 보전되고, 반면에 고전력 능력(capabilities)은 송신 신호가 존재하는 상대적인 아주 적은 기간 동안의 효율적인 디코드 모드 동작에 이용 가능하도록 유지된다.

여러 모드 및 이들의 조합은 스니프 회로를 동작하는데 이용 가능할 수 있다. 특정한 시스템의 스니프 회로 구성으로의 필요성에 부응함으로써, 최적화된 시스템이 성취될 수 있다.

도 3a는 스니프 기간(300)이 송신 신호 수신 기간(302)보다 더 긴 비컨 웨이크업 모듈(200A)을 도시한다. 시간 함수는 x축에 제공된다. 도시된 바와 같이, 송신 신호는, 스니프 함수가 또한 진행되면서, 주기적으로 반복한다. 실제로, 효과적으로, 스니프 기간(300)은 전형적으로 송신 신호 수신 기간(302)보다 더 길다. 여러 양상에서, 스니프 기간 사이의 상대적으로 긴 시간 주기가 존재할 수 있다. 이 방식으로, 예를 들어 스니프 회로로서 구현되는 스니프 함수는, 스니프 회로가 능동일 때마다 발생하는 적어도 하나의 송신을 갖도록 보장된다.

도 3b는 짧지만 빈번한 스니프 기간(306)을 제공하고 긴 송신 패킷(308)이 제공되는 비컨 웨이크업 모듈(200A)을 도시한다. 스니프 회로는 송신 시간 동안 일부 지점에서 활성화된다. 이 방식으로, 스니프 회로는 송신 신호를 검출하고 고전력 디코드 모드로 전환될 수 있다.

추가 비컨 웨이크업 양상은 연속 모드에서의 "스니프하는(sniffing)" 함수를 제공하는 것이다. 상기에 제공된 방법과 대조적으로, 이 양상의 트랜스바디 비컨 전송 채널은 총 에너지 소비가 평균 에너지 소비 및 시간의 곱(product)라는 점을 이용할 수 있다. 이 양상에서, 시스템은 매우 짧은 능동 기간을 가짐으로써 총 에너지 소비를 최소화할 수 있고, 이 경우에서 능동 기간은 작은 수 이하로 평균화된다. 대안으로, 낮은 연속 스니프 능동화가 제공된다. 이 경우, 상기 구성은 충분히 낮은 전력을 제공하여, 송신 수신기는 총 에너지 소비가 특정한 시스템의 파라미터에 대하여 적절한 레벨인 상태로 계속해서 운영된다.

상기 시스템은 수동일 수 있다. 회로 실시예의 두 예가 제공된다.

도 4a는 입력 안테나(402), 인덕터(inductor)(404), 및 커패시터(capacitors)(406)를 포함하는 공진, 협소 대역 아날로그 회로(400)를 도시한다. 여러 양상에서, 공진, 협소 대역 아날로그 회로(400)는 고 임피던스를 가질 수 있다. 송신된 신호의 주파수로 튜닝(tuning)되는 LC 공진기가 제공될 수 있다. LC 회로에 걸친 전압이 측정되고 비교기로 진행될 수 있다. 전압 측정치가 특정 값을 초과하면, 게이트(gate)가 트리거될 수 있다. 이때 회로 소자는 고전력 모드로 진입한다.

도 4b는 종래의 전력 검출 회로(408)를 도시한다. 전력 검출 회로(408)는 무선 신호의 수신을 나타내는 광 신호(light signal)를 제공하기 위해서 AM 라디오에서 사용되는 회로와 같이 당업계에 공지되어 있는 회로이다. 하나의 양상에서, 전력 검출 회로(408)는 LC 공진 회로, 즉 탱크 회로(tank circuit)이다. LC 공진 주파수의 신호가 존재하면, LC 탱크 회로가 '발동(ring up)'한다. 상기 회로는 높은 Q를 가지기 때문에, 그 전압은 극적으로 증가한다. 상기 전압은 다이오드에 의해 정류된다. 상기 전압이 Vref에 의해 설정된 임계값을 초과하면, 비교기가 트리거된다. 비교기는 마이크로프로세서에 신호/회로가 존재한다고 고지하고 이를 고전력 모드로 진입하도록 명령한다.

상술한 회로 각각은 매우 낮은 전력을 공급받을 수 있고, 비교기를 제외하면 수동 소자만을 포함할 수 있다. 비교기는 또한 매우 낮은 전력일 수 있다. 각각의 회로는 연속해서 동작할 수 있다. 각각의 회로는, 고전력 모드로 진입하기 위해서, 송신기가 존재하는 때, 예를 들어 신호가 송신되는 때를 마이크로프로세서에 고지할 수 있다. 이 회로 각각의 경우, 유용한 선행조건은 송신기에 대한 명확하게 규정된 주파수일 수 있다.

본 트랜스바디 통신 채널과 연관된 비컨 신호의 유형은 연속 파동의, 단일 주파수 톤이다. 이와 같은 경우에, 연속 단일 주파수 톤은 도 4a 또는 4b에서의 회로 중 하나를 트리거하고, 이때 회로는 정확한 주파수로 튜닝된다.

비컨 신호 모듈(200B)은 도 3a 또는 3b에 도시된 바와 같이, 디지털로 검색되도록 비컨 신호를 제공할 수 있다. 이는 비콘 신호를 A -> D 변환기로 샘플링함으로써 달성될 수 있다. 비컨 신호는 디지털 프로세싱 시스템에서 실행된다. 비컨 신호는 매우 강한 특성을 갖는 단일 주파수 톤에 의해 검출된다.

이와 같은 시스템의 예는 도 5에 도시된다.

도 5는 긴 기간의 연속 파동 톤을 갖는 비컨 기능을 파동/주파수 모듈(200C)을 통해 도시한다. 하나의 양상에서, 비컨 신호는 긴 기간의 연속 파동 톤으로 구성된다. 이 연속 파동 톤은 정보를 지니는 변조된 부분 및 변조되지 않은 부분 이 둘 모두를 갖는다. 이 주파수 도메인에서, 전형적으로 명확하게 규정된 주파수 기간이 존재한다. 변조는 주파수 스펙트럼을 손상시키는 경향이 있다. 파동 톤의 이 부분이 비컨 역할을 한다. 이는 주파수 도메인에서 단일 톤을 가지고, 스펙트로그램(spectrogram)에서 용이하게 인식 가능하다.

이전에 도시된 방법 어느 하나는 단일 주파수 톤을 검출할 수 있다. 이 주파수 톤은 프로세싱 회로 소자에 메시지가 도달하고 있다고 알린다. 그 후에 그것은 디코드 모드로 이동하여 메시지가 이해되도록 한다. 도 5에서, 이는 패킷으로 도시된다.

도 6은 비컨이 하나의 주파수, 예를 들어 비컨 채널과 관련되고 메시지가 다른 주파수, 예를 들어 메시지 채널과 연관된 비컨 기능을 도시한다. 이 구성은 예를 들어 시스템이 다수의 송신 신호를 처리하고 있을 때 유용할 것이다. 실선은 송신 신호(1)로부터의 비컨을 나타낸다. 점선은 송신 신호(2)로부터의 비컨을 나타낸다. 다양한 송신 상황에서, 송신 신호(2)의 비컨은 도시된 바와 같이, 송신 신호(1)의 비컨과 중첩될 수 있다.

메시지 신호(1) 및 메시지 신호(2)는 자신 각각의 비컨과 서로 다른 주파수에 있을 수 있다. 하나의 이점은, 심지어 동시에 송신될지라도, 송신 신호 2로부터의 비컨과 송신 신호(1)로부터의 메시지가 전혀 인터페이싱(interfacing)하지 않는 점일 수 있다. 대조적으로, 도 5에 도시된 예에서의 방법이 채택되면, 제 2 송신 신호로부터의 비컨이 제 1 송신 신호로부터의 메시지를 불명료하게 할 가능성이 가장 높을 것이다.

이 경우에, 비컨 채널은 명확하게 규정된 주파수 대역이다. 메시지는 데이터가 실제로 송신되는 채널에 제공된다. 메시지 채널에서의 서로 다른 메시지 사이의 간섭은 이후에 설명될 충돌 회피를 통해 처리될 수 있다. 도 6이 두 송신기로 도시될지라도, 시스템을 변형하여 상기 시스템을 축적에 따라 더 많은 송신기로 확대하는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 특정 시스템의 요건은 상기 시스템의 특정한 아키텍처(architecture)에 어느 정도 영향을 미칠 수 있다.

도 7은 두 비컨 스킴, 예를 들어 비컨 1 및 비컨 2와 연관된 비컨 기능을 도시한다. 이 경우에, 비컨 채널의 주파수 및 메시지 채널의 주파수 사이의 명확하게 규정된 수학적 관계가 존재한다. 비컨이 연속 파동 신호이거나, 매우 간단한 모듈화를 갖는 신호인 경우, 비컨 신호의 캐리어 주파수를 검출하는 것은 간단한 일일 것이다. 한 가지 경우, 예를 들어, 도 7에 도시되는 바와 같이 비컨이 2f의 주파수에 있고 메시지가 f의 주파수에 있다. 이 경우에, f의 값은 비컨 채널로부터 결정될 수 있다. 결과적으로, 메시지가 복조되어야 하는 경우라면, 주파수는 정확하게 인지된다.

이 양상은 특히, 주파수 불확실성(frequency uncertainty)을 처리하기 위해 사용될 수 있다. 이 방법은 캐리어 주파수가 명확하게 규정되지 않은 메시지 채널 변조에 대하여 동작 가능한 시스템을 제공할 수 있다.

이와 같은 메시지 채널 변조의 한 가지 예는 확산 스펙트럼 변조이다. 주파수 스펙트럼에서 명확하게 규정된 피크(peak)가 존재하지 않기 때문에, 확산 스펙트럼 변조 주파수는 그 자체로서 그리고 그것만으로도 난해할 수 있다. 그러나, 비컨 채널이 메시지 채널을 명확하게 정의된 수학적 관계를 갖는 메시지 채널과 동반함으로써 메시지 채널 주파수는 비컨 채널로부터 정확하게 결정될 수 있다. 그리고나서 메시지 채널은 상기 정보에 기반하여 복조될 수 있다.

상술한 기술은 연속 단일 주파수 톤으로서의 비컨에 대한 것이다. 그러나, 다른 양상에서, 비컨은 자신에 대한 단순한 변조를 가질 수 있다. 이와 같은 양상의 예는 온-오프 키잉(on-off keying: OOK) 또는 단순 주파수 변조를 사용하는 것이다. 여러 양상에서, 특정한 사용 중에서, 주파수 키는 마스터 실리콘 오실레이터(master silicon oscilator)의 두 분할비에 의해 생성되는 두 톤 비컨 신호를 이동시킨다(FSK). 이는 양측에 고유한 스펙트럼 시그너처(spectral signature)를 제공하고 두 톤의 주파수 비는 실리콘 오실레이터, 예를 들어 IEM 실리콘 오실레이터의 주파수 편차(frequency drift)에 따라 변하지 않는다. 주파수 비 메트릭(metric)은 검출된 신호가 바람직한 소스 디바이스(source device), 예를 들어 IEM에 의해서 기원할 가능성을 크게 제공할 수 있다. 이 방법은 비컨에, 다른 간섭자로부터 고유하게 식별 가능한 특유의 시그너처를 제공한다. 이 방식으로, 시스템은 상기 환경에서 다른 방해 전파로부터 비컨을 혼돈할 위험성을 지니지 않는다. 주파수의 하나의 키 특성은 주파수가 명확한 것으로 드러나며, 계속해서 캐리어 주파수 측면에서 명확하게 정의된 수학적 관계를 갖는다는 점이다.

도 8은 주파수가 시간의 함수인 비컨 신호와 연관된 비컨 기능을 도시한다. 송신기와 발생할 수 있는 하나의 문제는 캐리어 주파수가 실리콘 오실레이터에 의해 설정되고 결정 오실레이터에 의해 설정되지 않는다는 점이다. 이로 인해 특성 주파수에서의 큰 불확실성이 유도된다. 상기 주파수의 결정은, 패킷을 디코딩하고 비컨 주파수를 검출하는 이 둘 모두의 측면에서 핵심 도전과제일 수 있다.

도 4a 및 4b에서 제공된 회로는 이 방법의 예를 제공한다. 이 회로가 높은 전력(Q)을 가진다면, 주파수 불확실성은 비컨으로 하여금 스니프 회로의 응답 함수의 범위 밖에 해당하도록 할 수 있다. 그러므로, 도 8 및 9에 도시되는 바와 같이, 다른 유형의 비컨이 사용될 수 있다. 주파수(700)는 여러 범위를 걸쳐 램핑(ramping)되면서 메시지를 제공한다. 두 협소 대역 필터가 제공된다. 신호는 f_high에서 f_low로 램핑된다. 두 협소 대역 필터는 f1 및 f2로 예를 들어 다중 주파수 모듈(200D)을 통해 튜닝된다. 주파수(f1 및 f2)는 f_high및 f_low 사이에 해당한다.

f1에서의 필터의 출력에서는 전력이 보이지 않다가, 비컨 주파수가 시간 t1에서 f1를 통하면서 램핑되면서 전력이 브립(blip)되는 것을 보이고나서 전력이 보이지 않는다. 유사하게, f2에서 필터의 출력에서는 전력이 보이지 않다가, 비컨 주파수가 시간 t2에서 f2를 통하면서 램핑되면서 전력이 브립되는 것을 보이고나서 전력이 보이지 않을 것이다.

타임드 윈도(timed window) 비교기를 구성함으로써, t1 및 t2 사이의 시간차로 트리거되는 아날로그 스니프 회로가 사용된다. 이는 디지털로 또는 아날로그 방법으로 구현될 수 있다. 이 경우에, 회로가 시각 t1에서 설정될 때, 시각 t2가 어떤 규정된 윈도 t0에 해당하는 경우, 이는 신호가 존재함을 나타낸다.

램프는 매우 특색있는 시그너처이다. 주파수 f1 발생이 검출되고, (예를 들어) 10ms 이후에, f2 발생이 검출된다. 상기 두 이벤트가 규정된 시간 간격 t0에 t'를 더하거나 범위 내에서 발생되는 경우, 이는 신호가 존재하는 것을 나타낸다. 그리고나서 두 웨이크업 회로가 트리거된다. 그 결과에 따른 설계는 매우 낮은 전력 아날로그 회로를 제공한다. 회로의 중요한 응용은 도 8에 도시된 바와 같은 주파수를 결정하는 것이다.

비컨은 자신의 시그너처가 예를 들어 변조된 신호 모듈(200E)에 의해 구별될 것을 보장하도록 변조될 수 있다. 이 방법의 접근법은 비컨이 두 주파수 사이에서 교호하도록 하는 것이다. 이 교호가 명확하게 규정된 주파수 차이 및 명확하게 규정된 시간 기간으로 검출되면, 어떤 배경 신호보다도, 비컨이 검출된 신뢰 수신이 매우 높을 수 있다. 주파수 변조 키잉 방법에서, 유사한 결과가 온-오프 키잉에 의해 달성될 수 있다.

표준 변조 기술은 비컨에 적용되어 상기 비컨에 특이 특성을 제공할 수 있다. 여러 양상에서, 데이터는 비컨 상에 명기되어 비컨이 다른 신호와 혼돈되는 것을 방지할 수 있다. 여러 양상에서, 스니프 회로는 비컨 상에서만 트리거한다.

간섭을 피하기 위해 이용 가능한 다수의 비컨 방법이 존재한다. 도 6과 연관된 개념에서, 동시에 송신하는 두 비컨이 존재하는 경우, 송신기(1)는 간섭으로부터의 영향력을 피하기 위해, 예를 들어 다중 주파수 모듈(200D)을 통해 다수의 주파수에서의 비컨을 가질 수 있다. 연관된 방법에서, 상기 양상은 단지 비컨 사이에서의 경쟁을 피하기 위해 서로 다른 주파수에 있는 비컨을 단지 가지기만 한다.

여러 양상에서, 비컨과 데이터 채널의 주파수 비는 인코딩된 신호의 검출의 추가 보장을 제공하기 위해 섭취 가능 이벤트 마커 시스템에서의 주파수 에러에 따라 변하지 않는다.

2.2 주파수 호핑 기능성 모듈

여러 양상은 주파수 호핑 기능성 모듈을 이용할 수 있다. 주파수 호핑 기능성 모듈(202)은 특정한 통신 채널(들), 주파수 호핑 프로토콜 등과 관련될 수 있다. 이와 같이, 여러 양상은 하나 이상의 주파수 호핑 프로토콜을 사용할 수 있다. 예를 들어, 수신기는 송신이 행해질 수 있는 지정된 범위의 주파수를 검색할 수 있다. 단 하나의 적절한 검출이 달성되면, 생체 내 송신기는 자신의 디지털 정보 페이로드(payload)를 수신기에 통신하는 자신의 임무를 달성하였다.

랜덤(random)한 주파수 호핑에 의하여, 예를 들어 랜덤 모듈(202A)을 통해 제공되는 송신된 주파수 불확실성은 다수의 이점을 발생시킬 수 있다. 이와 같은 하나의 이점은, 예를 들어 작은 다이(die)에서 구현이 용이하다는 것일 수 있다. 설명을 위해, 생체 내 송신기 캐리어 주파수 오실레이터는 작은 1mm 다이 부분에서 용이하게 구현되는 부정확하지 않게 동작하는 오실레이터일 수 있다. +/- 20의 범위 내의 정확도는 용이하게 허용된다. 이는 수신기가 주파수 검색 알고리즘을 사용하기 때문이다.

다른 이와 같은 이점은 배터리 수명이 연장될 수 있다. 설명을 위해, 송신기의 배터리 수명이 진행중인 동안, 예를 들어 3분에서 10분 동안, 송신기가 주파수 가변 수신기에 의해 수신될 수 있는 명확한 채널 상에서 송신할 가능성은 랜덤한 주파수 호핑에 의해 현저하게 강화될 수 있다.

또 다른 이점은 높은 볼륨(volume) 환경에서 충돌 사건이 최소화될 수 있을 수 있다. 설명을 위해, 생체 내 송신기, 예를 들어 섭취 가능 이벤트 마커가 잠재적으로 동시에 송신할 때, 예를 들어 다수의 섭취 가능 이벤트 마커가 동시에 섭취되거나 밀접한 근접한 시간에 섭취되는 순간에서와 같은 충동 가능성을 최소화한다. 달리 진술하면, 주파수 호핑 기능이 없이도, 유사한 양의 섭취 가능 이벤트 마커가 동일한(또는 거의 동일한) 주파수에서 송신될 가능성이 매우 높아서, 다수의 충돌을 발생시킬 것이다.

특정 양상에서, 볼륨 전도 애플리케이션에 사용하기 위한 유용한 주파수 스펙트럼은 범위가 약 3kHz 내지 150kHz이다. 면밀한 동물 관찰을 통해 어떤 환경에서, 앞에서의 1 내지 100㎶의 범위 내의 수신된 신호 수준을 갖는 생체 내 송신기는 동일한 주파수 스펙트럼 내의 수백 내지 수천 ㎶에 이르는 협소 대역 간섭 신호와 경쟁할 것이다. 간섭 신호의 파괴 특성을 완화하기 위해, 생체 내의 두 송신기가 각각의 송신에 대해서 출력된 협소 대역에 의해 송신된 신호, 예를 들어 이진 위상 이동 키잉(binary phase shift keying: BPSK) 또는 FSK 신호와 같은 변조된 신호를 랜덤하게 호핑하는 주파수 호핑 채널 또는 프로토콜이 사용될 수 있다.

2.3 충돌 회피 기능성 모듈

여러 양상이 충돌 회피 기능성 모듈을 사용할 수 있다. 충돌 회피 기능성 모듈은 특정한 통신 채널(들), 충돌 회피 프로토콜 등과 관련될 수 있다. 이와 같이, 여러 양상은 특정한 통신 채널(들)과 연관된 다양한 충돌 회피 프로토콜 기술을 이용할 수 있다. 충돌 회피 기술은, 예를 들어, 생체 내에 2개 이상의 송신기가 존재하는, 예를 들어 개인이 다수의 IEM을 섭취하는 환경에서 특히 유용할 수 있다. 이와 같은 환경에서, 다양한 생체 내 송신기가 자신의 신호를 계속해서 송신하는 경우, 상기 송신 중 하나는 모든 다른 생체 내 송신기로부터의 송신을 불명료하게 할 수 있다. 결과적으로, 신호의 검출에 있어서의 실패율이 현저하게 증가할 수 있다.

여러 양상은 다양한 충돌 회피 방법을 단독으로 또는 다양한 조합으로 포함할 수 있다.

하나의 이와 같은 다수의 송신 주파수를 이용한다. 주파수 선택 필터링(filtering)을 사용함으로써, f1에서 브로드캐스팅(broadcasting)하는 송신기 및 f2에서 브로드캐스팅하는 송신기는, 자신들이 동시에 송신되고 있는 경우라도, 구별될 수 있다. 이 방법의 대안 방법이 도 9에 도시된다.

도 10은 예를 들어 송신기 모듈(204A)을 통해 제 1 충돌 회피 기술을 갖는 충돌 회피 기능을 도시하고, 여기서, 송신기(1)는 f1에서 브로드캐스팅한다. 송신기(2)는 f2에서 브로드캐스팅한다. 수신기 및 두 대역 통과 필터는 예를 들어 다중 대역 통과 필터 모듈(204E)을 통해 제공된다. 대역 통과 필터(1)는 f1에 반응하고, 대역 통과 필터(2)는 f2에 반응한다. 일단 송신기들로부터의 신호들, 예를 들어 Pill 1 및 Pill 2와 연관된 두 IEM들이 각각 자신 각각의 대역 통과 필터들을 통과하면, 신호는 복조기들로 진행한다. 여러 양상에서, 이 복조기들은 개별 아날로그 회로들로서 또는 디지털 도메인에서 구현될 수 있다. 이 방식으로, 충돌들이 회피될 수 있다.

도 11a 내지 11d는 다른 충돌 회피 방법을 도시한다. 여러 양상에서, 특정한 통신 채널(들)은 듀티 사이클 변조 모듈(204B)을 통한 듀티 사이클 변조를 이용할 수 있고, 여기서 송신기는 항상 송신될 필요는 없다. 두 송신기들, 예를 들어 xmtr1 및 xmtr2가 동시에 송신하지 않는 경우, 이들은 서로 간섭하지 않을 것이다. 예를 들어, 시간의 10%를 브로드캐스팅하고 시간의 90%를 오프하는 것과 같이, 낮은 듀티 사이클들을 갖는 두 송신기들이 사용되는 경우, 신호들이 서로 중첩될 확률은 단 20%만이 존재한다. 이 방식으로, 충돌들이 회피될 수 있다.

도 11a를 참조하면, 시간의 10%만이 진행하는 송신기 1, 예를 들어 xmtr1이 있다. 또한 시간의 10%만이 진행하는 송신기 2, 예를 들어 xmtr2가 있다. 물론, 그것들은 동시에 송신될 어느 정도의 가능성이 있다. 그러나, 상기 가능성은 듀티 사이클 및 주파수 확산을 변경함으로써 제어될 수 있다. 결과적으로, 이둘 두 송신 기간들이 미세하게 차이가 나는 경우, 이것들은 서로에 대하여 간섭 내에 들어오거나 나가게 될 것이다. 그러나, 중첩은 듀티 사이클 및 주파수 확산을, 예를 들어 디더 모듈(dither module)(204F) 및 확산 스펙트럼 모듈(204D)을 통해 각각 디더링(dithering)함으로써 제어될 수 있다. 이 방식으로, 달리 발생하는 충돌들이 회피될 수 있다.

도 11b를 참조하면, 점선의 송신기 xmtr2는 실선의 송신기 xmtr1보다 미세하게 더 짧은 기간을 갖는다. 송신기들이 동시에 브로드캐스팅을 시작할지라도, 일부 수효의 송신들 이후에, 송신기들은 서로에 대한 정렬로부터 벗어난다. 결과적으로, 송신기들은 서로 별개가 되며 달리 발생하는 충돌들이 회피될 수 있다.

도 11c를 참조하면, 오실레이터 주파수들의 확산을 가짐으로써 유사한 효과가 획득될 수 있다. 실제로, 이 송신기들에 사용되는 실리콘 오실레이터들은 주파수에 있어서 서너 퍼센트의 확산을 가진다. 주파수에서의 1% 차이는 100 송신들 이후에, 서로 동상에서 시작한 두 오실레이터들(1008, 1010)이 더 이상 서로 동상이 아님을 의미한다. 여러 양상들이 주파수 분포에 기초할 수 있거나 또는 주파수들은 명백하게 상이하도록, 예를 들어 어떤 시간들의 범위를 가지도록 프로그램될 수 있다. 전압 제어 오실레이터 주파수를 디더링한 잡음은 또한 주파수 확산을 발생시킬 수 있다.

도 11d를 참조하면, 재시도 기간이 램덤화된다. 이 예에서, xmtr1이 브로드캐스팅한 후에 다시 브로드캐스팅하기 전에 어느 정도 랜덤한 시간 기간을 대기한다. 그 후에 xmtr1은 다시 브로드캐스팅하기 전에 다른 랜덤한 시간 기간 등을 대기한다. xmtr2는 동시에 브로드캐스팅을 시작한다. 그러나, 이 경우에 xmtr2는 다음 송신 이전에 랜덤한 시간을 대기하고 다음 송신 전에 다른 랜덤 시간 등등을 대기한다. 이 방식으로, 두 송신기들이 동시에 브로드캐스팅할 가능성은 재시도 기간들의 표준 표차에 영향을 미침으로써 동시에 제어될 수 있다.

이 방법은 칩 내에 사전 프로그램된 의사-랜덤 시퀀스(sequence)에 기반할 수 있다. 그것은 또한 실 물리적 랜덤 수 생성기(열 잡음) 또는 칩 상의 일련번호에 기반될 수 있다. 모든 송신기가 고유의 일련번호를 가지므로, 낮은 비트들의 일련번호의 일부는 직접 또는 선형 이동 등록기를 사용함으로써 이 랜덤화 시간을 프로그램하는데 사용될 수 있다.

트랜스바디 송신 채널의 추가 양상은 송신 메시지를 변조하기 위한 확산 스펙트럼 송신을 사용한다. 이 방법은 직접 확산 스펙트럼 또는 주파수 호핑 확산 스펙트럼일 수 있다. 예로서, 다수의 셀 폰들이 간섭없이 동일한 주파수에서 브로드캐스팅하도록 하는 셀룰러 폰용으로 개발된 임의의 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 기술이 본 양상에서 사용될 수 있다. 이 양상은 또한 골드 코드들(Gold Codes) 또는 Kasami 코드들과 같은 확산 스펙트럼에서 충분히 공지된 코드들 중 하나에 기반할 수 있다.

처리되어야 할 도전과제는 개연적으로 접근된다. 코드는 충분히 많은 것에서 선택되어, 동일한 코드를 갖는 두 송신기들이 동시에 브로드캐스팅할 가능성이 충분히 작다. 이 방법은, 확산 스펙트럼 송신들이 일반적으로 명확하게 규정된 캐리어 주파수를 가지지 않기 때문에, 비컨을 사용하여 캐리어 주파수를 찾고자 하는 개념과 연관된다. 상기 정보는 비컨에서와 같이 결정된다.

특정 애플리케이션들에서, 서로 다른 기술들이 결합하는 것이 유용하다. 예를 들어, 긴 듀티 사이클이 존재하면, 확산 스펙트럼 송신은 특히 가치가 있다. 이 경우에, 충돌 발생 확률은 긴 듀티 사이클의 확률에 확산 스펙트럼의 확률을 곱한 것이다. 기술들을 결합하는데 제한은 없다.

계산 시에, 듀티 사이클은 동시에 동작하는 둘 또는 세 송신기들에 대해서 매우 양호하게 동작하는 것으로 확인된다. 그러나, 특정한 애플리케이션들의 경우, 듀티 사이클 방법은 중첩 시간 프레임 내에서 데이터를 제공하는 5 이상의 송신기들이 존재할 때 붕괴한다.

듀티 사이클을 지지하는 가장 직접적인 방법은 재송신 랜덤화를 예를 들어 재송신 랜덤화 모듈(204C)을 통해 추가하는 것이다. 재송신 랜덤화의 여러 비트들을 추가함으로써, 그 효과는 즉시 훨씬 덜 현저하게 렌더링된다. 이 양상에서, 시스템은 다섯 내지 열 개의 동시적인 송신들을 용이하게 구별할 수 있다.

송신기가 10개를 넘으면, 확산 스펙트럼은 하나의 관심 방법이다. 시스템들이 많은 동시 송신기들로 진행할 때, 심지어 하나가 짧은 듀티 사이클을 가지는 경우, 다수의 송신기들이 송신하는 총 시간은 시간의 중요한 일부가 되고, 충돌들은 회피 가능해지지 않는다.

단지 서너 개의 송신기만을 필요로 하는 시스템들에서, 시스템 설계는 긴 듀티 사이클과 같은 간단한 방법들을 사용하는데 좌우될 수 있다. 다수의 송신 주파수들은 송신기들의 주파수들이 공지되면 제어된 환경에서 사용될 수 있다. 셋 내지 열 개의 송신기들의 경우, 재송신 랜덤화는 양호하게 동작한다. 열 개의 송신기들을 넘어가면, 확산 스펙트럼은 사용될 수 있는 하나의 방법이고, 이는 확산 스펙트럼을 다른 기술들과 결합할 수 있다.

긴 듀티 사이클에 대한 플롯들(plots)은 세 동시 송신기들의 경우 충돌로 인해 송신기가 검출되지 않을 약 1%의 가능성이 존재함을 보여준다. 이는 1분의 송신 간격 동안이다. 일부 송신기 시스템들의 하나의 중요한 특징은 송신기들이 유한한 수명을 가진다는 점이다. 송신기들이 매우 긴 수명들을 가지는 시스템들에서, 이 근섬들은 존재하지 않을 수 있다.

다른 종류의 주입된 센서들의 경우, 여전히 전력 소비에 대한 매우 중요한 고려사항이 존재한다. 시스템이 신호를 송신하는데 충분한 윈도 클리어(window clear)가 이용 가능하기 전에 한 시간을 대기해야만 하는 경우, 송신기는 이러한 모든 시간에 전력을 사용한다.

다른 가능성은 시스템들이 보다 정교한 송신기들을 가질 때 발생한다. 송신기는 예를 들어 자신이 송신되는 어떤 것에도 응하지 않을 때까지 대기하는 조용한 채널(quiet channel)을 청취한 후에 송신할 수 있다.

확산 스펙트럼 방법은 얼마나 많은 개별 코드들이 사용되는지에 따라, 수량화 가능하다. 코드들의 Kasami 세트가 사용될 때 32,000 개별 코드들이 존재한다. 이 경우에 두 송신기들이 동일한 코드에서 송신할 확률은 1/(32,000)²이다. 상기 확률은 송신기들의 수에 따라 기하학적으로 증가한다. 심지어 개별 코드들을 갖는 송신기들을 선택하는데 아무것도 하지 않고, 코드 선택의 랜덤화에 의존하더라도, 이는 수백은 아닐지라도 수십 개의 송신기들을 지원한다.

특정 양상에서, 시스템의 수신기는 제공된 스펙트럼의 조용한 파트에서 신호를 선택적으로 수신하도록 구성된다. 도 12a는 잡음이 있는 환경에서 낮은 진폭 신호를 검출하는 문제를 처리하는 양상을 도시한다. 상기 문제에 대한 하나의 방법은 잡음이 있는 스펙트럼에서 조용한 장소를 찾는 것이다. 수신기의 검출기는 상기 주파수 대역으로 프로그램된다. 송신기는 상기 주파수 대역에서 주기적으로 브로드캐스팅한다.

도 12a 및 12b는 잡음이 있는 환경에서 낮은 진폭 신호를 검출하는 기술을 도시한다. 도 12a를 참조하며, 수신기가 잡음이 있는 스펙트럼을 조사하는 경우에, 전력은 주파수의 함수이다. 잡음이 있는 영역, 조용한 영역, 그 뒤에 잡음이 있는 영역이 존재한다. 조용한 영역에서 가장 적은 양의 간섭이 존재하기 때문에 브로드캐스팅은 조용한 영역에서 제공된다.

도 12b는 다수의 서로 다른 주파수들, 예를 들어 램핑 스킴에서 송신이 발생한다. 여러 양상에서, 주파수 호핑 또는 랜덤 스킴과 같은 다른 스킴들이 사용될 수 있다. 전형적으로, 선택된 스킴은 관심 주파수 대역을 조밀하게 커버한다. 실제로, 송신기는 결국 조용한 대역으로 점프하고 결국 조용한 대역에서 송신한다. 수신기가 상기 조용한 대역에서만이 청취함으로써, 우수한 신호 대 잡음비(signal to noise ratio: SNR)로 인한 상기 신호를 수신/검출할 가능성이 양호해진다.

수신기가 단지 조용한 대역만을 수신하기 위해 사용되는 상기의 구성은 본 출원 다른 곳에 기술된 바와 같은 충돌 회피 채널을 갖는 시스템들을 제한하지 않는다. 대신에, 다음의 출원들 중 하나에 기술된 바와 같은 수신기는 단지 조용한 채널만을 수신하도록 구성될 수 있다: 2007년 11월 19일에 출원된 "Active Signal Processing Personal Health Signal Receivers" 라는 명칭의 PCT 출원 일련번호 US2007/024225; WO 2006/116718; 60/866,581; 60/945,251; 60/956,694, 60/887,780 및 2006/116718; 이 출원들의 명세서는 본원에 참조로서 통합되어 있다.

이전의 개념들 일부를 설명하기 위해서, 하나의 양상에서 송신기들은 두 채널들로 분리된다. 제 1 채널은 데이터를 브로드캐스트하는데 사용된다. 1 내지 2 퍼센트의 듀티 사이클이 실행된다. 충돌에 대한 면책은 재-브로드캐스팅률을 랜덤화함으로써 강화될 수 있다. 제 2 채널은 웨이크업 비컨을 브로드캐스팅하는데 사용된다. 1 내지 2 퍼센트의 듀티 사이클이 실행된다. 패킷률은 10mSec 범위 내에 있다. 비컨 송신은 충돌이 중요하지 않을 때 100 내지 200μSec의 범위로 짧다. 비컨과 데이터 채널 캐리어들은 동일한 오실레이터로부터 발생되어서, 비컨으로부터 데이터 캐리어가 계산될 수 있다. 수신기는 매 10 내지 30초 마다 10mSec 지속 기간 동안 턴온(turnon)될 것이다. 비컨이 관찰되는 경우, 수신기는 완전한 복조 및 디코딩을 수행하기 위해서 계속 유지될 것이다. 그렇지 않으면 수신기는 유휴 상태로 회귀될 것이다.

특정 양상에서, 상기 시스템은 주파수 디더를 패킷 간격 디더로 포함하도록 변형된다.

특정 양상에서, 상기 시스템은 1 내지 2 퍼센트의 듀티 사이클을 가지며 25kHz(640μSec)에서 보다 긴 지속기간의 송신의 16 캐리어 주기들을 포함하도록 변형된다. 이는 협소 대역 필터 호환성에 부합된다.

특정 양상에서, 상기 시스템은 보다 낮은 채널에서 OOK 상의 BPSK로서 변조되도록 변형된다.

특정 양산들에서, 상기 시스템은 보다 높은 비컨 채널에서 OOK 버스트(burst)로서 변조되도록 변형된다.

특정 양상에서, 상기 시스템은 단순한 다차원 동질성의 사용이 코드들을 FEC(forward error correction : 전송 에러 수정)에 대해 조사하도록 수정될 수 있다.

3.0 수신기

본원에서 때때로 "수신기"라고 칭해지는 신호 수신기는 일반적으로 신호를 수신, 예를 들어 신호를 하나 이상의 특정한 통신 채널들을 통해 전도적으로 수신할 수 있는 임의의 디바이스 또는 구성요소를 포함한다.

이와 같은 수신기의 한 가지 예는, 이전의 개인 수신기이다. 상기 수신기의 다른 예는: WO2006/116718로 공개된 PCT 출원 일련번호 PCT/US2006/016370; WO 2008/063626으로 공개된 PCT 출원 일련번호 PCT/2007/24225; US2008/052845로 공개된 PCT 출원 일련번호 PCT/US2008/52845에 기술되고; 이들 출원들의 명세서는 본원에 참조로서 통합되어 있다.

여러 양상은, 생체 환자(subject)의 이동에 실질적으로 영향을 주지 않는 방식으로 상기 생체 환자와 안정적으로 관련되도록 하는 크기로 형성되는 수신기의 모바일 구성들(mobile configurations)을 포함한다. 특정 양상에서, 수신기는 작은 크기를 가진다. 설명을 위해, 수신기는 약 1㎤ 이하를 포함하여, 약 3㎤ 이하와 같은 약 5 ㎤ 이하의 공간 체적을 점유한다. 특정 양상에서, 수신기는 범위가 약 10 ㎟ 내지 2㎠인 칩 크기를 가진다.

관심 수신기는 외부 및 주입용 이 둘 모두의 수신기들을 포함할 수 있다.

3.1 외부 수신기

외부 양상에서, 수신기는 생체 외, 즉, 사용 중에 신체 외에 존재할 수 있다. 외부 수신기는 임의의 편리한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 특정 양상에서 외부 수신기는 원하는 피부 지점과 관련되도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 양상에서 외부 수신기는 환자의 국부 피부 지점에 접촉하도록 구성될 수 있다. 관심 구성들은 제한되지 않지만; 패치(patch)형, 손목 밴드형, 벨트 등을 포함한다. 예를 들어 외부적으로 착용하고 적합한 수신 전극이 설치되는 손목시계 또는 벨트는 본 발명의 하나의 양상에 따른 수신기로서 사용될 수 있다. 수신기는 수집된 데이터가 환자 또는 의료 종사자에 의해 발췌될 수 있는 부가 통신 경로를 제공할 수 있다. 예를 들어, 주입된 수집기는 예를 들어 의료 종사자가 통신할 수 있는 405 MHz 의료 디바이스 대역에서 개방되는 종래의 RF 회로 소자를 포함할 수 있다. 의료 종사자는 예를 들어 완드(wand) 등과 같은 데이터 검색 디바이스를 통해, 통신할 수 있다.

수신기가 외부 구성요소를 포함하면, 상기 구성요소는 데이터를 제공하는, 예를 들어 청각적 및/또는 시각적 피드백을 제공하는 출력 디바이스를 가질 수 있다. 예는 오디오 알람들, LED들, 디스플레이 스크린 등을 포함한다. 외부 구성요소는 또한 상기 구성요소가 내부에 저장된 데이터를 판독하기 위한 컴퓨터에 접속될 수 있는 인터페이스 포트(interface port)를 포함할 수 있다. 부가적인 예를 들면, 디바이스는 신체 외부에 착용되고 서로 다른 지점들에 있는 피부에 부착되는 하나 이상의 전극을 갖는 하니스(harness)에 의해 위치될 수 있다.

특정한 외부 양상에서, 수신기는 단지 일시적으로, 즉 과도적으로 환자와 접속되거나 관련되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 수신기는 알약(pill), 섭취 가능 이벤트 마커 등이 실제로 섭취되는 동안 관련되고/부착되고/접촉될 수 있다.

설명을 위해, 수신기는 두 개의 핑거 전극(finger electrode) 또는 핸드그립(handgrips)을 갖는 외부 디바이스로 구성될 수 있다. 약제 인포매틱스 가능 알약 섭취시, 환자는 전극에 접촉하거나 핸드그립을 잡아서 수신기를 구비한 도전성 회로를 완성한다. 알약으로부터 신호 방출시, 예를 들어 알약이 위에서 분해되면, 알약의 식별자에 의해 방출된 신호는 수신기에 의해 검출된다.

특정 양상에서, 외부 수신기는 소형화 전자장치를 포함할 수 있고, 상기 전자장치는 전극과 일체형으로 되어 도포시 피부와 접하는 전극과 반드형 패치를 형성한다. 밴드 스타일은 예를 들어 부착 층 또는 다른 구성을 통해 제거 가능하게 부착 가능할 수 있다. 배터리 및 전자장치가 또한 포함될 수 있다. 밴드 스타일 패치는 환자의 원하는 목표 피부 지점에, 예를 들어 뺨 등, 흉상의 측부 등에 위치되도록 구성될 수 있다. 이 양상에서, 붕대 회로 소자는 환자의 내부에 있는 디바이스로부터, 예를 들어 약제 인포매틱스 가능 제약 조성물의 식별자로부터의 신호를 수신하고 나서 다른 곳에서 더욱 자세하게 기술된 바와 같이 이 정보를 외부 프로세싱 디바이스, 예를 들어 PDA, 스마트폰, 휴대 전화, 소형 디바이스, 컴퓨터로 중계하도록 구성될 수 있다. 본 시스템들에서 사용하도록 용이하게 적응될 수 있는 밴드 스타일 디바이스는 제한되지 않지만, 미국 특허번호 6,315,719에 기술된 디바이스를 포함하고, 이 특허의 명세서는 본원에 참조로서 통합되어 있다.

3.2 주입 가능 수신기

특정 양상에서, 수신기는 주입 가능, 즉 환자 속으로 주입하도록 설계 및/또는 구성될 수 있다. 주입은 임시적으로 기반하거나 영구적으로 기반할 수 있다. 이 양상에서 수신기는 사용 중에 생체 내에 있다. 일반적으로, 주입 가능 수신기는 신체 내에서 발견되는 높은 염도, 높은 습도 환경을 포함하는, 생리학적 환경에 존재할 때 다양한 시간 기간 동안 기능을 유지할 수 있다. 시간 기간은 예를 들어 수분에서 80년을 포함할 수 있다. 더욱 특정한 시간 기간들은 예를 들어 한 시간 이상의 시간들, 하루 이상의 날들, 일주일 이상의 주, 한 달 이상의 달, 및 일 년 이상의 해를 포함한다.

주입 가능 양상에서, 수신기는, 제한되지 않지만 캡슐 형상, 원판 형상 등을 포함한, 임의의 편리한 형상을 가질 수 있다. 다양한 수신기는 상대적으로 작은 크기들을 가질 수 있다. 이 작은 크기들은 예를 들어, 재충전 가능 배터리의 통합에 의해 달성될 수 있다. 하나의 양상에서, 재충전 가능 배터리는 약 2주의 수명을 갖는다. 다른 양상에서, 재충전 가능 배터리는 다양한 소스들, 예를 들어 환자 침대의 코일로부터 자동으로 충전된다. 수신기는 다수의 서로 다른 지점들에 배치되도록 구성될 수 있다. 예를 들어 주입 가능 펄스 발생기가 배치된 지점의 예는, 복부, 등의 허리 부분, 어깨 등을 포함한다.

특정 주입 가능 양상에서, 수신기는 독립형(standalone) 디바이스, 즉 다른 유형의 주입 가능 디바이스와 물리적으로 접속되지 않은 디바이스이다. 또 다른 양상에서, 수신기는 제 2 주입 가능 디바이스, 예를 들어 하나 이상의 생리학적 센서에 대한 플랫폼(platform) 역할을 하는 디바이스와 물리적으로 결합될 수 있다. 이와 같은 디바이스는 심장 혈관 리드(lead)와 같은 리드일 수 있다. 설명을 위해, 심장 혈관 리드는, 예를 들어 리드가 다중 센서 리드(multi-sensor lead: MSL)인 하나 이상의 개별 생리학적 센서를 포함할 수 있다. 관심 주입 가능 디바이스는 제한되지 않지만, 주입 가능 펄스 발생기, 신경 자극기 디바이스, 주입 가능 루프(loop) 기록기 등을 더 포함한다.

수신기는 관심 신호를 수신하는 역할을 하는 수신기 소자를 더 포함할 수 있다. 수신기는 여러 가지 서로 다른 유형의 수신기 소자를 포함할 수 있고, 여기서 수신기 소자의 특성은 신호 발생 소자에 의해 생성된 신호의 특성에 따라 반드시 가변한다. 특정 양상에서, 수신기는 신호 발생 소자에 의해 방출된 신호를 검출하기 위한 하나 이상의 전극을 포함할 수 있다. 설명을 위해, 수신기 디바이스에는 사전 결정된 거리로 분포되어 있는 두 전극이 제공될 수 있다. 사전 결정된 거리로 인해 전극이 차분 전압(differential voltage)을 검출할 수 있다. 특정 양상에서, 이 거리는 약 0.1 내지 5cm, 예를 들어, 약 0.5 내지 약 2.5cm의 범위에서, 예를 들어 약 1cm가 변할 수 있다. 특정 양상에서, 제 1 전극은 전기적으로 도전성인 신체 요소, 예를 들어 혈액과 접촉하고, 제 2 전극은 상기 도전성 신체 요소에 대하여 전기적으로 절연인 신체 요소, 예를 들어 지방질 조직(지방)과 접촉한다. 대안 양상에서, 단일 전극을 이용하는 수신기가 사용된다. 특정 양상에서, 신호 검출 구성요소는 신호 발생 소자에 의해 방출된 신호를 검출하기 위해 하나 이상의 코일들을 포함할 수 있다. 특정 양상에서, 신호 검출 구성요소는 신호 발생 소자에 의해 방출된 신호를 검출하기 위한 음파 검출 소자를 포함한다.

수신기는 다양한 방식으로 수신된 데이터를 처리할 수 있다. 특정 양상에서, 수신기는 단지 데이터를, 예를 들어 종래의 RF 통신을 통해, 외부 디바이스로 재송신한다. 다른 양상에서, 수신기는 수신된 데이터를 처리하여 자신의 제어하에 있는 작동체(effector)를 동작시키고, 시각 또는 청각 알람을 작동시키고, 제어 신호를 신체 다른 곳에 위치된 작동체로 송신하는 것 등과 것과 같은 일부의 동작을 취할지를 결정한다. 또 다른 양상에서, 수신기는 다른 디바이스로의 후속 재송신을 위해, 또는 후속 데이터의 프로세싱, 예를 들어 시간에 따른 일부 파라미터의 변화를 검출에 사용하기 위해, 수신된 데이터를 저장한다. 수신기는 수신된 데이터를 사용하여 이 그리고/또는 다른 동작들의 임의의 조합을 수행할 수 있다.

특정 양상에서, 데이터 저장 소자에 기록된 데이터는 전부는 아닐지라도, 환자에게 투여된 각각의 조성물의 시간, 날짜, 및 식별자, 예를 들어 세계에서 고유한 일련 번호 중 적어도 하나를 포함한다. 식별자는 조성물의 공통 명칭 또는 이의 코딩된 버전일 수 있다. 수신기의 데이터 저장 소자에 기록된 데이터는, 수신기가 연관된 환자의 의학 기록 정보, 예를 들어 제한되지 않지만 성명, 나이, 치료 기록 등과 같은 식별 정보를 더 포함할 수 있다. 특정 양상에서, 관심 데이터는 심장 조직 특성들을 포함할 수 있다. 특정 양상에서, 관심 데이터는 다양한 생리학적 메트릭들 또는 파라미터들, 예를 들어 압력 또는 볼륨 측정들, 온도, 활량(activity), 호흡률, pH 등을 포함한다.

상기에 요약된 바와 같이, 수신기는 매우 작은 크기를 가지도록 구성될 수 있다. 특정 양상에서, 수신기의 바람직한 기능은 하나 이상의 집적 회로들 및 배터리에 의해서 달성된다. 본 발명의 양상은 상술한 바와 같이, 적어도 수신기 소자, 예를 들어 하나 이상의 전극들(두 개의 이격된 전극들과 같은) 및 전력 발생 소자, 예를 들어 배터리(배터리는 재충전 가능하다)의 형태를 갖는 수신기들을 포함한다. 이와 같이, 특정 양상에서 전력 발생 소자는 외부 지점에서 무선으로 전력을 수신하도록 전환된다.

수신기에 있을 수 있는 추가 소자들은 제한되지 않지만: 예를 들어 약제 인포매틱스 가능 식별자로부터 방출된 신호를 디코딩하기 위한 신호 복조기; 예를 들어 수신기로부터 외부 지점으로 신호를 송신하기 위한 신호 송신가; 예를 들어 수신된 신호에 대한 데이터, 생리학적 파라미터 데이터, 의학 기록 데이터 등을 저장하기 위한 데이터 저장 소자; 예를 들어, 특정 시각을 신호의 수신과 같은 이벤트와 관련시키기 위한 클럭 소자(clock element); 선 증폭기; 예를 들어 수신기의 서로 다른 기능들 중 하나 이상을 조정하기 위한 마이크로프로세서를 포함한다.

수신기의 주입 가능 버전들의 양상은 생물 친화적 포장제(enclosure), 둘 이상의 감지 전극들, 1차 전지 또는 재충전 가능 배터리, 또는 코일로의 유도성으로의 브로드캐스팅에 의해 전력을 공급받는 전원 중 하나일 수 있는 전원을 가질 수 있다. 수신기는 또한: 송신된 신호를 디코딩하는 복조기, 이벤트들을 기록하는 여러 저장장치, 클럭, 및 신체 외부로 송신하기 위한 통로로 구성된 회로 소자를 가질 수 있다. 클럭 및 송신 기능은 특정 양상에서, 생략될 수 있다. 송신기는 정보를 국지적인 데이터 저장장치로부터 외부 데이터 저장장치로 이동하기 위한 RF 링크 또는 도전성 링크일 수 있다.

외부 수신기들의 경우, 양상은 피부에 대향하는 전극들, 복조기들, 저장장치들, 및 전원을 갖는 구조들을 포함한다. 통신은 무선이거나 하나 이상의 도전성 매체, 예를 들어 도선들, 광섬유 등을 통해 수행될 수 있다.

특정 양상에서, 동일한 전극들은 신호를 수신하고 송신하는데 사용된다. 하나의 모드는 신체와 도전 가능하게 접촉되는 손목시계일 수 있다. 데이터를 주입 조직으로부터 손목시계로 이동시키기 위해, 전류는 패드 외부로 전송되고 손목시계에 의해 수신될 수 있다. 코일들을 사용하는 유도성 프로토콜들과 같이, 사용될 수 있는 신체 외부로의 송신을 용이하게 하기 위한 다수의 RF 기술들이 존재한다. 대안으로, 예를 들어, 절연 전극을 이용하는 전기장들이 사용될 수 있다.

특정 양상에서, 본 수신기의 구성요소들 또는 기능 블록들은 집적 회로들에 있으며, 여기서 집적 회로는 다수의 개별 기능 블록들, 즉 모듈들을 포함한다. 제공된 수신기 내에는, 예를 들어 둘 또는 그 이상으로 전부를 포함할 때까지의 가능 블록들 중 적어도 일부는 수신기 내의 단일 집적 회로에 존재할 수 있다. 단일 집적 회로는 서로 다른 기능 블록 전부를 포함하는 단일 회로 구조를 의미한다. 이와 같이, 집적 회로는 반도체 재료의 얇은 기판의 표면에 제조되었던 소형화 전자 회로(반도체 디바이스 뿐만 아니라 수동 구성요소들을 포함할 수 있다)인 모노리식(monolithic) 집적 회로(또는 IC, 마이크로회로, 마이크로칩, 실리콘칩, 컴퓨터 칩 또는 칩)이다. 본 발명의 특정한 양상들의 집적 회로는 기판 또는 회로 보드에 부착된 개별 반도체 디바이스 뿐만 아니라 수동 구성요소들로 구성되는 소형화된 전자 회로들인 하이브리드 집적 회로들(hybrid integrated circuits)일 수 있다.

상기에서 검토된 바와 같이, 수신기는 상당한 잡음 및 낮은 SNR이 있을지라도 인코딩된 신호의 신뢰할만한 디코딩을 보인다. 본 발명의 수신기들의 기능 양상은 다양한 스킴들을 통해 제공될 수 있다. 예를 들어 일부의 이와 같은 스킴들은, 예를 들어 2007년 11월 19일에 출원되고 명칭이 "Active Signal Processing Personal Health Receivers"인 PCT 출원 일련번호 PCT/US2007/024225에 기술된 바와 같이, 동기 복조, 예를 들어 Costas 루프 복조, 정확한 낮은 오버헤드(overhead) 반복 디코딩, 전송 에러 보정(Forward Error Correction : FEC), 및 잡음 소거를 포함하고; 상기 출원의 명세서는 본원에 참조로서 통합되어 있다. 다른 관심 수신기는, 제한되지 않지만: WO 2006/116718; 60/866,581; 60/945,251; 60/956,694, 60/887,780 및 WO 2006/116718에 기술된 것을 포함하고; 이의 명세서는 본원에 참조로서 통합되어 있다.

방법

여러 양상은 예를 들어 생체 내 송신기를 통해 인코딩된 신호를 송신하는 단계; 트랜스바디 기능성 모듈을 통해, 상기 신호의 통신을 용이하게 하는 단계; 및 수신기를 통해 이전에 기술된 바와 같이, 인코딩된 신호를 수신하는 단계를 포함한다.

하나의 양상에서, 상기 방법은 인코딩된 신호의 특성들을 제공하고, 상기 특성은 다음 중 적어도 하나에서 수신기를 용이하게 하는 전력 소비를 최적화한다: 비활성 모드에서 최대 시간을 소비하는 단계, 신속하게 웨이크업하는 단계, 송신기가 존재할 가능성이 높은 기간 동안 웨이크 업하는 단계.

또한, 여러 양상은 비컨 기능성 모듈을 통해 인코딩 신호의 통신을 용이하게 하는 단계와; 주파수 호핑 기능성 모듈을 통해 인코딩 신호의 통신을 용이하게 하는 단계와; 충돌 회피 기능성 모듈을 통해 인코딩 신호의 통신을 용이하게 하는 단계와 같이, 비컨 기능성과 연관된 상기 단계를 대안적 또는 선택적으로 포함할 수 있다. 어떤 기능성은, 예를 들어 비컨 웨이크업 기능을 제공하는 단계와; 비컨 신호 기능을 제공하는 단계와; 연속 파동, 단일 주파수 톤을 생성하는 단계와; 제 2 주파수에 있는 데이터 신호와 다른 제 1 주파수를 제공하는 단계와; 인코딩 신호를 변조하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 여러 양상은 대안적 또는 선택적으로 협소 대역에서 송신된 신호에 대한 랜덤한 주파수 홉(hop)을 생성하는 주파수 호핑과 연관된 단계를 포함할 수 있다.

또한, 여러 양상은 대안적 또는 선택적으로, 제 1 생체 내 송신기 및 제 2 생체 내 송신기를 통해 서로 다른 주파수에서 송신하는 단계; 듀티 사이클을 변조하는 단계; 랜덤하게 재전송하는 단계; 및 주파수 스펙트럼에 걸쳐 확산하는 단계와 같은 충돌 회피와 연관된 단계를 포함할 수 있다. 듀티 사이클을 변조하는 단계는 듀티 사이클을 디더링하는 단계와 주파수에서 확산하는 단계를 포함할 수 있다. 서로 다른 주파수에서 송신하는 단계는 서로 다른 디바이스에 의한 다수의 대역 통과 필터링을 제공하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서 서로 다른 주파수와 연관된 각각의 신호는 각각의 대역 통과 필터에 의해 필터링된다.

물품( Article )

여러 양상은 예를 들어, 컴퓨팅 플랫폼에 의해 실행될 때, 통신 채널들을 이용한 트랜스바디 통신들을 제공하는 방법을 실행하도록 하는 명령들을 포함하는 저장 매체를 포함하는 물품(article)을 포함할 수 있다. 상기 방법은, 예를 들어, 생체 내 송신기를 통해 인코딩된 신호를 송신하는 단계; 트랜스바디 기능성 모듈을 통하여 신호의 통신을 용이하게 하는 단계; 및 수신기를 통해 인코딩된 신호를 수신하는 단계와 같은 다양한 단계들/단계들의 결합들을 포함할 수 있다. 다양한 다른 단계들은 이전에 기술된다.

추가 시스템 양상

특정 양상에서, 상기 수신기는 신체 관련 시스템 또는 네트워크의 내부 및 외부 이 둘 모두에서의 센서들, 수신기들, 및 선택적인 다른 디바이스들의 일부이고, 이들은 외부 프로세서와 같은 프로세서에 의해 결국 수집되고 프로세싱되는 서로 다른 유형의 다양한 정보를 제공하여, 환자에 대한 상황 데이터(contextual data)를 제공할 수 있다. 예를 들어 상기 센서는, 알약 섭취에 대한 데이터를 포함하는 출력을 제공하고, 하나 이상의 생리학적 파라미터, 주입 가능 디바이스 동작 등을 데이터의 외부 수집기로 제공할 수 있는 생체 내 네트워크의 디바이스들의 구성원일 수 있다. 그리고나서 예를 들어 의료 네트워크 서버 등의 형태인 데이터의 외부 수집기는 환자에 대한 추가 관련 데이터, 예를 들어 체중, 날씨, 의료 기록 데이터를 갖는 이 수신기 제공 데이터를 결합하고, 매우 특정하고 상황적 환자 특정 데이터를 제공하기 위하여 이 이종의 데이터를 처리할 수 있다.

본 발명의 시스템은 특정 양상에서, 수신기 및 하나 이상의 약제 인포메틱스 가능 활성제 포함 조성물들을 포함한다. 약제 인포매틱스 가능 제약 조성물은 활성제를 포함하며 이와 안정적으로 관련되는 식별자를 갖는 조성물이다. 특정 양상에서, 조성물은 환자에 대한 투약시 분해된다. 이와 같이, 특정 양상에서, 조성물은 섭취, 주입 등을 통해 신체로 전달된 이후에, 물리적으로 예를 들어, 용해, 분해, 부식 등으로 깨진다. 이 양상들의 조성물은 섭취되고 위장 기관을 통한 진행에서 완전히는 아닐지라도 실질적으로 손상되지 않고 견뎌내도록 구성되는 디바이스들과는 구별된다. 조성물은 식별자 및 활성제/캐리어 구성요소를 포함하고, 여기서 이들 구성요소 모두는 약제학적으로 수용 가능한 매개물 내에 존재한다.

조성물들의 식별자들은 자신들이 목표하는 생리학적 지점, 예를 들어 위에 접촉할 때 활성화(즉, 턴온)되는 한 특정한 양상 및 의도된 상기 조성물의 적용에 따라 가변 가능하다. 이와 같이, 식별자는 자신이 목표한 신체(즉, 생리학적인) 위치에 접촉할 때 신호를 방출하는 식별자이다. 게다가 또는 대안으로, 식별자는 자신이 활성화된 이후에 질문받을 때 신호를 방출하는 식별자일 수 있다. 식별자는 활성화 이후에, 예를 들어 목표 지점에 접촉할 때 검출 가능한 신호를 제공할 수 있는 임의의 구성요소 또는 디바이스일 수 있다. 특정 양상에서, 식별자는 예를 들어 상기에 요약된 바와 같이, 조성물이 일단 생리학적 목표에 접촉하게 되면, 신호를 방출한다. 예를 들어, 환자는 위액과의 접촉시 검출 가능한 신호를 생성하는 알약을 섭취할 수 있다.

조성물은 활성제/캐리어 구성요소를 포함한다. 조성물은 "활성제/캐리어 구성요소"를 의미하고, 조성물은 상당한 양의 활성제, 예를 들어 약제학적으로 수용 가능한 캐리어에 존재하는 투여량을 가지는 고체 또는 유체(예를 들어 액체)일 수 있다. 활성제/캐리어 구성요소는 "제형(dosage formulation)"으로 불릴 수 있다.

"활성제"는 생체 기관, 예를 들어 인간과 같은 포유류와 접촉 시에 생리학적 결과, 예를 들어 이로운 또는 유용한 결과를 산출하는 임의의 화합물 또는 화합물들의 혼합물을 포함한다. 활성제들은 매개물들, 캐리어들, 희석액, 윤활제, 결합제 및 다른 제형 보조제, 및 캡슐화 또는 그렇지 않으면 보호 구성요소들과 같은 이러한 구성요소들과 구별 가능하다. 활성제는 생체 환자 내의 생물학적 프로세스를 조절할 수 있는 결합부 또는 이의 단편뿐만 아니라 임의의 분자일 수 있다. 특정 양상에서, 활성제는 중추 신경계에 영향을 미쳐서 행동의 변화를 일으키는 마취제 또는 환각제와 같은 화학 물질일 수 있다.

활성제(즉, 약물)는 생체 환자 내의 목표물과 상호 작용할 수 있다. 상기 목표물은 다수의 서로 다른 유형의 자연 발생 구조일 수 있고, 여기서 관심 목표물들은 세포내 및 세포외 목표들 모두를 포함한다. 이와 같은 목표들은 단백질, 인지질, 핵산 등일 수 있으며, 여기서 단백질은 특수한 관심 대상이다. 특수한 관심 단백질 목표물은 제한되지 않지만, 효소들, 예를 들어 키나아제(kinases), 포스파타아제(phosphatases), 환원 효소(reductases), 사이클로옥시게나아제(cyclooxygenases), 프로테아제(proteases) 등을 포함하고, 목표물은 SH2, SH3, PTB 및 PDZ 도메인들과 같은 단백질-단백질 상호작용에 수반되는 도메인들, 구조 단백질, 예를 들어 액틴(actin), 튜블린(tubulin) 등, 멤브레인 수용체(membrane receptors), 면역 글로불린(immunoglobulins), 예를 들어 lgE, 인테그린(integrin)과 같은 세포 접착 수용체, 트랜스멤브레인 펌프(transmembrane pumps), 전사 요소(transcription factors), 신호 단백질(signaling proteins) 등을 포함한다.

활성제(즉, 약물)는, 특정 약물 및 이의 의도된 목표물에 따른, 목표물과 구조적 상호 작용하는데 필요한 하나 이상의 작용기, 예를 들어 소수성(hydrophobic), 친수성(hydrophilic), 정전기 또는 심지어 공유 상호작용에 필요한 그룹을 포함할 수 있다. 목표물이 단백질인 경우, 약물 일부분은, 수소 결합, 소수성-친수성 상호 작용, 정전 상호 작용 등과 같이 단백질과 구조적인 상호 작용에 필요한 작용기를 포함하고, 적어도 두 기능 화학적 그룹과 같이, 적어도 아민, 아미드, 설프히드릴(sulfhydryl), 카르보닐(carbonyl), 하이드록실(hydroxyl), 또는 카복실(carboxyl) 그룹을 포함한다.

관심 약물들은 순환 탄소(cyclical carbon) 또는 헤테로 순환 구조들 및/또는 상기 작용기 중 하나 이상과 치환된 방향족 또는 다방향족 구조들을 포함할 수 있다. 또한 약물의 일부로서의 관심 구조들은 펩티드(peptides), 당류, 지방산, 스테로이드, 푸린(purine), 피리미딘(pyrimidine), 유도체, 이들의 구조적 유사체 또는 결합체를 포함하는 생체 분자 중에서 발견된다. 이와 같은 화합물은 관심 화합물을 식별하기 위해 스크리닝(screening)되고, 여기서 다양한 서로 다른 스크리닝 프로토콜이 당업계에 공지되어 있다.

약물은 합성 또는 자연 화합물의 라이브러리(library)를 포함하는, 광범위한 소스로부터 획득될 수 있는 자연 발생 또는 합성 화합물로부터 도출될 수 있다. 예를 들어, 수많은 수단이, 랜덤화된 올리고뉴클레어타이드(oligonucleotides) 및 올리고펩티드(oligopeptides)의 조제를 포함하는, 광범위한 유기 화합물 및 생체 분자의 랜덤한 그리고 직접적인 합성물에 이용 가능하다. 대안으로, 박테리아, 균질(fungal), 식물 또는 동물 추출물의 형태인 천연 화합물의 라이브러리가 이용 가능하거나 신속하게 생산된다. 추가하여, 자연적으로 또는 합성으로 생산된 라이브러리들 및 화합물들은 종래의 화학적, 물리적 그리고 생화학적 수단을 통해 용이하게 변형되고, 결합 라이브러리들을 생산하는데 사용될 수 있다. 공지되어 있는 약제학적 제제들은 구조적 유사물들을 생산하기 위해, 아실화(acylation), 알킬화(alkylation), 에스테르화(esterification), 아미드화(amidification) 등과 같은, 직접적 또는 랜덤한 화학적 변형을 받을 수 있다.

이와 같이, 약물은 결합 수단, 즉, 화합물 다양화 결합 라이브러리를 통해 생산된 화합물들의 라이브러리를 포함하여, 자연 발생 또는 합성 분자들의 라이브러리로부터 획득될 수 있다. 사용된 약물 일부가 이와 같은 라이브러리들로부터 획득될 때, 상기 약물의 일부는 활성을 위한 적절한 스크리닝 분석에서 어떤 바람직한 활성을 시연하였을 것이다. 결합 라이브러리들뿐만 아니라 이와 같은 라이브러리들은 생산하고 스크리닝하기 위한 방법들은 당업계에 공지되어 있고: 5,741,713; 5,734,018; 5,731,423; 5,721,099; 5,708,153, 5,698,673; 5,688,997; 5,688,696; 5,684,711; 5,641,862; 5,639,603; 5,593,853; 5,574,656;,5,571,698; 5,565,324; 5,549,974; 5,545,568; 5,541,061; 5,525,735; 5,463,564; 5,440,016; 5,438,119; 5,223,409에 기술되어 있고, 이들의 명세서는 본원에 참조로서 통합되어 있다.

관심 활성제의 넓은 카테고리는, 제한되지 않지만: 심장 혈관 제제; 통증 경감 제제, 예를 들어 진통제, 마취제, 항염증제 등; 신경 활성제; 화학 요법(예를 들어 항종양) 제제; 등을 포함한다.

상기에 요약된 바와 같이, 본 발명의 조성물은 약제학적으로 수용 가능한 매개물(즉, 캐리어)을 더 포함한다. 콘스타치(corn starch) 또는 젤라틴(gelatin), 유당(lactose), 포도당, 자당, 미정질 셀룰로오스(cellulose), 카올린(kaolin), 마니톨(mannitol), 인산 칼슘(decalcium phosphaate), 염화 나트륨, 및 알긴 산(alginic acid)과 같은 공통 캐리어 및 첨가제에 관심이 있다. 본 발명의 제형에 흔히 사용되는 분해기는, 크로스카르멜로오스(Croscarmellose), 미정질 셀룰로오스(cellulose), 콘스타치, 나트륨 스타치 글리코산염(glycolate) 및 알긴 산을 포함한다.

약제 인포매틱스 가능 제약학적 조성물의 양상에 대한 부가적인 세부사항은, 계류중인 2006년 4월 28일에 제출된 "Pharma-Informatics System"이라는 명칭의 PCT 출원 PCT/US2006/16370; 뿐만 아니라 2006년 7월 11일에 제출된 "Acoustic Pharma-Informatics System"라는 명칭의 미국 가출원 일련 번호 60/807,060; 2006년 10월 25일에 제출된 "Controlled Activation Pharma-Informatics System" 이라는 명칭의 60/862/925; 및 2006년 11월 21일에 제출된 "In-Vivo Transmission Decoder"라는 명칭의 60/866,581에서 찾을 수 있고, 이들의 명세서는 본원에서 참조로서 통합되어 있다.

특정 양상에서 시스템은 수신기(주입될 수 있거나 특정 양상에서 원칙적으로 적용될 수 있는)와 별개인 외부 디바이스를 포함하고, 여기서 이 외부 디바이스는 다수의 기능을 제공한다. 이와 같은 장치는 환자에게 피드백 및 적절한 임상 규정을 제공할 능력을 포함할 수 있다. 이와 같은 디바이스는 다수의 형태들 중 하나를 취할 수 있다. 예를 들어, 디바이스는 환자 옆에 있는 침대, 예를 들어 측면 모니터에 배치되도록 구성될 수 있다. 다른 형태들은, 제한되지 않지만, PDA들, 스마트폰들, 홈 컴퓨터들 등을 포함한다. 디바이스는 제약학적 섭취 리포팅 및 생리학적 감지 디바이스 이 둘 모두로부터 환자 특허 출원의 다른 섹션에 더욱 상세하게 기술된 정보를 판독할 수 있으며, 이와 같은 정보는 페이스메이커(pacemaker) 디바이스 또는 알약의 검출을 위한 전용 주입에 의해 내부적으로 생산된다. 외부 장치의 목적은 환자로부터 데이터를 얻고 외부 디바이스로 입력하기 위한 것이다. 외부 장치의 하나의 특징은 약리학적 및 생리학적 정보를 임상학자와 같은 원거리 지점으로 또는 중앙 모니터링 기관으로 전화선과 같은 송신 매체를 통해 송신될 수 있는 형태로 제공한 자체의 능력이다.

본 발명의 시스템은 명상 시간 및 레벨들을 트래킹(tracking)하고, 치료에 대한 응답을 측정하고, 개별 환자의 생리학적 및 분자적 프로파일들(profiles)에 기반한 변화된 투여를 추천하는 동적 피드백 및 치료 루프를 가능하게 한다. 예를 들어, 심장마비 전조의 환자는 주로 심장의 작동 부하를 감소시키고 환자의 삶의 질을 개선시킬 1차적 목적으로 매일 다수의 약물들을 복용한다. 치료의 주된 약물은 주로 엔지오텐신 변환 효소(angiotensin converting enzyme: ACE) 억제제들, β-차단제들 및 이뇨제들을 포함한다. 효과적인 제약적 투약 요법을 위해, 환자가 자신의 처방된 투약을 고수하여 적절한 시각에 필요한 복용량을 복용하는 것이 필수적이다. 임상 문헌에서의 다수의 연구들에 따르면 분류 Ⅱ 및 Ⅲ 심장마비 환자의 50% 이상이 추천받은 가이드라인 치료를 수용하지 않고, 적절하게 적정된(titrated) 환자 중, 단 40 내지 60%만이 투약을 고수한다. 환자 시스템에서, 심장마비 환자는 환자가 치료를 고수하는지에 대하여 모니터링될 수 있고, 고수 성과는 중요한 생리학적 측정들과 연결되어 의사들에 의한 치료의 최적화를 용이하게 할 수 있다.

특정 양상에서, 본 발명의 시스템은 센서 데이터 및 투여 데이터를 포함하는 정보의 총수를 획득하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 심박동수, 호흡수, 다수 축 가속 데이터, 유체 상태인 것, 및 온도에 관한 것, 환자의 총 활성에 대해 고지하고 활성 지표와 같은 생리학적 지표를 생성하는데 사용될 수 있는 유도 지수들이 결합될 수 있다. 예를 들어, 온도가 상승되면, 심박동수가 조금 상승하고 호흡수가 빨라지고, 이는 동작 중인 사람이라는 표시로서 사용될 수 있다. 이를 교정함으로써, 상기 순간에 연소하는 칼로리량이 결정될 수 있다. 다른 예에서, 펄스의 특정 주기 세트 또는 다수 축 가속 데이터는 사람이 계단을 오르고 있음을 표시할 수 있고 이로부터 그들이 얼마나 많은 에너지를 사용하고 있는지 추론할 수 있다. 다른 양상에서, 신체 지방 측정(예를 들어 임피던스 데이터로부터)은 체중 감량 또는 심장 혈관 건강 프로그램의 관리에 유용한 생리학적 지표를 산출하기 위해 측정된 생물지표들의 결합으로부터 산출된 활동 지표와 결합될 수 있다. 이 정보는 전반적인 건강의 양호한 양상을 얻기 위해 심장 성능 표시자와 결합될 수 있고, 심장 성능 표시자는 제약학적 치료 투약 데이터와 결합될 수 있다. 다른 양상에서, 예를 들어 특정한 제약이 신체 온도의 작은 증가, 또는 심전도의 변화와 상관되는 것이 발견될 수 있다. 약물의 신진대사에 대한 약력학적 모델(pharmacodynamic model)이 개발되고, 상기 모델에서의 자유 파라미터들을 필수적으로 맞추어서 환자의 혈청에 실제로 존재하는 수준의 훨씬 더 정확한 추정을 제공하도록 수신기로부터의 정보가 사용될 수 있다. 이 정보는 복용 투약 요법으로 역으로 공급될 수 있다. 다른 양상에서, 고위험 임신 모니터로서 사용하기 위해(예를 들어 스트레인 게이지(strain gauge)에 의해) 자궁 수축을 측정하고 또한 태아의 심박동수를 모니터링하는 센서로부터의 정보를 결합할 수 있다.

특정한 양산들에서, 본 발명의 시스템들을 사용하여 수집되는 환자 특정 정보는 하나 이상의 추가 개인들로부터의 데이터와 결합되는 지점으로 송신될 수 있어서, 2 이상, 예를 들어 5 이상, 10 이상, 25 이상, 50 이상, 100 이상, 1000 이상 등의 개인들로부터 수집된 데이터의 혼합인 데이터의 수집을 제공한다. 그 후에 혼합 데이터는 조작, 예를 들어 서로 다른 기준에 따라 분류되고, 하나 이상의 서로 다른 유형의 그룹들, 예를 들어 환자 그룹, 의료 종사자 그룹 등이 이용 가능해질 수 있고, 여기서 데이터의 조작은 임의의 제공된 그룹의 액세스를 그룹이 액세스할 수 있는 데이터의 유형으로 제한하는 이러한 조작일 수 있다. 예를 들어, 데이터는 동일한 건강 상태로부터 고생하고 동일한 약을 복용하는 100명의 서로 다른 개인들로부터 수집될 수 있다. 데이터는 제약 요법 및 생활 건강에 대한 환자 협조도에 관한 디스플레이(display)들을 따르도록 용이하게 개발되기 위해서 프로세싱되고 사용된다. 그룹의 환자 멤버들은 이 정보에 액세스하고 자신들의 협조도가 그룹의 다른 멤버들과 얼마나 매칭(matching)하는지, 그리고 다른 환자가 체험하고 있는 이익들을 자신들이 향유하고 있는지를 확인할 수 있다. 또 다른 양상에서, 의사 자신의 환자가 다른 의사의 환자와 얼마나 매칭되는지 확인하기 위해서 합성 데이터의 조작으로 액세스하는 것이 또한 의사들에게 승인될 수 있고, 의사들은 실제 환자가 제공된 치료 처리 투여 요법에 어떻게 반응하는지에 에 대한 유용한 정보를 획득할 수 있다. 추가 기능들은, 합성 데이터로 제공된 액세스를 상기 그룹들에 제공할 수 있고, 여기서 이와 같은 기능들은 제한되지 않지만, 데이터에 주석을 달고, 기능들, 보안 특권들 등을 채팅(chatting)하는 능력을 포함할 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체 & 프로그래밍

특정 양상에서, 상기 시스템은 데이터를 저장하기 위한 소자, 즉 데이터 저장 소자를 더 포함하고, 여기서 이 소자는 측면 모니터, PDA, 스마트폰 등과 같은 외부 디바이스에 존재한다. 전형적으로, 데이터 저장 소자는 컴퓨터 판독 가능 매체이다. 본원에 사용되는 용어 "컴퓨터 판독 가능 매체"는 실행 및/또는 프로세싱을 위하여 컴퓨터에 명령들 및/또는 데이터를 제공하는데 참여하는 임의의 저장장치 또는 송신 매체를 칭한다. 저장 매체의 예는, 디바이스들이 컴퓨터 내부에 있든 외부에 있든지 간에, 플로피 디스크들, 자기 테이프, CD-ROM, 하드 디스크 드라이브, ROM 또는 집적 회로, 자기 광학 디스크, 또는 PCMCIA 카드와 같은 컴퓨터 판독 가능 카드 등을 포함한다. 정보를 포함하는 파일은 컴퓨터 판독 가능 매체에 "저장"될 수 있고, "저장"은 기록 정보를 의미하여 이는 후일에 컴퓨터에 의해 액세스 가능하고 검색 가능하다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 관해서, "영구적 메모리"는 영구적인 메모리를 칭한다. 영구적 메모리는 컴퓨터 또는 프로세서로의 전기 공급의 종료에 의해서도 소거되지 않는다. 컴퓨터 하드 드라이브 ROM(즉, ROM은 가상 메모리로서 사용되지 않는다), CD-ROM, 플로피 디스크 및 DVD는 영구적 메모리의 모든 예이다. 임의 액세스 메모리(RAM)는 비 영구적 메모리의 예이다. 영구적 메모리 내의 파일은 편집 가능하고 재기록 가능할 수 있다.

상기 발명은 또한 상기 방법들을 수행하기 위한 컴퓨터 실행 가능 명령들(즉, 프로그래밍)을 제공한다. 컴퓨터 실행 가능 명령은 컴퓨터 판독 가능 매체에 존재한다. 컴퓨터 실행 가능 명령들은 본 발명의 구성에 의해 발생되는 신호를 검출하고 프로세싱하는데 사용하기 위한 프로그래밍을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 제공한다.

이와 같이, 특정 양상에서, 시스템은 하나 이상의: 데이터 저장 소자, 데이터 프로세싱 소자, 데이터 디스플레이 소자, 데이터 전송 소자, 통지 메커니즘, 및 사용자 인터페이스를 포함한다. 이 추가 소자들은 수신기에 통합되고, 외부 디바이스, 예를 들어 데이터를 프로세싱하고 결정을 행하고, 이와 같은 활동 등을 제공하는 원격 지점으로 데이터를 전송하도록 구성된 디바이스에 존재할 수 있다.

상술한 시스템은 제약학적 조성물 상의 식별자 및 수신기 사이의 통신에 의해 검토된다. 그러나, 상기 시스템은 그렇게 제한되지 않는다. 보다 넓은 의미에서, 시스템은 예를 들어 상기에서 검토된 바와 같은 송신기/수신기 기능을 사용하여, 예를 들어 상술한 바와 같은 모노폴(monopole) 송신기(예를 들어 안테나) 구조들을 사용하여, 서로 통신하는 둘 이상의 서로 다른 모듈들로 구성된다. 이와 같이, 상기 식별자 요소들은, 예를 들어 신체 내의 두 자가(self) 동력 디바이스 사이의 통신 시스템을 제공하기 위해, 복수의 서로 다른 디바이스 중 하나로 통합될 수 있고, 여기서 자가 동력 디바이스는 센서들, 데이터 수신기들, 및 저장 소자들, 작동체 등일 수 있다. 예시적인 시스템에서, 이 디바이스 중 하나는 센서일 수 있고 다른 디바이스는 외부 세상으로의 통신을 위한 통신 허브(hub)일 수 있다. 본 발명의 양상은 다수의 형태를 취할 수 있다. 이들은 많은 센서들, 많은 송신기들 및 하나의 수신기일 수 있다. 그것들은 송신기들일 수 있어서 이들 중 둘 모두는 공지되어 있는 통신 프로토콜에 따라 교대로 송신하고 수신할 수 있다. 특정 양상에서, 둘 이상의 개별 디바이스 사이의 통신의 수단은 예를 들어 상술한 바와 같이 단극 시스템일 수 있다. 이 양상에서, 이 송신기들 각각은 큰 커패시터 및 컨덕터인 신체로, 그리고 신체로부터 모노폴 풀링(pulling) 전하를 사용하여 고주파수 신호를 신체로 순서대로 송신하도록 구성될 수 있다. 수신기, 모노폴 수신기는 상기 주파수에서 신체 내외로 이동하는 전하를 검출하고 진폭 변조 신호 또는 주파수 변조 신호와 같은 암호화된 신호를 디코딩한다. 본 발명의 이 양상은 폭넓게 사용된다. 예를 들어, 다수의 센서들은 위치 및 가속을 측정하는 신체의 다양한 파트들에 배치되고 주입될 수 있다. 중앙 허브와 접속하는 도선들을 가지지 않고도, 센서들은 상기 정보를 통신 매체를 통하여 통신할 수 있다.

생체 내 송신기가 약제 인포메틱스 가능 조성물인 본 주제 발명의 방법들에서, 본 발명의 조성물의 유효한 양이 조성물에 존재하는 활성제를 필요로 하는 환자에 투입되고, 여기서 "유효한 양"은 희망하는 결과, 예를 들어 질병 상태 또는 이와 연관된 증상들의 개선, 원하는 생리학적 변화의 달성 등을 산출하는데 충분한 투입량을 의미한다. 투여되는 양은 또한 치료상 유효한 양으로 고려될 수 있다. "치료에 유효한 양"은 질병을 치료하기 위하여 환자에 투여될 때, 상기 질병에 대한 치료를 실행하는데 충분한 양을 의미한다.

조성물이 희망하는 결과를 산출할 수 있는 임의의 편리한 수단을 사용하여 환자에 투여될 수 있고, 여기서 투여 루트는 예를 들어 상기에서 검토된 바와 같이, 적어도 부분적으로, 상기 조성물의 특정한 형식에 따른다. 상기에 검토된 바와 같이, 상기 조성물은, 제한되지 않지만 고체, 타블렛(tablet)들과 같은 반 고체 또는 액체, 캡슐들, 파우더들, 미립자들, 연고들, 용액들, 좌약들 및 주사액들을 포함하는 치료 목적의 투여를 위한 다양한 제형들로 구성될 수 있다. 이와 같이, 조성물들의 투여는, 입, 구강, 직장, 비경구, 복막내, 피내(intradermal), 경피성, 기관내 등 투여를 포함하는, 다양한 방식들로 달성될 수 있다. 제약학 투입량 형태들에서, 제공된 조성물은 단독으로 또는 예를 들어 안정적으로 연관된 신호 발생 소자를 가지는 조성물들일 수 있는 다른 제약학적 활성 화합물과 결합하여 투여될 수 있다.

환자 방법은 질병 상태를 포함하여, 다양한 서로 다른 상태들의 치료에 사용한다. 환자 조성물에 의해서 치료 가능한 특정 질병 상태는 환자 조성물에 존재할 수 있는 활성제의 유형에 따라 변할 수 있다. 그러므로, 질병 상태는 제한되지 않지만: 심장 혈관 질병, 신행 질병, 자가 면역 질환, 호르몬 이상 질환, 전염성 질환, 통증 관리 등과 같은 세포 증식 질병을 포함한다.

환자를 괴롭히는 질병 상태와 연관된 증상을 적어도 개선한다는 것은 치료를 의미하고, 여기서, 개선은 적어도 치료되고 있는 병리학적 상태와 연관된 파라미터의 크기, 예를 들어 증상의 감소를 칭하기 위해 넓은 의미로 사용된다. 이와 같이, 치료는 또는 병리학적 상태, 또는 이와 연관된 증상들이 완전히 억제되는, 예를 들어 증상을 예방하고, 중단 예를 들어 종결되어, 환자가 더 이상 병리학적 상태, 또는 적어도 병리학적 상태를 특징으로 하는 증상으로부터 고통을 당하지 않도록 한다. 따라서 질병의 "치료함" 또는 "치료"는, 질병이 질병에 걸리기 쉬울 수 있으나 아직 질병의 증상들을 경험하거나 나타내지 않은 동물에 발생하는 것을 예방하고, 질병을 억제하고(자체의 발전을 느리게 하거나 저지하는), 질병의 증상들 또는 부작용들로부터의 경감을 제공(경감 치료(palliative treatment)를 포함하는)하는 것을 포함한다. 본 발명을 위해, "질병"은 통증을 포함한다.

여러 환자가 본 방법에 따라 치료 가능하다. 일반적으로, 이와 같은 환자는 "포유동물" 또는 "포유류"이고, 이러한 용어는 종들: 육식동물(예를 들어, 개들 및 고양이들), 설치류(예를 들어, 생쥐들, 기니 피그들, 및 쥐들), 및 영장류들(예를 들어, 사람들, 침팬지들, 및 원숭이들)을 포함하는 포유류 등급 내에 있는 생물들을 기술하기 위하여 광범위하게 사용된다. 대표적인 양상에서, 환자는 인간일 것이다.

특정 양상에서, 환자 방법들은 상술된 바와 같이, 예를 들어, 한 주 또는 그 이상, 한 달 또는 그 이상, 여섯 달 또는 그 이상, 일 년 또는 그 이상, 이 년 또는 그 이상, 오 년 또는 그 이상 등과 같은 연장된 시간 기간을 통하여 질병 상태를 관리하는 방법들이다. 환자 방법들은 하나 이상의 추가적인 질병 관리 프로토콜들, 예를 들어, 페이싱 프로토콜(pacing protocol)들, 심장 재동기 프로토콜 등과 같은 심장혈관 질병 관리에서의 전기자극 기반 프로토콜들; 다양한 서로 다른 질병 조건들에 대한 다이어트(diet) 및/또는 운동 요법들과 같은 생활양식; 등과 함께 사용될 수 있다.

특정 양상에서, 상기 방법들은 조성물들로부터 획득된 데이터에 기반하여 치료 요법(therapeutic regimen)을 변조하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 처방된 최적 투양방식에 대한 사용자 추종성에 관한 정보를 포함하는 데이터가 획득될 수 있다, 예를 들어, 상술된 센서 디바이스들과 같은 하나 이상의 센서들을 사용하여 획득되는, 추가적인 생리적 데이터를 가지거나 가지지 않는 이 데이터는 소정의 치료 요법이 유지되어야 하는지 예를 들어, 약제 요법 및/또는 주입 활동 요법의 변경에 의하여 어떤 방식으로 변경되어야 하는지의 결정을 행하기 위하여, 예를 들어, 희망하는 바와 같은 적절한 판정 툴들과 함께 사용될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 방법들은 치료 요법이 조성물(들)로부터 획득된 신호들에 기반하여 변경되는 방법들을 포함한다.

특정 양상에서, 본 발명의 조성물의 이력을 결정하는 단계가 또한 제공되며, 상기 조성물은 활성제, 식별자 요소 및 약제학적으로 수용 가능한 캐리어를 포함한다. 식별자가 질문에 응답하여 신호를 방출하는 특정 양상에서, 식별자는 신호를 획득하기 위하여 예를 들어, 완드 또는 다른 적절한 질문 디바이스에 의해 질문받는다. 그 후, 획득된 신호가 조성물에 관한 이력적 정보, 예를 들어, 소스, 관리 체인 등을 결정하는데 사용된다.

식별자가 소화를 견뎌내는 것인 또 다른 양상에서, 상기 방법들은 일반적으로 예를 들어, 조성물을 섭취한 환자로부터 이를 검색하고 나서, 획득된 신호 발생 요소로부터 조성물의 이력을 결정함으로써 조성물의 신호 발생 요소를 획득하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 상기 신호 발생 요소가 인쇄된 식별자, 예를 들어, 바코드 또는 다른 유형의 식별자를 포함하는 경우에, 상기 인쇄된 식별자가 조성물을 섭취한 환자로부터 검색되고 나서, 최종적인 인지 구매자, 조성물의 관리 체인에서의 추가적인 구매자들, 제조자, 취급 이력 등과 같은 조성물의 이력의 적어도 특정한 양상을 식별하기 위하여 판독될 수 있다. 특정 양상에서, 이 결정 단계는 조성물에 대한 저장된 이력의 데이터베이스 또는 유사한 컴펄레이션(compilation)에 액세스하는 단계를 포함할 수 있다.

유틸리티

본 발명의 의학 양상은 임상의에게 이들의 치료용 모든설비(therapeutic armamentarium)에서 중요한 새로운 툴: 인체 내에 실제로 전달되는 약제들의 자동적인 검출 및 식별을 제공한다. 이 새로운 정보 디바이스 및 시스템의 애플리케이션은 멀티-폴드(multi-fold)이다. 애플리케이션은, (1) 처방된 치료 요법에 대한 환자 추종성(patient compliance)을 모니터링하는 것; (2) 환자 추종성에 기반하여 치료 요법을 맞추는 것; (3) 임상 실험들에서 환자 추종성을 모니터링하는 것; (4) 제어된 물질들의 사용을 모니터링하는 것 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 이러한 서로 다른 설명적인 애플리케이션들 각각은 공동계류중인 PCT 출원 일련 번호 PCT/US2006/016370에서 더 상세히 검토되고, 이는 본원에 참조로 통합되어 있다. 환자 수신기들이 사용되는 추가적인 애플리케이션들은 미국 가출원 일련 번호들: 2007년 2월 1자로 출원되고 "Receivers For Pharma-Informatics Systems"라는 명칭의 60/887,780, 2007년 8월 18일자로 출원되고 "Personal Health Receivers"라는 명칭의 60/956,694, 및 2007년 7월 11일자로 출원되고 "Ingestible Event Marker"라는 명칭인 60/949,223을 포함하지만, 이에 제한되지 않고, 상기 출원들의 명세서들은 본원에 참조로 통합되어 있다.

키트

환자 방법들을 실행하는 키트들이 또한 제공된다. 키트들은 상술된 바와 같은 본 발명의 하나 이상의 수신기들을 포함한다. 또한, 키트들은 하나 이상의 투여 조성물들, 예를 들어, 약제-인포메틱스 가능 투여 조성물들을 포함할 수 있다. 키트 내에 제공된 하나 이상의 약제들의 투여량은 단일 애플리케이션 또는 다수의 애플리케이션들에 대해 충분할 수 있다. 따라서, 환자 키트들의 특정 양상에서, 약제의 단일 투여량이 존재하고, 특정한 다른 양상에서, 키트 내에 약제의 다수의 투여량들이 존재할 수 있다. 약제의 다수의 투여량들을 갖는 이러한 양상에서, 이것이 단일 용기, 예를 들어, 단일 튜브, 보틀(bottle), 바이얼(bial) 등 내에 패키징될 수 있거나, 또는 하나 이상의 투여량들이 개별적으로 패키징되어, 특정한 키트들이 약제의 하나 이상의 용기를 가질 수 있게 될 수 있다.

환자에게 하나 이상의 약제들을 전달하는 적절한 수단이 또한 환자 키트 내에 제공될 수 있다. 키트 내의 특정 전달 수단은 상술된 바와 같이, 사용된 특정 약제, 예를 들어, 약제가 정제, 캡슐, 분말, 미립, 연고, 용액, 좌약, 주사제, 흡입제 및 에어로졸 등과 같은 고체, 반 고체, 액체 또는 가스 형태의 제제로 제형화된 특정 형태의 약제 및 약제의 특정 투여 모드, 예를 들어, 경구용, 구강용, 직장용, 비경구용, 복막내용, 피내용, 경피용, 후두용 등에 의해 표시된다. 따라서, 일부 시스템은 좌약 애플리케이터(suppository applicator), 관장기, I.V. 백(bag) 및 튜빙, 전극 등을 포함할 수 있다.

특정 양상에서, 키트들은 또한 원격 위치, 예를 들어, 진료실, 중심 시설 등과의 통신을 제공할 수 있고, 조성물의 사용에 관한 데이터를 획득하여 프로세싱하는 예를 들어, 상술된 바와 같은 외부 모니터 디바이스를 포함할 수 있다.

특정 양상에서, 키트들은 비경구 유익제 또는 다른 방법들을 통하여, 예를 들어, 주사기, 흡입기, 또는 명세서가 본원에 참조로 통합되어 있는 공동계류중인 출원 일련 번호 제60/819,750호에 설명된 것과 같은 약을 투여하는 다른 디바이스의 사용을 통하여, 인체 내로 들어가는 유익제의 특정한 식별 및 검출을 제공하는 스마트한 비경구 전달 시스템을 포함할 수 있다.

환자 키트들은 또한 키트의 구성요소들을 사용하여 환자 방법들을 어떻게 실행할지에 대한 명령들을 포함할 수 있다. 상기 명령들은 적절한 기록 매체 또는 기판 상에 기록될 수 있다. 예를 들어, 상기 명령들은 종이 또는 플라스틱 등과 같은 기판 상에 인쇄될 수 있다. 이와 같이, 명령들은 키트 또는 이의 구성요소 등의 용기의(즉, 패키징 또는 서브-패키징과 연관된) 라벨링(labeling) 내에, 패키지 인서트(package insert)로서 키트들에 존재할 수 있다. 다른 양상에서, 명령들은 적절한 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체, 예를 들어, CD-ROM, 디스켓 등 상에 존재하는 전자 저장 데이터 파일로서 존재한다. 또 다른 양상에서, 실제 명령들이 키트에 존재하는 것이 아니라, 예를 들어, 인터넷을 통하여 원격 소스로부터 명령들을 획득하기 위한 수단이 제공된다. 이 양상의 예는 명령들이 뷰잉될 수 있고/있거나 명령들이 다운로드될 수 있는 웹 주소를 포함하는 키트이다. 명령들과 함께, 상기 명령들을 획득하기 위한 수단이 적절한 기판 상에 기록된다.

환자 키트의 일부 또는 모든 구성요소는, 멸균성(sterility)을 유지하기 위하여 적절한 패키징(packaging) 내에 패키징될 수 있다. 환자 키트의 많은 양상에서, 키트의 구성요소들은 단일의 용이하게 취급되는 유닛을 만들기 위하여 키트 포함 요소(kit containment element) 내에 패키징되며, 상기 키트 포함 요소, 예를 들어, 박스 또는 유사한 구조는 키트의 구성요소 중 일부 또는 모두의 멸균성을 더 보호하기 위하여 예를 들어, 기밀 용기일 수 있거나 또는 기밀 용기가 아닐 수 있다.

본 발명이 변화될 수 있기 때문에 설명된 특정 양상들에 제한되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 본원에 사용된 용어가 단지 특정 양상들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 첨부된 청구항들에 의해서만 제한되기 때문에 제한적이지 않게 된다는 점이 또한 이해되어야 한다.

값들의 범위가 제공되는 경우에, 상황이 명확하게 다르게 나타내지 않는다면, 상기 진술된 범위 내의 임의의 다른 진술되거나 개재된 값 및 상기 범위의 상한 및 하한 사이의 하한의 단위의 1/10까지의 각각의 개재된 값들이 본 발명 내에 포함된다는 점이 이해된다. 이러한 더 작은 범위들의 상한 및 하한들은 진술된 범위 내의 임의의 특정하게 배제된 한도를 조건으로 하여, 더 작은 범위들 내에 독립적으로 포함될 수 있고, 본 발명에 또한 포함된다. 진술된 범위가 한도들 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 경우에, 이러한 포함된 한도들 중 하나 또는 둘 모두를 배제하는 범위가 또한 본 발명에 포함된다.

다르게 규정되지 않는다면, 본원에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술에서의 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에 설명된 것들과 유사하거나 등가인 임의의 방법들 및 재료들이 또한 본 발명의 실행 또는 테스트에서 사용될 수 있을지라도, 대표적인 설명적 방법들 및 재료들이 이제 설명된다.

본 명세서에서 인용된 모든 공개들 및 특허들은 각각의 개별적인 공개 또는 특허가 참조로 통합되도록 구체적이고 개별적으로 표시되는 것처럼 본원에 참조로 통합되고, 공개들이 인용되는 방법 및/또는 재료를 개시 및 설명하기 위하여 본원에 참조로 통합된다. 임의의 공개의 인용은 출원일 이전에 이의 개시를 위한 것이며, 본 발명이 앞선 발명에 의하여 이와 같은 공개보다 선행하는 자격을 부여받는 승인으로서 해석되어서는 안된다. 또한, 제공된 공개일은 독립적으로 확인될 필요가 있을 수 있는 실제 공개일과 상이할 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, 그리고, 첨부된 청구항에서, 단수 형태는 상황이 명확하게 다르게 나타내지 않는다면 복수의 지시대상을 포함하는 것에 유의한다. 청구항이 임의의 선택 요소를 실행하도록 드래프트(draft)될 수 있다는 점에 또한 유의한다. 이와 같이, 이 진술은 "배제" 한정의 사용, 또는 청구항 요소의 재인용과 관련하여 "다만", "단지" 등과 같은 독점적인 용어의 사용에 대한 전례 근거(antecedent basis)의 역할을 하게 된다.

본 명세서의 판독시 당업자에게 분명하게 되는 바와 같이, 본원에 기술 및 설명된 개별적인 양상 각각은 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 용이하게 다른 여러 양상 중 어느 하나의 특징으로부터 분리되거나 다른 여러 양상 중 어느 하나의 특징과 결합될 수 있는 개별 구성요소와 특징을 갖는다.

상기의 발명이 이해의 명확성을 위한 설명 및 예로서 상세히 설명되었을지라도, 첨부된 청구항의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 임의의 변화와 변경이 행해질 수 있다는 점이 본 발명의 내용의 비추어 당업자에게 분명하다.

따라서, 상술된 것은 단지 본 발명의 원리를 설명한다. 당업자가 본원에 명시적으로 설명 또는 제시되어 있지 않더라도, 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 사상과 범위 내에 포함된 여러 장치를 고안할 수 있을 것이라는 점이 인식될 것이다. 더욱이, 본원에 재인용된 모든 예 및 조건적 언어는 주로 기술을 촉진하는데 본 발명자에 의해 기여되는 개념 및 본 발명의 원리를 이해하는데 있어서 독자를 돕기 위한 것이며, 이와 같이 특정하게 재인용된 예 및 조건에 제한되지 않는 것으로 해석되어야 한다. 더구나, 본 발명의 원리와 양상뿐만 아니라, 이의 특정 예를 재인용하는 본원의 모든 진술이 이의 구조 및 기능적 등가물 모두를 포함하게 된다. 또한, 이와 같은 등가물이 현재 공지된 등가물과 미래에 개발되는 등가물, 즉, 구조와 관계없이, 동일한 기능을 수행하는 개발되는 임의의 요소 모두를 포함하게 된다. 그러므로, 본 발명의 범위는 본원에 제시 및 설명된 예시적인 양상에 제한되지 않게 된다. 오히려, 본 발명의 사상과 범위는 첨부된 청구항에 의해 구현된다.

Claims

시스템에 있어서,
인코딩된 신호를 송신하기 위한 생체 내 송신기(in vivo transmitter)와,
상기 인코딩된 신호의 통신을 용이하게 하기 위한 트랜스바디 기능성 모듈(transbody functionality module)과,
상기 인코딩된 신호를 수신하기 위한 수신기(receiver)를
포함하는, 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 트랜스바디 기능성 모듈은 비컨 기능성 모듈, 주파수 호핑 기능성 모듈, 및 충돌 회피 기능성 모듈을 필수적으로 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 시스템.
제 2항에 있어서, 상기 비컨 기능성 모듈은,
비컨 웨이크업 기능성을 제공하기 위한 비컨 웨이커업 모듈과,
비컨 신호 기능성을 제공하기 위한 비컨 신호 모듈과,
연속 파동 및 단일 주파수 톤을 제공하기 위한 파동/주파수 모듈과,
다중 주파수를 제공하기 위한 다중 주파수 모듈과,
적어도 하나의 변조된 인코딩 신호를 제공하기 위한 변조 신호 모듈로
필수 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 소자를 포함하는, 시스템.
제 3항에 있어서, 비컨과 데이터 채널의 주파수 비는 상기 인코딩 신호의 검출의 추가 보장을 제공하기 위해 섭취 가능 이벤트 마커 시스템에서 주파수 에러에 불변하는, 시스템,
제 3항에 있어서, 상기 주파수 호핑 기능성 모듈은 협소 대역에서 송신된 신호 상에서 랜덤한 주파수 홉을 제공하기 위한 랜덤 모듈을 포함하는, 시스템.
제 3항에 있어서, 상기 충돌 회피 기능성 모듈은,
제 1 주파수에서 송신하는 제 1 생체 내 송신기와 제 2 주파수 모듈에서 송신하는 제 2 생체 내 송신기를 제공하는 송신기 모듈과,
듀티 사이클 변조 기능을 제공하기 위한 듀티 사이클 변조 모듈과,
랜덤한 재송신 처리(retransmittals)를 제공하기 위한 재송신 랜덤화 모듈과,
확산 스펙트럼 기능성을 제공하기 위한 확산 스펙트럼 모듈로
필수 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 소자를 포함하는, 시스템.
제 6항에 있어서, 상기 듀티 사이클 변조 모듈은 듀티 사이클을 디더링하기 위한 디더링 모듈(dithering module) 및 다중 주파수 사이에서 송신을 확산하기 위한 주파수 확산 모듈을 포함하는, 시스템,
제 6항에 있어서, 상기 송신기 모듈은 서로 다른 디바이스에 의한 다중 대역 통과 필터링을 제공하기 위한 다중 대역 통과 필터 모듈을 포함하고, 각각의 인코딩된 신호는 각각의 대역 통과 필터에 의해 필터링되는, 시스템.
방법에 있어서,
생체 내 송신기를 통해 인코딩된 신호를 송신하는 단계와,
트랜스바디 기능성 모듈을 통해, 상기 신호의 통신을 용이하게 하는 단계와,
수신기를 통해, 상기 인코딩된 신호를 수신하는 단계를
포함하는, 방법.
제 9항에 있어서,
상기 인코딩된 신호의 특성을 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 특성은, 비활성 모드에서 최대 시간을 소비하는 단계와, 신속하게 웨이크업하는 단계와, 상기 송신기가 존재할 확률이 높은 기간 동안 웨이크업하는 단계 중 적어도 하나에서 상기 수신기를 용이하게 하도록 전력 소비를 최적화하는, 방법.
제 9항에 있어서, 트랜스바디 기능성 모듈을 통해, 상기 신호의 통신을 용이하게 하는 단계는,
비컨 기능성 모듈을 통해, 상기 인코딩된 신호의 통신을 용이하게 하는 단계와,
주파수 호핑 기능성 모듈을 통해, 상기 인코딩된 신호의 통신을 용이하게 하는 단계와,
충돌 회피 기능성 모듈을 통해, 상기 인코딩된 신호의 통신을 용이하게 하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
제 11항에 있어서, 비컨 기능성 모듈을 통해 상기 신호의 통신을 용이하게 하는 단계는,
비컨 웨이크업 기능성을 제공하는 단계와,
비컨 신호 기능성을 제공하는 단계와,
연속 파동, 단일 주파수 톤을 생성하는 단계와,
제 2 주파수의 데이터 신호와 다른 제 1 주파수를 제공하는 단계와,
상기 인코딩된 신호를 변조하는 단계 중
적어도 하나를 포함하는, 방법.
제 11항에 있어서, 상기 주파수 호핑 기능성 모듈을 통해, 상기 인코딩된 신호의 통신을 용이하게 하는 단계는, 협소 대역에서 송신되는 신호 상에서 랜덤한 주파수 홉들을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
제 11항에 있어서, 충돌 회피 기능성 모듈을 통해, 상기 인코딩된 신호의 통신을 용이하게 하는 단계는,
제 1 생체 내 송신기를 통해 제 1 주파수에서 송신하고 제 2 생체 내 송신기를 통해 제 2 주파수에서 송신하는 단계와,
듀티 사이클을 변조하는 단계와,
랜덤하게 재송신하는 단계와,
주파수 스펙트럼에 걸쳐 확산하는 단계를
포함하는, 방법.
제 14항에 있어서, 상기 듀티 사이클을 변조하는 단계는, 상기 듀티 사이클을 디더링하는 단계와 주파수 사이에서 확산하는 단계를 포함하는, 방법.
제 14항에 있어서, 상기 서로 다른 주파수에서 송신하는 단계는, 서로 다른 디바이스에 의한 다중 대역 통과 필터링을 제공하는 단계를 포함하고, 각각의 인코딩된 신호는 각각의 대역 통과 필터에 의해 필터링되는, 방법.
제 9항에 있어서, 기계에 의해 수행시 상기 기계가 제 8항의 방법을 실행하도록 하는 명령 세트를 기계 판독 가능 매체의 형태로 구현하는, 방법.
물품에 있어서,
컴퓨팅 플랫폼에 의해 수행시 생체 내의 통신 채널을 사용하는 트랜스바디 통신을 제공하는 방법을 실행하는 명령을 갖는 저장 매체를
포함하고, 상기 방법은,
생체 내 송신기를 통해 인코딩된 신호를 송신하는 단계와,
트랜스바디 기능성 모듈을 통해, 상기 신호의 통신을 용이하게 하는 단계와,
수신기를 통해, 상기 인코딩된 신호를 수신하는 단계를
포함하는, 물품.
제 18항에 있어서,
상기 인코딩된 신호의 특성을 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 특성은, 비활성 모드에서 최대 시간을 소비하는 단계와, 신속하게 웨이크업하는 단계와, 상기 송신기가 존재할 확률이 높은 기간 동안 웨이크업하는 단계 중 적어도 한 단계에서 상기 수신기를 용이하게 하기 위해 전력 소비를 최적화하는, 물품.
제 18항에 있어서, 상기 트랜스바디 기능성 모듈을 통해, 상기 신호의 통신을 용이하게 하는 단계는,
비컨 기능성 모듈을 통해, 상기 인코딩된 통신을 용이하게 하는 단계와,
주파수 호핑 기능성 모듈을 통해, 상기 인코딩된 신호의 통신을 용이하게 하는 단계와,
충돌 회피 기능성 모듈을 통해, 상기 인코딩된 신호의 통신을 용이하게 하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 물품.