KR20220024506A - Mechanical coupling of analyte-selective sensors and injection systems - Google Patents

Mechanical coupling of analyte-selective sensors and injection systems Download PDF

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KR20220024506A
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sensor
analyte
injection system
analyte selective
selective sensor
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KR1020227001067A
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조슈아 윈드밀러
자레드 탱니
토마스 아놀드 페이저
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바이오링크 인코포레이티드
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Abstract

피분석물 선택적 센서(20) 및 주입 시스템(800)을 단일 신체 착용 디바이스(2000)로 커플링시키기 위한 디바이스(2000) 및 방법(1300)이 본원에 개시된다. 커플링 다음에, 두 개의 양상들(피분석물 선택적 센서(20) 및 주입 시스템(800)) 사이에서 무선 전자기 전송 또는 전기 커넥터에 의해 정보 및/또는 전력이 교환된다. 피분석물 선택적 센서(20)는 각질층을 관통하여 살아있는 표피 또는 진피에 접근하고, 피분석물의 존재를 측정하도록 구성된다. 주입 시스템(800)은 각질층을 관통하고, 용액상 치료제를 전달하도록 구성된다.Disclosed herein are a device ( 2000 ) and a method ( 1300 ) for coupling an analyte selective sensor ( 20 ) and an injection system ( 800 ) into a single body worn device ( 2000 ). Following coupling, information and/or power is exchanged between the two aspects (analyte selective sensor 20 and injection system 800 ) by a wireless electromagnetic transmission or electrical connector. The analyte selective sensor 20 is configured to penetrate the stratum corneum to access the living epidermis or dermis and to measure the presence of the analyte. The infusion system 800 penetrates the stratum corneum and is configured to deliver the therapeutic agent in solution.

Description

피분석물 선택적 센서 및 주입 시스템의 기계적 커플링Mechanical coupling of analyte-selective sensors and injection systems

본 발명은 일반적으로 치료 전달 메커니즘들, 피분석물 선택적 센서들 및 이의 구성을 위한 방법들에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to therapeutic delivery mechanisms, analyte selective sensors and methods for their construction.

치료제의 지속적인 전달은 현대 의료 디바이스들에서 중요한 기술로 남아있다. 이러한 의료 디바이스들의 가장 중요한 예는 지속적인 피하 인슐린 주입(continuous subcutaneous insulin infusion, CSII) 시스템으로도 알려진 인슐린 펌프이며, 이는 인슐린 의존성 당뇨병 환자들에 의해 널리 사용되고 있다. 인슐린 펌프들은 시린지 및 피하 니들에 의한 인슐린의 드문 피하 주사보다 인슐린 전달의 보다 생리학적인 방법을 제공하기 위해 1980년대에 개발되었고 1990년대에 상업화되었다.. 인슐린 전달 방법들 개선의 중요성은 1992년 Diabetes Control and Complication Trial(DTTT)의 간행물 결과에서 추가로 인식되었으며, 이는 집중 인슐린 치료가 당뇨병의 장기적 합병증의 발생률 및 중증도를 극적으로 감소시킴을 보여주었다. 보다 최근에, 인슐린 펌프들은 지속적인 포도당 모니터링 시스템에 의해 결정된 바와 같은 실제 또는 임박한 저혈당의 경우에 인슐린 주입을 자동으로 중단하도록 구성되었다. 인슐린 펌프들은 또한 지속적인 포도당 모니터링 시스템들에 의해 측정되는 포도당 수준에 응답하여 지속적으로 인슐린 전달을 조절하도록 구성되었다. 이러한 시나리오들에서, 피분석물 감지 및 치료 전달 양상들은 둘 다 신체에 착용되는 두 개의 별개의 가분 디바이스들을 포함한다. 그러나, 감지 치료 시스템들의 통합을 위한 목표들 및 신체 착용 디바이스들의 소형화에 대한 요구에 따라, 피분석물 감지 및 치료 전달 구성요소들 둘 다를 단일의 웨어러블 디바이스로 통합하는 것은 활발한 개발 영역이다. 그러나, 이러한 기술들을 사용하는 데 있어서 많은 환자들에 대한 주요 장애물은 두 개의 디바이스들(205 및 210)이 사용자(215) 상에 위치된 도 2에 도시된 바와 같이 두 개의 별개의 신체 장착형 디바이스들을 사용하는 것이다. 감지 치료 시스템들의 통합을 위한 목표들 및 신체 착용 디바이스들의 소형화에 대한 요구에 따라, 피분석물 감지 및 치료 전달 구성요소들 둘 다의 단일의 웨어러블 디바이스로의 공존은 활발한 개발 영역이다. 위에서 언급한 바와 같이, 감지 및 치료 조건들의 통합은 그 자체의 고유한 과제들, 즉, 단일 신체 착용 디바이스로서 동작하도록 구성된 이들 두 개의 가분 구성요소들 사이의 기계적 커플링 및 전기적 인터페이스를 위한 강건한 방법들을 개발하는 것을 제시한다. 상이한 방법들을 사용하여 단일 신체 착용 디바이스로 커플링될 수 있는 두 요소들의 통합과 연관된 과제들에 비추어, 감지 및 전달 구성요소들은 보통 별개의 커플링 불가능한 구성요소들에 의해 구현되었다. 이러한 실시예들에서, 사용자는 신체 상의 공간적으로 별개의 위치들에 상기 별개의 구성요소들을 적용 및 착용하도록 위임된다.Continuous delivery of therapeutics remains an important technology in modern medical devices. The most important example of such medical devices is an insulin pump, also known as a continuous subcutaneous insulin infusion (CSII) system, which is widely used by patients with insulin-dependent diabetes mellitus. Insulin pumps were developed in the 1980s and commercialized in the 1990s to provide a more physiological method of insulin delivery than infrequent subcutaneous injection of insulin by syringe and subcutaneous needle. and Complication Trial (DTTT), which was further recognized in the publication results, showed that intensive insulin treatment dramatically reduced the incidence and severity of long-term complications of diabetes. More recently, insulin pumps have been configured to automatically stop insulin infusion in case of actual or impending hypoglycemia as determined by a continuous glucose monitoring system. Insulin pumps were also configured to continuously modulate insulin delivery in response to glucose levels as measured by continuous glucose monitoring systems. In such scenarios, the analyte sensing and treatment delivery modalities both involve two separate removable devices worn on the body. However, in accordance with the goals for the integration of sensing treatment systems and the demand for miniaturization of body worn devices, integrating both analyte sensing and treatment delivery components into a single wearable device is an active area of development. However, a major hurdle for many patients in using these techniques is to install two separate body mounted devices as shown in FIG. 2 where two devices 205 and 210 are positioned on a user 215 . will be using With the goals for the integration of sensing treatment systems and the demand for miniaturization of body worn devices, the coexistence of both analyte sensing and treatment delivery components into a single wearable device is an active area of development. As mentioned above, the integration of sensing and treatment conditions presents its own unique challenges, namely, a robust method for mechanical coupling and electrical interface between these two removable components configured to operate as a single body worn device. suggest developing them. In view of the challenges associated with the integration of two elements that can be coupled into a single body worn device using different methods, the sensing and transmitting components have usually been implemented by separate non-coupleable components. In such embodiments, the user is delegated to apply and wear the discrete components at spatially distinct locations on the body.

종래 기술의 솔루션들은 감지 및 전달 시스템들 둘 모두를, 단일 통합 디바이스에 물리적으로 부착되는 두 개의 캐뉼라들의 삽입과 연관된 과제들을 회피하기 위해 충분한 정도로 공간적으로 분리되는 별개의 신체 착용 엔티티들로서 동작시키는 것과 주로 관련되었다. 또한, 피분석물 감지 및 치료 전달 양상들을 물리적으로 별개의 디바이스들로서 구현하여 이들 조건들이 상이한 영역들에 착용될 수 있도록 하는 것은 두 시스템들 사이의 원치 않는 상호작용의 과제를 해결한다. 이러한 상호작용은 다수의 형태들 - 크로스토크, 간섭, 오염, 및 희석 - 을 띨 수 있으며, 이것들은 감지 루틴의 성능, 정확성, 및 신뢰성에 영향을 미친다. 피분석물 감지 양상의 종래 기술의 실시예들은 전기화학적 변환 기법들을 사용하여 피분석물을 정량화하도록 구성된 캐뉼라 보조, 피하 이식 와이어 기반 센서들을 포함하며; 지속적인 포도당 모니터링 시스템들이 일 예이다. 치료 전달 양상의 종래 기술의 실시예들은 용액상에서 치료를 포함하는 저장소 상에 압력을 인가함으로써 피하 지방 조직(피부밑조직))에 치료제를 전달하도록 구성된 캐뉼라 기반 패치 펌프들 및 주입 세트들을 포함하며; 인슐린 주입 시스템들이 일 예이다. 도 1a는 피하 지방 조직 내의 포도당의 정량을 위해 구성된 사용자 인터페이스 디바이스(115) 및 모바일 폰(105)과 종래 기술의 니들/캐뉼라 기반 피분석물 선택적 센서(110)이다. 도 1b는 피하 지방 조직 내의 포도당의 정량을 위해 구성된 사용자 인터페이스 디바이스(125)와 종래 기술의 니들/캐뉼라 기반 피분석물 선택적 센서(130)이다. 도 1c는 피하 지방 조직 내의 포도당의 정량을 위해 구성된 사용자 인터페이스 디바이스(145)와 종래 기술의 니들/캐뉼라 기반 피분석물 선택적 센서(150)이다. 보다 최근의 종래 기술은 단일 신체 착용 디바이스 내의 감지 및 전달 양상들 둘 다의 공존을 지시했지만, 이러한 종래 기술에서의 양상들 둘 다는 불가분하다. 이러한 방식으로, 치료 전달 조건 내의 치료제의 공급이 소진되면, 피분석물 감지 양상을 포함하는 전체 시스템은 피분석물 감지 양상이 여전히 수일의 잔여 유효 수명을 일으킬 수 있다는 사실에도 불구하고 제거되고 교체되어야 한다. 또 다른 실시예에서, 피분석물 선택적 센서는 상기 주입 시스템에 상주하는 회로부 및 전원을 이용하면서 센서를 최소 수의 구성요소로 감소시킴으로써 주입 시스템과 동일한 빈도로 교체될 수 있다.Prior art solutions primarily consist of operating both sensing and delivery systems as separate body worn entities that are spatially separated to a sufficient extent to avoid the challenges associated with insertion of two cannulas physically attached to a single integrated device. was related In addition, implementing the analyte sensing and treatment delivery modalities as physically separate devices so that these conditions can be worn in different areas addresses the challenge of unwanted interaction between the two systems. This interaction can take many forms - crosstalk, interference, contamination, and dilution - which affect the performance, accuracy, and reliability of the sensing routine. Prior art embodiments of an analyte sensing aspect include cannula-assisted, subcutaneously implanted wire-based sensors configured to quantify an analyte using electrochemical transformation techniques; Continuous glucose monitoring systems are an example. Prior art embodiments of a treatment delivery aspect include cannula based patch pumps and infusion sets configured to deliver a therapeutic agent to subcutaneous adipose tissue (subcutaneous tissue) by applying pressure on a reservoir containing the treatment in solution phase; Insulin infusion systems are an example. 1A is a prior art needle/cannula based analyte selective sensor 110 with a user interface device 115 and mobile phone 105 configured for quantification of glucose in subcutaneous adipose tissue. 1B is a prior art needle/cannula based analyte selective sensor 130 and a user interface device 125 configured for quantification of glucose in subcutaneous adipose tissue. 1C is a prior art needle/cannula based analyte selective sensor 150 and a user interface device 145 configured for quantitation of glucose in subcutaneous adipose tissue. Although more recent prior art has directed the coexistence of both sensing and transmission modalities within a single body worn device, both aspects in this prior art are inseparable. In this way, when the supply of therapeutic agent within the treatment delivery conditions is exhausted, the entire system comprising the analyte sensing modality must be removed and replaced despite the fact that the analyte sensing modality may still result in a remaining useful life of several days. do. In another embodiment, the analyte selective sensor may be replaced at the same frequency as the infusion system by reducing the sensor to a minimum number of components while utilizing the circuitry and power source resident in the infusion system.

용액상 치료제(즉, 인슐린)의 전달을 위해 구성된 현재의 니들 및 캐뉼라 기반 주입 시스템들은 보통 피분석물(즉, 포도당)의 지속적인 정량을 위해 구성된 니들 또는 캐뉼라 기반 센서 시스템들과 페어링된다. 이러한 시스템들은 일체로 동작하고 별개의 구성요소들(감지 및 전달)로서 동작하도록 구성되지만, 두 시스템들은 여전히 단일 신체 착용 디바이스로서 구현되어야 한다. 이는 단일 통합 디바이스에 물리적으로 부착되는 두 개의 캐뉼라들의 삽입과 연관된 과제들에 부분적으로 기인하지만, 두 시스템들 사이의 정보 전달을 위한 방법을 동시에 지원하면서 두 시스템들의 기계적 커플링으로 인해 주요 과제가 생긴다. 그러나, 인슐린 주입 시스템들과 같은 현재 치료 전달 메커니즘들은 온보드 치료제의 3일 공급만을 수용할 수 있으며, 이에 의해 치료 전달 조건은 피분석물 선택적 센서의 기능적 수명이 끝나기 훨씬 전에 교체가 필요할 것임을 한다. 모든 실시예들에서, 정보 및 전력은 전자기량을 구성하는 것으로 고려된다. 또한, 피분석물 선택적 센서들, 이를테면 지속적인 포도당 모니터들에서의 현재의 발전은 7일 내지 14일의 마모 수명을 특징으로 하는 디바이스들의 상업화를 가능하게 하였다. 그러나, 인슐린 주입 시스템들과 같은 현재 치료 전달 메커니즘들은 온보드 치료제의 3일 공급만을 수용할 수 있으며, 이에 의해 치료 전달 부수물은 피분석물 선택적 센서의 기능적 수명이 끝나기 훨씬 전에 교체가 필요할 것임을 한다. 종래 기술에서 제안된 바와 같이, 두 시스템들이 단일 신체 착용 조건으로 통합된다면, 이는 두 시스템들이 피부로부터 동시에 제거되고 치료 전달 통합단 내의 치료제의 내부 공급을 보충하기 위해 교체될 것을 요구하며, 이에 의해 피분석물 선택적 센서에 의해 생기는 유효 수명에 대한 부담을 초래한다. 현재의 포도당 센서들 및 인슐린 주입 시스템들의 부적절한 사용 기간의 문제에 대한 해결책이 필요하다.Current needle and cannula-based infusion systems configured for delivery of solution-phase therapeutics (ie, insulin) are usually paired with needle or cannula-based sensor systems configured for continuous quantitation of an analyte (ie, glucose). Although these systems are configured to operate as one piece and operate as separate components (sensing and transmitting), both systems must still be implemented as a single body worn device. This is due in part to the challenges associated with the insertion of two cannulas physically attached to a single integrated device, but the main challenge arises from the mechanical coupling of the two systems while simultaneously supporting a method for information transfer between them. . However, current treatment delivery mechanisms, such as insulin infusion systems, can only accommodate a three-day supply of on-board therapeutic, suggesting that treatment delivery conditions will require replacement long before the end of the functional lifetime of the analyte selective sensor. In all embodiments, information and power are considered to constitute an electromagnetic quantity. In addition, current advances in analyte selective sensors, such as continuous glucose monitors, have enabled the commercialization of devices characterized by a wear life of 7 to 14 days. However, current treatment delivery mechanisms, such as insulin infusion systems, can only accommodate a three-day supply of on-board therapeutic, suggesting that the therapeutic delivery adjunct will require replacement long before the end of the functional lifetime of the analyte selective sensor. As suggested in the prior art, if both systems are to be integrated into a single body worn condition, this would require both systems to be simultaneously removed from the skin and replaced to replenish the internal supply of therapeutic agent within the treatment delivery integration stage, thereby avoiding the This imposes a burden on the useful life created by the analyte selective sensor. There is a need for a solution to the problem of inadequate duration of use of current glucose sensors and insulin infusion systems.

본 발명은 개루프 또는 폐루프 실시예들로 구성된 단일 신체 착용 디바이스를 생성하기 위해 사용자에 의해 조립되는 가분 피분석물 감지 및 치료 전달 양상들의 커플링을 위한 방법들을 교시한다. 커플링 동작은 사용자의 피부에 적용하기 전에, 또는 양상들 중 하나(감지 또는 전달)의 적용 다음에 순차적으로 중 어느 하나로 사용자에 의해 간단한 방식으로 실행된다. 커플링 다음에, 두 개의 양상들 사이에서 무선 전자기 전송 또는 전기 커넥터에 의해 정보 및/또는 전력이 교환된다. 대안적으로, 정보는 중개 전자 디바이스와의 전자기 상호작용에 의해 두 개의 양상들 사이에서 전달될 수 있다. 중개 전자 디바이스는 일 실시예에서, 피분석물 감지 및 치료 전달 양상들 둘 다를 유지하고, 또 다른 실시예에서, 스마트폰, 스마트워치, 태블릿, 컴퓨터, 또는 다른 신체 착용 디바이스와 같은 물리적으로 별개의 개별 정보 처리 디바이스를 구성한다. 전체 시스템의 실시예들은 착용자가 피분석물 또는 복수의 피분석물의 수준에 기초하여 치료적 중재의 투여를 조절하는 개루프 시스템, 및 제어 알고리즘이 치료적 중재 또는 복수의 치료적 중재의 투여를 자율적으로 조절하는 폐루프 시스템을 포함한다. 본 명세서에 개시된 본 발명은 피분석물 감지 조건이 방해받지 않고 유지되고 감지 동작을 계속하면서, 인슐린 주입 시스템과 같은 치료 전달 조건의 교체를 허용한다. 이러한 방식으로, 사용자는 치료 전달 조건은 아니지만, 피분석물 센서의 전체 기능 수명을 실현할 수 있다. 본 발명은 피분석물 선택적 센서로부터 치료 전달 조건의 기계적 커플링 및 커플링 해제를 위한 용이한 방법을 지시하면서, 동시에 정보 또는 전력 전달을 위해 이들 사이의 전자기 인터페이스를 용이하게 한다.The present invention teaches methods for coupling of divisible analyte sensing and treatment delivery modalities that are assembled by a user to create a single body worn device configured with open loop or closed loop embodiments. The coupling action is performed in a simple manner by the user either prior to application to the user's skin, or sequentially following application of one of the modalities (sensing or delivery). Following coupling, information and/or power is exchanged between the two aspects by means of a wireless electromagnetic transmission or electrical connector. Alternatively, information may be transferred between the two aspects by electromagnetic interaction with an intermediary electronic device. The intermediary electronic device, in one embodiment, maintains both analyte sensing and treatment delivery modalities, and in another embodiment, is a physically separate device such as a smartphone, smartwatch, tablet, computer, or other body worn device. Configure individual information processing devices. Embodiments of the overall system provide an open-loop system in which the wearer regulates administration of a therapeutic intervention based on the level of an analyte or multiple analytes, and a control algorithm autonomously administers the therapeutic intervention or multiple therapeutic interventions. It includes a closed-loop system regulated by The invention disclosed herein allows for replacement of treatment delivery conditions, such as insulin infusion systems, while the analyte sensing condition remains undisturbed and the sensing operation continues. In this way, the user can realize the full functional life of the analyte sensor, but not the treatment delivery conditions. The present invention directs an facile method for the mechanical coupling and decoupling of therapeutic delivery conditions from analyte selective sensors, while simultaneously facilitating electromagnetic interfaces therebetween for information or power transfer.

본 발명의 일 양태는 피분석물 선택적 센서 및 주입 시스템을 단일 신체 착용 디바이스로 커플링시키기 위한 방법이다. 본 방법은 먼저, 착용자의 피부 상에 피분석물 선택적 센서를 위치시키는 단계를 포함한다. 피분석물 선택적 센서는 각질층을 관통하여 살아있는 표피 또는 진피에 접근하고 피분석물 또는 복수의 피분석물의 존재를 선택적 방식으로 측정하도록 구성된다. 선택적 방식은 생물학적 환경을 점유하는 내인성(즉, 대사물, 이온, 단백질) 및 외인성(즉, 약물학적 제제, 치료제) 전기활성 화합물을 함께 순환시킴으로써 부여되는 유해 신호 기여를 완화시키면서 적어도 하나의 관심 피분석물을 측정할 수 있는 피분석물 선택적 센서의 능력을 의미하는 것으로 일반적으로 이해된다. 방법은 또한 두 번째로, 착용자의 피부 상에 주입 시스템을 위치시키는 단계를 포함한다. 주입 시스템은 각질층을 관통하고, 진피 아래의 생리학적 구획에 용액상 치료제 또는 치료제 집합체를 제어된 방식으로 전달하도록 구성된다. 제어된 방식은 특정 투여량, 농도 또는 양의 치료제를 전달할 수 있는 주입 시스템의 능력을 의미하는 것으로 일반적으로 이해되며; 이는 상기 치료제가 짧은 지속 시간 내에 제공되는 일시 전달(bolus delivery), 또는 상기 치료제가 연장된 지속 시간에 걸쳐 제공되는 기저 전달(basal delivery)을 포함할 수 있다. 위치시키는 것은 단일 신체 착용 디바이스를 형성하는 데 주입 시스템과 피분석물 선택적 센서 사이의 기계적 유지를 필요로 한다. 본 방법은 또한 마지막으로, 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이에서 전자기 에너지를 전달하여 상기 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이의 교류를 유발하는 단계를 포함한다.One aspect of the present invention is a method for coupling an analyte selective sensor and an injection system into a single body worn device. The method includes first placing an analyte selective sensor on the wearer's skin. The analyte selective sensor is configured to penetrate the stratum corneum to access the living epidermis or dermis and to measure the presence of the analyte or a plurality of analytes in a selective manner. The selective approach is to mitigate the noxious signal contribution conferred by cycling together endogenous (i.e., metabolites, ions, proteins) and exogenous (i.e., pharmacological agents, therapeutics) electroactive compounds occupying the biological environment while at least one It is generally understood to mean the ability of an analyte selective sensor to measure an analyte. The method also includes secondly placing the injection system on the wearer's skin. The infusion system pierces the stratum corneum and is configured to deliver in a controlled manner the solution phase therapeutic agent or therapeutic agent aggregate to the physiological compartment below the dermis. Controlled mode is generally understood to mean the ability of an infusion system to deliver a particular dosage, concentration or amount of therapeutic agent; This may include bolus delivery in which the therapeutic agent is given within a short duration of time, or basal delivery in which the therapeutic agent is given over an extended duration of time. Positioning requires mechanical retention between the injection system and the analyte selective sensor to form a single body worn device. The method also finally includes transferring electromagnetic energy between the analyte selective sensor and the injection system to cause an alternating current between the analyte selective sensor and the injection system.

본 발명의 또 다른 양태는 피분석물 선택적 센서 및 주입 시스템을 단일 신체 착용 디바이스로 커플링시키기 위한 방법이다. 방법은 첫 번째로, 착용자의 피부 상에 주입 시스템을 위치시키는 단계를 포함한다. 주입 시스템은 각질층을 관통하고, 진피 아래의 생리학적 구획에 용액상 치료제 또는 치료제 집합체를 제어된 방식으로 전달하도록 구성된다. 본 방법은 또한 두 번째로, 착용자의 피부 상에 피분석물 선택적 센서를 위치시키는 단계를 포함한다. 피분석물 선택적 센서는 각질층을 관통하여 살아있는 표피 또는 진피에 접근하고 피분석물 또는 복수의 피분석물의 존재를 선택적 방식으로 측정하도록 구성된다. 위치시키는 것은 단일 신체 착용 디바이스를 형성하는 데 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이의 기계적 유지를 필요로 한다. 본 방법은 또한 마지막으로, 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이에서 전자기 에너지를 전달하여 상기 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이의 교류를 유발하는 단계를 포함한다.Another aspect of the invention is a method for coupling an analyte selective sensor and injection system into a single body worn device. The method includes first placing an injection system on the wearer's skin. The infusion system pierces the stratum corneum and is configured to deliver in a controlled manner the solution phase therapeutic agent or therapeutic agent aggregate to the physiological compartment below the dermis. The method also includes, secondly, positioning the analyte selective sensor on the wearer's skin. The analyte selective sensor is configured to penetrate the stratum corneum to access the living epidermis or dermis and to measure the presence of the analyte or a plurality of analytes in a selective manner. Positioning requires mechanical retention between the analyte selective sensor and the injection system to form a single body worn device. The method also finally includes transferring electromagnetic energy between the analyte selective sensor and the injection system to cause an alternating current between the analyte selective sensor and the injection system.

본 발명의 또 다른 양태는 각질층을 관통하여 살아있는 표피 또는 진피에 접근하고 피분석물 또는 복수의 피분석물의 존재를 선택적 방식으로 측정하도록 구성된 피분석물 선택적 센서 및 각질층을 관통하고, 진피 아래의 생리학적 구획에 용액상 치료제 또는 치료제 집합체를 제어된 방식으로 전달하도록 구성된 주입 시스템을 커플링시키기 위한 방법이다. 본 방법은 먼저, 피분석물 선택적 센서와 상기 주입 시스템 사이에 기계적 유지 메커니즘을 체결하여 단일 디바이스를 형성하는 단계를 포함한다. 본 방법은 또한 두 번째로, 착용자의 피부 상에 단일 디바이스를 위치시키는 단계를 포함한다. 본 방법은 또한 마지막으로, 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이에서 전자기 에너지를 전달하여 상기 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이의 교류를 유발하는 단계를 포함한다.Another aspect of the present invention provides an analyte selective sensor configured to penetrate the stratum corneum to access the living epidermis or dermis and to selectively measure the presence of an analyte or a plurality of analytes, and an analyte selective sensor configured to penetrate the stratum corneum and sub-dermis physiology A method for coupling an infusion system configured to deliver a solution phase therapeutic agent or aggregate of therapeutic agents in a controlled manner to a therapeutic compartment. The method includes first engaging a mechanical retention mechanism between an analyte selective sensor and the injection system to form a single device. The method also includes, secondly, placing the single device on the wearer's skin. The method also finally includes transferring electromagnetic energy between the analyte selective sensor and the injection system to cause an alternating current between the analyte selective sensor and the injection system.

본 발명의 또 다른 양태는 각질층을 관통하여 살아있는 표피 또는 진피에 접근하고 피분석물 또는 복수의 피분석물의 존재를 선택적 방식으로 측정하도록 구성된 피분석물 선택적 센서 및 각질층을 관통하고, 진피 아래의 생리학적 구획에 용액상 치료제 또는 치료제 집합체를 제어된 방식으로 전달하도록 구성된 주입 시스템을 커플링시키기 위한 방법이다. 본 방법은 먼저, 상기 피분석물 선택적 센서 및 상기 주입 시스템과 중개 장치 사이에 기계적 유지 메커니즘을 체결하여 단일 디바이스를 형성하는 단계를 포함한다. 본 방법은 또한 두 번째로, 착용자의 피부 상에 단일 디바이스를 위치시키는 단계를 포함한다. 본 방법은 또한 마지막으로, 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이에서 전자기 에너지를 전달하여 상기 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이의 교류를 유발하는 단계를 포함한다. 상기 중개 장치 또는 디바이스는 상기 피분석물 선택적 센서 및 주입 시스템이 유지되거나 그 외 기계적으로 커플링되어 두 디바이스들을 서로에 대해 고정된 위치에 제공할 수 있는 두 개의 기하학적 특징부로 구성되는 것으로 일반적으로이해된다. 일 실시예에서, 상기 중개 장치는 순수하게 상기 피분석물 선택적 센서 및 주입 시스템을 단일 통합 디바이스로 커플링시키기 위한 기계적 장치이고; 상기 중개 장치에서 어떠한 내장 전자 시스템도 특징부가 되지 않는다. 또 다른 실시예에서, 상기 중개 장치는 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이에서 전자기 에너지(즉, 전력, 데이터)를 전달할 수 있는 내장 전자 시스템을 포함한다.Another aspect of the present invention provides an analyte selective sensor configured to penetrate the stratum corneum to access the living epidermis or dermis and to selectively measure the presence of an analyte or a plurality of analytes, and an analyte selective sensor configured to penetrate the stratum corneum and sub-dermis physiology A method for coupling an infusion system configured to deliver a solution phase therapeutic agent or aggregate of therapeutic agents in a controlled manner to a therapeutic compartment. The method includes first engaging a mechanical retention mechanism between the analyte selective sensor and the injection system and an intermediary device to form a single device. The method also includes, secondly, placing the single device on the wearer's skin. The method also finally includes transferring electromagnetic energy between the analyte selective sensor and the injection system to cause an alternating current between the analyte selective sensor and the injection system. It is generally understood that the intermediary device or device consists of two geometric features on which the analyte selective sensor and the injection system are held or otherwise mechanically coupled to provide the two devices in a fixed position relative to each other. do. In one embodiment, the intermediary device is purely a mechanical device for coupling the analyte selective sensor and injection system into a single integrated device; No embedded electronic system is featured in the intermediary device. In another embodiment, the intermediary device comprises an embedded electronic system capable of transferring electromagnetic energy (ie, power, data) between the analyte selective sensor and the injection system.

도 1a는 종래 기술의 니들/캐뉼라 기반 피분석물 선택적 센서들이다.
도 1b는 종래 기술의 니들/캐뉼라 기반 피분석물 선택적 센서들이다.
도 1c는 종래 기술의 니들/캐뉼라 기반 피분석물 선택적 센서들이다.
도 2는 센서 디바이스(좌측) 및 주입 시스템(우측)의 종래 기술의 실시예이다.
도 3은 종래 기술의 니들/캐뉼라 기반 피분석물 선택적 센서 및 마이크로니들 어레이 기반 피분석물 선택적 센서(우측)를 도시한다.
도 4는 주입 시스템 및 피분석물 선택적 센서를 나타낸 도면이다.
도 5a는 센서의 주입 세트로의 통합이다.
도 5b는 센서의 패치 펌프로의 통합이다.
도 6a는 센서의 패치 펌프로의 통합이다.
도 6b는 센서의 패치 펌프로의 통합이다.
도 6c는 도 6b의 원(6c)의 분리된 도면이다.
도 7a는 여섯 개의 전기 패드들을 갖는 센서의 상부 사시도이다.
도 7b는 여섯 개의 전기 패드들을 갖는 센서의 상부 평면도이다.
도 7c는 센서의 측면도이다.
도 7d는 센서의 저면도이다.
도 7e는 센서의 저부 사시도이다.
도 8a는 도 7a 내지 도 7e에 도시된 피분석물 선택적 센서(도시되지 않음)를 유지하고 이와 전자기적으로 인터페이싱하도록 설계된 공동을 특징으로 하는 요법 전달 시스템의 상부 평면도이다.
도 8b는 요법 전달 시스템의 측면도이다.
도 8c는 요법 전달 시스템의 저부 평면도이다.
도 8d는 요법 전달 시스템의 저부 평면도이다.
도 9a는 요법 전달 시스템의 측부 사시도이다.
도 9b는 요법 전달 시스템의 정면도이다.
도 9c는 요법 전달 시스템의 측부 사시도이다.
도 9d는 요법 전달 시스템의 배면도이다.
도 10은 착용자의 피부에 대한 피분석물 선택적 센서의 적용의 도해이다.
도 10a는 피분석물 선택적 센서의 후측 상의 요법 전달 시스템의 적용의 도해이다.
도 10b는 착용자의 피부 상의 기계적으로 및 전자기적으로 커플링된 피분석물 선택적 센서 및 요법 전달 시스템의 도해이다.
도 11은 기계적으로 및 전자기적으로 커플링된 피분석물 선택적 센서 및 요법 전달 시스템의 측부 사시도이다.
도 12는 피분석물 선택적 센서 및 주입 시스템을 단일 신체 착용 디바이스로 커플링시키기 위한 방법의 흐름도이다.
도 13은 주입 시스템 및 피분석물 선택적 센서를 단일 신체 착용 디바이스로 커플링시키기 위한 방법의 흐름도이다.
도 14는 피부 적용 전에 피분석물 선택적 센서 및 주입 시스템을 단일 신체 착용 디바이스로 커플링시키기 위한 방법의 흐름도이다.
도 15는 피부 적용 전에, 중개 장치에 의해 가능하게 되는, 피분석물 선택적 센서 및 주입 시스템의 커플링을 위한 방법에 대한 흐름도이다.
도 16은 개루프 실시예의 방법에 대한 흐름도이다.
도 17은 폐루프 실시예의 방법에 대한 흐름도이다.
도 18은 개루프 실시예 하에서의 입력들, 출력들, 및 주요 구성요소들을 도시한 블록/프로세스 흐름도이다.
도 19는 폐루프 실시예 하에서의 입력들, 출력들, 및 주요 구성요소들을 도시한 블록/프로세스 흐름도이다.
도 20은 주입 시스템 및 피분석물 선택적 센서를 단일 신체 착용 디바이스로 커플링시키기 위한 중개 디바이스의 단면도이다.
도 21은 주입 시스템 및 피분석물 선택적 센서와 단일 신체 착용 디바이스로 통합되는 중개 디바이스의 단면도이다.
도 22는 주입 시스템 및 피분석물 선택적 센서를 단일 신체 착용 디바이스로 커플링시키기 위한 중개 디바이스의 대안적인 실시예의 단면도이다.
1A is a prior art needle/cannula based analyte selective sensor.
1B is prior art needle/cannula based analyte selective sensors.
1C is prior art needle/cannula based analyte selective sensors.
2 is a prior art embodiment of a sensor device (left) and an injection system (right).
3 shows a prior art needle/cannula-based analyte selective sensor and a microneedle array-based analyte selective sensor (right).
4 is a diagram illustrating an injection system and an analyte selective sensor.
Figure 5a is the integration of the sensor into the infusion set.
5B is the integration of the sensor into the patch pump.
6A is the integration of the sensor into the patch pump.
6B is the integration of the sensor into the patch pump.
Fig. 6c is an isolated view of the circle 6c of Fig. 6b.
7A is a top perspective view of a sensor with six electrical pads.
7B is a top plan view of a sensor with six electrical pads.
7C is a side view of the sensor.
7D is a bottom view of the sensor.
7E is a bottom perspective view of the sensor.
8A is a top plan view of a therapy delivery system featuring a cavity designed to hold and electromagnetically interface with the analyte selective sensor (not shown) shown in FIGS. 7A-7E .
8B is a side view of a therapy delivery system.
8C is a bottom plan view of the therapy delivery system.
8D is a bottom plan view of a therapy delivery system.
9A is a side perspective view of a therapy delivery system.
9B is a front view of a therapy delivery system.
9C is a side perspective view of a therapy delivery system.
9D is a rear view of a therapy delivery system.
10 is a diagram of application of an analyte selective sensor to the skin of a wearer.
10A is a schematic of application of a therapy delivery system on the posterior side of an analyte selective sensor.
10B is a diagram of a mechanically and electromagnetically coupled analyte selective sensor and therapy delivery system on a wearer's skin.
11 is a side perspective view of a mechanically and electromagnetically coupled analyte selective sensor and therapy delivery system.
12 is a flow diagram of a method for coupling an analyte selective sensor and injection system into a single body worn device.
13 is a flow diagram of a method for coupling an injection system and an analyte selective sensor into a single body worn device.
14 is a flow diagram of a method for coupling an analyte selective sensor and injection system into a single body worn device prior to skin application.
15 is a flow diagram of a method for coupling an analyte selective sensor and an injection system, enabled by an intermediary device, prior to skin application.
16 is a flow diagram of a method of an open loop embodiment.
17 is a flowchart of a method of a closed loop embodiment.
Fig. 18 is a block/process flow diagram showing the inputs, outputs, and main components under the open loop embodiment.
19 is a block/process flow diagram illustrating inputs, outputs, and main components under a closed loop embodiment.
20 is a cross-sectional view of an intermediary device for coupling an injection system and an analyte selective sensor into a single body worn device.
21 is a cross-sectional view of an injection system and an analyte selective sensor and an intermediary device integrated into a single body worn device.
22 is a cross-sectional view of an alternative embodiment of an intermediary device for coupling an injection system and an analyte selective sensor into a single body worn device.

본원에 개시된 기술은 분석물 센서 시스템 및 요법 전달 시스템을 병치하여, 둘 사이의 최소 공간 분리를 유지하면서도 상이한 생리학적 구획에서 작동한다. 이는 착용자의 살아있는 표피 또는 진피에 분석물 센서를 제공함으로써 달성되고, 이로써 시스템은 그 안에 존재하는 분석물 또는 복수의 분석물들을 정량화하도록 구성된다. 반대로, 요법 전달 시스템은 피하 영역에 제공된다. 감지 루틴을 살아있는 표피 또는 진피에 그리고 전달 루틴을 피하 지방 조직에 국한시키는 센싱 및 전달 방식 모두의 횡방향 분리는, 둘 다 주어진 생리학적 구획에서 공존되어야 하는, 두 루틴 모두의 격리를 가능하게 하므로, 검출되는 분석물의 혼선, 간섭, 오염, 및 국소 희석의 발생 가능성을 완화시킨다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 본 시스템은 개루프 패러다임 하에서 기능하며, 이에 의해 요법이 사용자에 의해 실시되게 되고 상기 센서로부터의 측정치들에 의해 가이드된다. 대안적으로, 본 시스템은 센서 판독 또는 복수의 판독에 응답하여 치료적 중재를 자율적으로 전달하기 위한 제어 알고리즘을 포함한다. 이러한 패러다임은 당뇨병 관리 및 특히 집중 인슐린 치료를 받고 있는 사람들에게 심대한 영향을 줄 것으로 기대된다.The technology disclosed herein juxtaposes an analyte sensor system and a therapy delivery system to operate in different physiological compartments while maintaining minimal spatial separation between the two. This is accomplished by providing an analyte sensor in the living epidermis or dermis of the wearer, whereby the system is configured to quantify the analyte or plurality of analytes present therein. Conversely, the therapy delivery system is provided in the subcutaneous region. The lateral separation of both sensing and delivery modalities, confining the sensing routine to the living epidermis or dermis and the delivery routine to subcutaneous adipose tissue, allows for the isolation of both routines, which must coexist in a given physiological compartment; mitigate the potential for cross-talk, interference, contamination, and local dilution of the analyte to be detected. In a preferred embodiment of the present invention, the system operates under an open loop paradigm whereby therapy is administered by the user and guided by measurements from the sensor. Alternatively, the system includes a control algorithm for autonomously delivering a therapeutic intervention in response to a sensor reading or plurality of readings. This paradigm is expected to have profound implications for diabetes management and especially those receiving intensive insulin therapy.

본 발명은 피분석물 선택적 센서와 요법 전달 양상들 사이의 전자기 인터페이스(정보 및/또는 전력 전달을 위해)를 가능하게 하면서, 피분석물 선택적 센서 및 요법 전달 양상들의 기계적 커플링 및 수반되는 커플링 해제를 위한 단순화된 방법을 개시한다. 이러한 방식으로, 요법 전달 조건(즉, 인슐린 주입 시스템)이 제거되고 교체될 수 있지만, 피분석물 선택적 센서 조건이 계속해서 약해지지 않고 동작한다.The present invention provides mechanical coupling and concomitant coupling of an analyte selective sensor and therapy delivery modalities, while enabling an electromagnetic interface (for information and/or power transfer) between the analyte selective sensor and the therapy delivery modalities. A simplified method for release is disclosed. In this way, the therapy delivery condition (ie, the insulin infusion system) can be removed and replaced, but the analyte selective sensor condition continues to operate without weakening.

신체 착용 피분석물 선택적 센서들(이를테면, 지속적인 포도당 모니터들)은 높은 정확도로 선택적 방식으로 피분석물 또는 복수의 피분석물을 감지하도록 구성되는 민감한 전기화학 시스템들이다. 마찬가지로, 신체 착용 요법 전달 메커니즘들(이를테면, 인슐린 주입 시스템)도 피분석물 또는 복수의 피분석물의 순환 수준에 응답하여 치료적 중재을 제어된 방식으로 전달하도록 구성된다. 본 발명에서, 피분석물 센서 및 주입 시스템은 서로 기계적으로 그리고 전자기적으로 커플링되어, 이들 두 가분 양상들로 구성된 단일의 신체 착용 디바이스를 생성하도록 구성된다.Body worn analyte selective sensors (eg, continuous glucose monitors) are sensitive electrochemical systems configured to detect an analyte or a plurality of analytes in a selective manner with high accuracy. Likewise, body worn therapy delivery mechanisms (eg, an insulin infusion system) are also configured to deliver a therapeutic intervention in a controlled manner in response to circulating levels of an analyte or a plurality of analytes. In the present invention, the analyte sensor and the injection system are configured to be mechanically and electromagnetically coupled to each other to create a single body worn device composed of these two divisible aspects.

기계적 커플링은 기계적 유지 메커니즘을 구성하고, 서로에 대해 불변 위치에 감지 및 전달 양상들 둘 다를 위치시키기 위해, 특히 억지 끼워맞춤, 간극 끼워맞춤, 또는 전이 끼워맞춤의 형태를 취한다. 사용자는 두 양상들을 유지하기 위해 커플링을 체결하고, 유사하게 두 양상들을 분리하기 위해 커플링을 체결 해제한다. 대안적인 실시예들에서, 제3 "중개" 요소는 피분석물 센서 및 요법 전달 구성요소들 둘 다를 고정 및 불변 위치에 위치시키고 유지하기 위해 채용된다. 이들 실시예들 하에서, 사용자는 여전히 자신들이 원하는 대로 피분석물 감지 및 요법 전달 양상들을 기계적으로 커플링 및 커플링 해제할 수 있다.The mechanical coupling constitutes a mechanical retention mechanism and takes the form of an interference fit, a gap fit, or a transition fit, in particular for positioning both the sensing and transmitting modalities in an invariant position relative to each other. The user engages the coupling to retain the two aspects and similarly disengages the coupling to separate the two aspects. In alternative embodiments, a third “intermediate” element is employed to locate and maintain both the analyte sensor and therapy delivery components in fixed and invariant positions. Under these embodiments, the user is still able to mechanically couple and uncouple the analyte sensing and therapy delivery modalities as desired.

제1 실시예에서, 사용자는 먼저 피분석물 선택적 센서를 피부에 적용하여, 감지 요소가 각질층을 관통하여 살아있는 표피 또는 진피에 접근하여 피분석물 감지 동작을 수행할 수 있게 한다. 하나의 특정 실시예에서, 센서 디바이스는 패치 펌프 또는 다른 인슐린 주입 시스템과 같은 요법 전달 메커니즘과 짝을 이룰 때 적절한 공간적 배향을 가능하게 하도록 로크 및 키(lock-and-key) 특징부를 갖는 전기 회로 기판 상에 장착된 피분석물 선택적 센서로 구성된다. 센서 디바이스의 상부는 또한 주입 시스템의 저부에 장착하기 위한 전기 접촉 패드들 또는 커넥터를 특징으로 할 수 있으며, 이에 의해 전력 또는 신호 전달을 가능하게 하는 전자기량의 전기 전송을 위한 경로를 제공한다. 이러한 방식으로 요법 전달 시스템의 저부 상에 장착되는 센서 디바이스는 요법 전달 시스템 내의 내장 전기 서브 시스템들을 이용하며, 이에 의해 센서 요소에 대한 물품 비용을 매우 낮춘다.In the first embodiment, the user first applies the analyte selective sensor to the skin, so that the sensing element penetrates the stratum corneum to access the living epidermis or dermis to perform the analyte detection operation. In one particular embodiment, the sensor device is an electrical circuit board having lock-and-key features to enable proper spatial orientation when mated with a therapy delivery mechanism, such as a patch pump or other insulin infusion system. It consists of an analyte selective sensor mounted on it. The top of the sensor device may also feature electrical contact pads or connector for mounting to the bottom of the injection system, thereby providing a path for electrical transmission of an electromagnetic quantity that enables power or signal transmission. A sensor device mounted on the bottom of the therapy delivery system in this way utilizes the built-in electrical subsystems within the therapy delivery system, thereby significantly lowering the article cost for the sensor element.

그 후, 사용자는 요법 전달 메커니즘을 피부에 적용하며, 이의 행위는 캐뉼라 또는 니들이 피하 지방 조직에 접근하기 위해 피부의 세 개의 상층들(각질층, 표피 및 진피)을 관통하게 하여, 요법 전달 메커니즘이 피분석물 선택적 센서와 기계적으로 커플링되도록 함으로써, 단일의 불변 신체 착용 반응성 치료 시스템을 형성한다.The user then applies the therapy delivery mechanism to the skin, the action of which causes a cannula or needle to pierce the three upper layers of the skin (stratum corneum, epidermis and dermis) to access subcutaneous adipose tissue, such that the therapy delivery mechanism By allowing them to be mechanically coupled with an analyte selective sensor, they form a single, invariant body-worn responsive treatment system.

제2 실시예에서, 사용자는 먼저 요법 전달 메커니즘을 피부에 적용하여, 전달 요소가 피부의 외층들을 관통하여 피하 지방 조직에 접근하여 요법 전달 동작을 수행하게 한다. 그 후, 사용자는 피분석물 선택적 센서를 피부에 적용하며, 이의 행위는 마이크로니들 또는 마이크로니들 어레이가 각질층을 관통하여 살아있는 표피 또는 진피에 접근하게 하여, 피분석물 선택적 센서가 요법 전달 메커니즘과 기계적으로 커플링되도록 함으로써, 단일의 불변 신체 착용 반응성 치료 시스템을 형성한다.In a second embodiment, the user first applies the therapy delivery mechanism to the skin, causing the delivery element to penetrate the outer layers of the skin to access the subcutaneous adipose tissue to perform the therapy delivery action. The user then applies the analyte-selective sensor to the skin, the action of which causes the microneedle or microneedle array to penetrate the stratum corneum and access the living epidermis or dermis, so that the analyte-selective sensor interacts with the therapy delivery mechanism and mechanical By allowing them to be coupled to each other, they form a single, invariant body-worn responsive treatment system.

제3 실시예에서, 사용자는 피분석물 선택적 센서와 요법 전달 메커니즘을 신체에 적용하기 전에 제3 요소 - 중개물 - 에 의해 기계적으로 커플링한다. 중개물은 피분석물 센서 및 전달 수단을 서로에 대해 고정된 위치에 유지하여, 단일의 신체 착용 반응성 치료 시스템을 형성한다. 피분석물 선택적 센서 및 치료 시스템은 각각 바람직하게는 이들 디바이스들을 착용자의 신체의 표면 상의 고정된 위치에 접착시키기 위한 피부면 접착제를 특징으로 함에 유의해야 한다. 단일 신체 착용 디바이스는 또한 바람직하게는 피부 패치, 진피 패치, 접착 패치, 주입 세트, 패치 펌프, 반응성 치료 시스템, 또는 자동화된 요법 전달 시스템을 포함한다.In a third embodiment, the user mechanically couples the analyte selective sensor and the therapy delivery mechanism by a third element - an intermediary - prior to application to the body. The intermediary holds the analyte sensor and the delivery means in a fixed position relative to each other, forming a single body-worn responsive treatment system. It should be noted that the analyte selective sensor and treatment system each preferably feature a skin surface adhesive for adhering these devices in a fixed location on the surface of the wearer's body. The single body worn device also preferably includes a skin patch, a dermal patch, an adhesive patch, an infusion set, a patch pump, a responsive treatment system, or an automated therapy delivery system.

전자기 커플링은 피분석물 선택적 센서와 요법 전달 메커니즘 사이에서 정보 및 전력 중 적어도 하나를 전달하는 수단을 구성한다. 전달은 단방향성(피분석물 선택적 센서로부터 요법 전달 메커니즘로 또는 요법 전달 메카니즘으로부터 피분석물 선택적 센서로) 또는 양방향성(피분석물 선택적 센서로부터 요법 전달 메커니즘으로 그리고 요법 전달 메카니즘으로부터 피분석물 선택적 센서로)이다. 정보 또는 전력 전달은 자유 공간을 통해 전파되는 전자기파를 통해 무선으로 이루어지거나 또는 적어도 두 개의 전도성 패드들을 특징으로 하는 전기 커넥터에 의해 가능하게 된다. 하나의 시나리오에서, 피분석물 선택적 센서 및 요법 전달 메커니즘 양자를 기계적으로 커플링하는 행위는 두 양상들 사이의 전자기 정보 및 에너지 중 적어도 하나의 교환을 실시하게 한다. 무선 전송의 사용은 BLUETOOTH, Wi-Fi, NFC, RFID, 셀룰러 라디오,ZigBee, Thread, ANT, 독점 라디오 기술, 독점 마이크로파 기술, 독점 밀리미터파 기술, 유도성 커플링, 용량성 커플링, 공진 커플링, 또는 광파에 의한다.The electromagnetic coupling constitutes a means for transferring at least one of information and power between the analyte selective sensor and the therapy delivery mechanism. Delivery can be unidirectional (analyte selective sensor to therapy delivery mechanism or therapy delivery mechanism to analyte selective sensor) or bidirectional (analyte selective sensor to therapy delivery mechanism and from therapy delivery mechanism to analyte selective sensor) is). Information or power transfer is made wirelessly via electromagnetic waves propagating through free space or made possible by an electrical connector featuring at least two conductive pads. In one scenario, the act of mechanically coupling both the analyte selective sensor and the therapy delivery mechanism effectuates the exchange of at least one of electromagnetic information and energy between the two aspects. Uses of wireless transmission include BLUETOOTH, Wi-Fi, NFC, RFID, Cellular Radio, ZigBee, Thread, ANT, Proprietary Radio Technology, Proprietary Microwave Technology, Proprietary Millimeter Wave Technology, Inductive Coupling, Capacitive Coupling, Resonant Coupling , or by light waves.

또 다른 실시예에서, 피분석물 선택적 센서 및 요법 전달 메커니즘 양자는 사용자의 행위에 의해 페어링되어야 한다. 요법 전달 양상은 보통 피분석물 감지 조건보다 공간 범위가 더 크며, 이에 따라 보다 높은 수준의 정교함(즉, 계산 전력, 무선 능력)의 마이크로전자 시스템뿐만 아니라 보다 큰 전하 저장 용량을 갖는 배터리를 하우징하도록 더 양호하게 위치된다. 이에 따라, 바람직한 실시예들은 요법 전달 메커니즘 내의 에너지원, 마이크로프로세서, 및 무선 데이터 전송 능력의 하우징, 그리고 선택 사항적으로 피분석물 선택적 센서의 동작을 담당하는 아날로그 프론트 엔드를 포함한다.In another embodiment, both the analyte selective sensor and the therapy delivery mechanism must be paired by an action of the user. Therapeutic delivery modalities usually have a larger spatial extent than analyte sensing conditions, and are therefore designed to house microelectronic systems with a higher level of sophistication (i.e. computational power, wireless capability) as well as batteries with greater charge storage capacity. better positioned. Accordingly, preferred embodiments include an energy source within the therapy delivery mechanism, a housing for the microprocessor, and wireless data transfer capability, and optionally an analog front end responsible for the operation of the analyte selective sensor.

또 다른 실시예는 아날로그 프론트 엔드를 피분석물 선택적 센서 내에 배치하며, 나머지 전자 구성요소들(에너지원, 마이크로프로세서, 및 무선 데이터 트랜시버)은 요법 전달 메커니즘 내에 하우징된다.Another embodiment places the analog front end within the analyte selective sensor, with the remaining electronic components (energy source, microprocessor, and wireless data transceiver) housed within the therapy delivery mechanism.

또 다른 실시예는 아날로그 프론트 엔드 및 마이크로프로세서를 피분석물 선택적 센서 내에 배치하며, 나머지 전자 구성요소들(에너지원 및 무선 데이터 트랜시버)은 요법 전달 메커니즘 내에 하우징된다.Another embodiment places the analog front end and microprocessor within the analyte selective sensor, with the remaining electronic components (energy source and wireless data transceiver) housed within the therapy delivery mechanism.

또 다른 실시예는 아날로그 프론트 엔드, 마이크로프로세서, 및 에너지원을 피분석물 선택적 센서 내에 배치하며, 무선 데이터 트랜시버는 요법 전달 메커니즘 내에 하우징된다.Another embodiment places the analog front end, microprocessor, and energy source within the analyte selective sensor, and the wireless data transceiver is housed within the therapy delivery mechanism.

또 다른 실시예는 모든 전자 구성요소들(에너지원, 마이크로 프로세서, 무선 데이터 트랜시버, 및 아날로그 프론트 엔드)을 피분석물 선택적 센서 내에 배치하여, 요법 전달 메커니즘이 없을 때 가분 디바이스로서 동작할 수 있다.Another embodiment places all electronic components (energy source, microprocessor, wireless data transceiver, and analog front end) within the analyte selective sensor, so that it can operate as a portable device in the absence of a therapy delivery mechanism.

개시되는 발명의 또 다른 실시예는 피부 상에 위치되고 3일 이상(예를 들어, 현재의 지속적인 포도당 모니터들에서와 같이, 7일, 10일, 또는 14일)의 피분석물 모니터링을 위해 구성된 피분석물 선택적 센서를 포함하는 반면, 요법 전달 메커니즘은 상기 요법 전달 메커니즘의 제거가 피분석물 선택적 센서의 제거를 필요로 하거나, 또는 그 외 동요하지 않도록 (인슐린 주입 시스템들의 경우와 같이) 3일마다 교체되도록 구성된다. 피분석물 선택적 센서는 바람직하게는 사용자의 생리학적 유체에서 특정 생리학적 또는 대사 상태를 나타내는 피부 사이질 내의 내인성 또는 외인성 생화학적 작용제, 대사물, 약물, 약리학적, 생물학적, 또는 약제를 측정하도록 구성된 마이크로니들 어레이 기반 전기화학, 전기광학, 또는 전체 전자 장치이다. 구체적으로, 마이크로니들 어레이는 살아있는 표피 또는 진피 내에 위치된 적어도 하나의 피분석물의 수준을 선택적으로 정량화하도록 구성된, 200 pm 내지 2000 pm의 수직 범위를 갖는 복수의 마이크로니들을 포함한다. 피분석물 선택적 센서는 바람직하게는 전기화학 센서, 화학 센서, 전기 센서, 전위차 측정 센서, 전류 측정 센서, 전압 측정 센서, 검류기 측정 센서, 임피던스 측정 센서, 전도도 측정 센서, 또는 바이오센서이다. 주입 시스템 또는 요법 전달 메커니즘은 바람직하게는 미세니들, 거대니들, 피하 니들, 캐뉼라, 카테터, 또는 경구 전달 루트를 통해 진피 사이질, 피하 지방층, 순환계(정맥, 동맥, 또는 모세관), 또는 근육계 내로의 용액상 치료제를 주입할 수 있도록 구성된 유체 전달 장치이다. 용액상 치료제는 상기 피분석물 선택적 센서에 의해 제공되는 대사 상태에 반응하여 제어된 방식으로 전달된다. 치료제("요법"이라고도 함)는 바람직하게는 용액상 약물, 약리학적, 생물학적, 또는 약제이다.Another embodiment of the disclosed invention is placed on the skin and configured for analyte monitoring for 3 days or more (eg, 7 days, 10 days, or 14 days, as in current continuous glucose monitors). while including the analyte selective sensor, the therapy delivery mechanism is 3 days (as in the case of insulin infusion systems) such that removal of the therapy delivery mechanism does not require removal of, or otherwise perturb, the analyte selective sensor. It is configured to be replaced every time. The analyte selective sensor is preferably configured to measure an endogenous or exogenous biochemical agent, metabolite, drug, pharmacological, biological, or medicament within the skin interstitium indicative of a particular physiological or metabolic state in the physiological fluid of the user. Microneedle array based electrochemical, electrooptical, or all electronic devices. Specifically, the microneedle array comprises a plurality of microneedles having a vertical range from 200 pm to 2000 pm, configured to selectively quantify the level of at least one analyte located within the living epidermis or dermis. The analyte selective sensor is preferably an electrochemical sensor, a chemical sensor, an electrical sensor, a potentiometric sensor, an amperometric sensor, a voltage measuring sensor, a galvanometer measuring sensor, an impedance measuring sensor, a conductivity measuring sensor, or a biosensor. The infusion system or therapy delivery mechanism is preferably via a microneedle, macroneedle, subcutaneous needle, cannula, catheter, or oral delivery route into the dermal interstitium, subcutaneous fat layer, circulatory (venous, arterial, or capillary), or muscular system. A fluid delivery device configured to deliver a therapeutic agent in solution. The solution therapeutic agent is delivered in a controlled manner in response to the metabolic state provided by the analyte selective sensor. The therapeutic agent (also referred to as “therapy”) is preferably a drug in solution, pharmacological, biological, or pharmaceutical.

또 다른 실시예는 센서 및 주입 시스템(내장 요법을 포함함)을 반응성 치료 시스템과 통합하는 커플링된 시스템이다. 이러한 실시예는 요법의 전달을 실시하게 하기 위해 센서 및 주입 시스템 양자를 통합하는 신체 착용 디바이스이며, 이는 물리적으로 별개의 구획을 점유한다. 대안적으로, 신체 착용 디바이스는 센서, 주입 시스템 및 요법을 단일 인클로저에 통합한다.Another embodiment is a coupled system that integrates a sensor and infusion system (including visceral therapy) with a responsive treatment system. This embodiment is a body worn device that integrates both a sensor and an infusion system to effect delivery of therapy, which occupies a physically separate compartment. Alternatively, the body worn device integrates the sensor, infusion system, and therapy in a single enclosure.

기계적 커플링 메커니즘은 주입 시스템 하우징 내에 센서를 유지하도록 또는 그 반대로 설계된 메커니즘이다. 대안적으로, 신체 착용 디바이스는 센서 및 주입 시스템 양자를 내부에 유지하도록 구성된 제3 요소(중개물)를 특징으로 할 수 있다. 커플링 메커니즘은 억지 끼워맞춤, 간극 끼워맞춤, 또는 전이 끼워맞춤의 형태를 취할 수 있다.A mechanical coupling mechanism is a mechanism designed to retain the sensor within the injection system housing or vice versa. Alternatively, the body worn device may feature a third element (intermediate) configured to retain both the sensor and the injection system therein. The coupling mechanism may take the form of an interference fit, a gap fit, or a transition fit.

전자기 에너지 전달 메커니즘은 센서로부터 주입 시스템으로 단방향으로 또는 센서와 주입 시스템 사이에서 양방향으로 정보 및/또는 전력을 전달하도록 설계된 전자기 메커니즘이다. 대안적으로, 제3 디바이스와 같은 중개물은 상기 센서와 주입 시스템 사이의 교류를 유발할 수 있다. 전달 메커니즘은 커넥터 디바이스에 의해 가능하게 되는 무선 전자기 전송 또는 전자기 통신의 형태를 취할 수 있다.An electromagnetic energy transfer mechanism is an electromagnetic mechanism designed to transfer information and/or power unidirectionally from a sensor to an injection system or in both directions between a sensor and an injection system. Alternatively, an intermediary, such as a third device, may trigger an exchange between the sensor and the injection system. The delivery mechanism may take the form of wireless electromagnetic transmission or electromagnetic communication enabled by the connector device.

폐루프 실시예인 또 다른 실시예에서, 요소들은 다음과 같다: 마이크로니들 어레이 피분석물 선택적 센서는 진피 사이질 내에 위치된 적어도 하나의 피분석물의 수준을 선택적으로 정량화하도록 구성된, 200 um 내지 2000 um의 수직 범위를 갖는 복수의 마이크로니들을 포함한다. 요법 전달 메커니즘, 즉 주입 시스템은 바람직하게는 바람직하게는 미세니들, 거대니들, 피하 니들, 캐뉼라, 카테터, 또는 경구 전달 루트를 통해 진피 사이질, 피하 지방층, 순환계(정맥, 동맥, 또는 모세관), 또는 근육계 내로의 용액상 치료제를 주입할 수 있도록 구성된 유체 전달 장치이다. 치료제, 즉 요법은 용액상 약물, 약리학적, 생물학적, 또는 약제이다. 센서 및 주입 시스템(내장 요법을 포함함)을 반응성 치료 시스템과 통합하는 커플링된 시스템은 물리적으로 별개의 해부학적 또는 생리학적 구획을 점유하여 요법의 전달을 실시하게 하기 위해 센서 및 주입 시스템 양자를 통합할 수 있는 신체 착용 디바이스이다. 대안적으로, 신체 착용 디바이스는 센서, 주입 시스템 및 요법을 단일 인클로저에 통합한다. 제어 알고리즘은 사용자로부터의, 또는 마이크로니들 어레이 피분석물 선택적 센서에 의해 기록된 측정치들로부터의 입력에 기초하여, 전달되는 양, 전달 지속 기간, 및/또는 전달 빈도를 제어함으로써, 치료제의 투여를 제어하기 위한 하나 이상의 수학적 변환을 채용하는 소프트웨어 루틴이다. 상기 투여는 요법이 일시에 전달되는 일시 전달, 또는 요법이 연장된 시구간에 걸쳐 전달되는 기저 전달을 포함할 수 있다. 수학적 변환은 사용자에 의해 제공되거나 다른 곳으로부터 자동으로 통합되는 추가 입력들을 채용할 수 있다. 기계적 커플링 메커니즘은 주입 시스템 하우징 내에 센서를 유지하도록 또는 그 반대로 설계된 메커니즘이다. 대안적으로, 신체 착용 디바이스는 센서 및 주입 시스템 양자를 내부에 유지하도록 구성된 제3 요소(중개물)를 포함한다. 커플링 메커니즘은 바람직하게는 억지 끼워맞춤, 간극 끼워맞춤, 또는 전이 끼워맞춤의 형태를 취한다. 정보 전달 메커니즘은 센서로부터 주입 시스템으로 단방향으로 또는 센서와 주입 시스템 사이에서 양방향으로 정보 및/또는 전력을 전달하도록 설계된 전자기 메커니즘이다. 대안적으로, 제3 디바이스와 같은 중개물은 센서와 주입 시스템 사이의 교류를 가볍게 하거나 중재할 수 있다. 전달 메커니즘은 바람직하게는 커넥터 디바이스에 의해 가능하게 되는 무선 전자기 전송 또는 전자기 통신의 형태를 취한다.In another embodiment that is a closed loop embodiment, the elements are: 200 um to 2000 um, wherein the microneedle array analyte selective sensor is configured to selectively quantify the level of at least one analyte located within the dermal interstitium. It includes a plurality of microneedles having a vertical range of . The therapy delivery mechanism, i.e. the infusion system, preferably comprises the dermal interstitium, subcutaneous fat layer, circulatory system (venous, arterial, or capillary), preferably via a microneedle, macroneedle, subcutaneous needle, cannula, catheter, or oral delivery route; or a fluid delivery device configured to inject a therapeutic agent in solution into the muscular system. A therapeutic agent, ie, therapy, is a drug in solution, pharmacological, biological, or pharmaceutical. A coupled system that integrates a sensor and an infusion system (including visceral therapy) with a responsive treatment system uses both the sensor and infusion system to occupy physically distinct anatomical or physiological compartments to effect delivery of therapy. It is a body worn device that can be integrated. Alternatively, the body worn device integrates the sensor, infusion system, and therapy in a single enclosure. The control algorithm controls administration of the therapeutic agent by controlling the amount delivered, the duration of delivery, and/or the frequency of delivery, based on input from the user or from measurements recorded by the microneedle array analyte selective sensor. A software routine that employs one or more mathematical transformations to control. Said administration can include transient delivery, in which the therapy is delivered at a time, or basal delivery, in which the therapy is delivered over an extended period of time. The mathematical transformation may employ additional inputs provided by the user or automatically incorporated from elsewhere. A mechanical coupling mechanism is a mechanism designed to retain the sensor within the injection system housing or vice versa. Alternatively, the body worn device includes a third element (intermediate) configured to retain both the sensor and the injection system therein. The coupling mechanism preferably takes the form of an interference fit, a gap fit, or a transition fit. An information transfer mechanism is an electromagnetic mechanism designed to transfer information and/or power unidirectionally from a sensor to an injection system or in both directions between a sensor and an injection system. Alternatively, an intermediary, such as a third device, may moderate or mediate the interaction between the sensor and the injection system. The delivery mechanism preferably takes the form of wireless electromagnetic transmission or electromagnetic communication enabled by the connector device.

또 다른 실시예는 피분석물 선택적 센서의 제1 방법 실시예이다. 제1 단계에서, 사용자는 센서를 피부에 적용한다. 피분석물 선택적 센서는 각질층을 관통하여 살아있는 표피 또는 진피에 접근하고 피분석물 또는 복수의 피분석물의 존재를 선택적 방식으로 측정하도록 구성된다. 하나의 하위 실시예에서, 센서는 주입 시스템이 센서 상에 적절하게 맞춰지고, 필요하다면, 조합된 시스템의 적절한 동작을 위해 적절하게 전기적으로 연결하도록, 주입 시스템의 저부 상의 유사한 기하학적 형상과 정확히 일치하는 기하학적 특징부로 구성된다. Another embodiment is a first method embodiment of the analyte selective sensor. In a first step, the user applies the sensor to the skin. The analyte selective sensor is configured to penetrate the stratum corneum to access the living epidermis or dermis and to measure the presence of the analyte or a plurality of analytes in a selective manner. In one sub-embodiment, the sensor is configured to precisely match a similar geometry on the bottom of the injection system, such that the injection system fits properly on the sensor and, if necessary, electrically connects appropriately for proper operation of the combined system. It consists of geometric features.

다음 단계에서, 사용자는 주입 시스템을 피부에 적용하면서 동시에 주입 시스템을 기계적 커플링에 의해 센서에 커플링시킴으로써, 단일 신체 착용 디바이스를 형성한다. 요법 전달 트랜스듀서는 각질층을 관통하고, 각질층 아래의 생리학적 구획에 용액상 치료제 또는 치료제 집합체를 제어된 방식으로 전달하도록 구성되며, 위치시키는 것은 단일 신체 착용 디바이스를 형성하는 데 요법 전달 트랜스듀서와 피분석물 선택적 센서 사이의 기계적 유지를 필요로 한다.In a next step, the user applies the injection system to the skin while simultaneously coupling the injection system to the sensor by mechanical coupling, thereby forming a single body worn device. The therapy delivery transducer penetrates the stratum corneum and is configured to deliver in a controlled manner a solution phase therapeutic agent or a collection of therapeutic agents to a physiological compartment below the stratum corneum, wherein the positioning comprises the therapy delivery transducer and bloodstream to form a single body worn device. Requires mechanical retention between analyte selective sensors.

다음 단계에서, 센서와 주입 시스템 사이의 관련 정보 및/또는 전력의 전달이 일어난다. 센서 및/또는 주입 시스템에 관련된 정보를 전달하고/거나 전력을 전달하는 전자기 신호는 두 조건들 사이에서, 단방향 방식(센서로부터 주입 시스템으로/주입 시스템으로부터 센서로) 또는 양방향 방식(센서로부터 주입 시스템으로 그리고 주입 시스템으로부터 센서로)으로, 또는 중개물(센서로부터 중개물로 주입 시스템으로/주입 시스템으로부터 중개물로 센서로/센서로부터 중개물로 주입 시스템으로 그리고 주입 시스템으로부터 중개물로 센서로)을 통해 중계된다.In the next step, the transfer of relevant information and/or power between the sensor and the injection system takes place. Electromagnetic signals conveying information and/or power related to the sensor and/or injection system may be transmitted in a unidirectional (sensor to injection system/infusion system to sensor) or bidirectional manner (sensor to injection system) between two conditions. to and from the injection system to the sensor), or as an intermediary (sensor to vehicle to injection system/infusion system to medium to sensor/sensor to vehicle to injection system and from injection system to sensor) is relayed through

또 다른 실시예는 요법 전달 메커니즘 제1 방법 실시예이다. 제1 단계에서, 사용자는 주입 시스템을 피부에 적용한다. 요법 전달 메커니즘은 각질층을 관통하고, 각질층 아래의 생리학적 구획에 용액상 치료제 또는 치료제 집합체를 제어된 방식으로 전달하도록 구성된다.Another embodiment is a first method embodiment of a therapy delivery mechanism. In a first step, the user applies the injection system to the skin. The therapy delivery mechanism pierces the stratum corneum and is configured to deliver the therapeutic agent in solution or aggregate of therapeutic agents in a controlled manner to the physiological compartment below the stratum corneum.

다음으로, 사용자는 센서를 피부에 적용하면서 동시에 센서를 기계적 커플링에 의해 주입 시스템에 커플링시킴으로써, 단일 신체 착용 디바이스를 형성한다. 피분석물 선택적 센서는 각질층을 관통하여 살아있는 표피 또는 진피에 접근하고, 피분석물 또는 복수의 피분석물의 존재를 선택적 방식으로 측정하도록 구성되며, 위치시키는 것은 단일 신체 착용 디바이스를 형성하는 데 피분석물 선택적 센서와 요법 전달 메커니즘 사이의 기계적 유지를 필요로 한다. 진피는 바람직하게는 진피 사이질, 진피 사이질액, 유두 진피, 망상 진피, 또는 진피 모세관상을 포함한다. 피분석물 또는 복수의 피분석물은 바람직하게는 포도당, 유산염, 케톤체, 요산, 아스코르브산, 알코올, 글루타티온, 과산화수소, 대사물, 전해질, 이온, 약물, 약리학적, 생물학적, 또는 약제 중 적어도 하나를 포함한다.The user then applies the sensor to the skin while simultaneously coupling the sensor to the injection system by mechanical coupling, thereby forming a single body worn device. The analyte selective sensor is configured to penetrate the stratum corneum to access the living epidermis or dermis, and selectively measure the presence of the analyte or a plurality of analytes, wherein positioning the analyte to form a single body worn device. It requires mechanical retention between the water-selective sensor and the therapy delivery mechanism. The dermis preferably comprises dermal interstitium, dermal interstitial fluid, papillary dermis, reticular dermis, or dermal capillary phase. The analyte or the plurality of analytes preferably contains at least one of glucose, lactate, ketone body, uric acid, ascorbic acid, alcohol, glutathione, hydrogen peroxide, metabolite, electrolyte, ion, drug, pharmacological, biological, or pharmaceutical. include

다음으로, 센서와 주입 시스템 사이의 관련 정보의 전달이 일어난다. 센서 및/또는 주입 시스템에 관련된 정보를 전달하고/거나 전력을 전달하는 전자기 신호는 두 조건들 사이에서, 단방향 방식(센서로부터 주입 시스템으로/주입 시스템으로부터 센서로) 또는 양방향 방식(센서로부터 주입 시스템으로 그리고 주입 시스템으로부터 센서로)으로, 또는 중개물(센서로부터 중개물로 주입 시스템으로/주입 시스템으로부터 중개물로 센서로/센서로부터 중개물로 주입 시스템으로 그리고 주입 시스템으로부터 중개물로 센서로)을 통해 중계된다.Next, the transfer of relevant information between the sensor and the injection system takes place. Electromagnetic signals conveying information and/or power related to the sensor and/or injection system may be transmitted in a unidirectional (sensor to injection system/infusion system to sensor) or bidirectional manner (sensor to injection system) between two conditions. to and from the injection system to the sensor), or as an intermediary (sensor to vehicle to injection system/infusion system to medium to sensor/sensor to vehicle to injection system and from injection system to sensor) is relayed through

또 다른 실시예는 피분석물 선택적 센서와 요법 전달 메커니즘의 커플링 방법이다. 먼저, 센서는 기계적 커플링에 의해 주입 시스템과 체결된다. 이는 피부에 적용되도록 프라이밍된 단일 디바이스를 형성하기 위한 피분석물 선택적 센서와 요법 전달 메커니즘의 기계적 커플링이다. 선택 사항으로, 제3 요소는 피부에 적용하기 전에 피분석물 선택적 센서 및 요법 전달 메커니즘 양자를 유지하기 위해 채용된다.Another embodiment is a method of coupling an analyte selective sensor to a therapy delivery mechanism. First, the sensor is engaged with the injection system by means of a mechanical coupling. This is a mechanical coupling of an analyte selective sensor and a therapy delivery mechanism to form a single device primed for application to the skin. Optionally, a third element is employed to maintain both the analyte selective sensor and the therapy delivery mechanism prior to application to the skin.

다음으로, 사용자는 커플링된 센서 및 주입 시스템을 피부에 단일 디바이스로서 적용한다. 단일의 기계적으로 커플링된 디바이스를 포함하는 피분석물 선택적 센서 및 요법 전달 메커니즘 양자는 피부에 동시에 적용된다. 피분석물 선택적 센서는 각질층을 관통하여 살아있는 표피 또는 진피에 접근하고 피분석물 또는 복수의 피분석물의 존재를 선택적 방식으로 측정하도록 구성된다. 요법 전달 메커니즘은 각질층을 관통하고, 각질층 아래의 생리학적 구획에 용액상 치료제 또는 치료제 집합체를 제어된 방식으로 전달하도록 구성된다.Next, the user applies the coupled sensor and injection system to the skin as a single device. Both an analyte selective sensor and therapy delivery mechanism comprising a single mechanically coupled device are simultaneously applied to the skin. The analyte selective sensor is configured to penetrate the stratum corneum to access the living epidermis or dermis and to measure the presence of the analyte or a plurality of analytes in a selective manner. The therapy delivery mechanism pierces the stratum corneum and is configured to deliver the therapeutic agent in solution or aggregate of therapeutic agents in a controlled manner to the physiological compartment below the stratum corneum.

다음으로, 센서와 주입 시스템 사이의 관련 정보의 전달이 일어난다. 센서 및/또는 주입 시스템에 관련된 정보를 전달하고/거나 전력을 전달하는 전자기 신호는 두 조건들 사이에서, 단방향 방식(센서 → 주입 시스템/주입 시스템 → 센서) 또는 양방향 방식(센서 ←→ 주입 시스템)으로, 또는 중개물(센서 → 중개물 ←→ 주입 시스템/센서 중개물 ←→ 주입 시스템)을 통해 중계된다.Next, the transfer of relevant information between the sensor and the injection system takes place. Electromagnetic signals conveying information and/or power related to the sensor and/or the injection system may, between two conditions, be unidirectional (sensor → injection system/infusion system → sensor) or bidirectional (sensor ← → injection system) , or via an intermediary (sensor → intermediary ← → injection system/sensor intermediary ← → injection system).

본 발명의 입력들은 커플링 - 이는 주입 시스템 하우징 내에 센서를 유지하도록 또는 그 반대로 설계된 메커니즘임 - 이다. 대안적으로, 신체 착용 디바이스는 센서 및 주입 시스템 양자를 내부에 유지하도록 구성된 제3 요소를 포함한다. 커플링 메커니즘은 바람직하게는 억지 끼워맞춤, 간극 끼워맞춤, 또는 전이 끼워맞춤의 형태를 취한다. 본 발명의 출력들은 센서 및/또는 주입 시스템에 관련된 정보 및/또는 전력을 전달하는 전자기 신호가 두 조건들 사이에서, 단방향 방식(센서로부터 주입 시스템으로/주입 시스템으로부터 센서로) 또는 양방향 방식(센서로부터 주입 시스템으로 그리고 주입 시스템으로부터 센서로)으로, 또는 중개물(센서로부터 중개물로 주입 시스템으로/센서로부터 중개물로 주입 시스템으로 그리고 주입 시스템으로부터 중개물로 센서로)을 통해 중계되는 전달이다.The inputs of the present invention are couplings, which are mechanisms designed to retain the sensor within the injection system housing or vice versa. Alternatively, the body worn device includes a third element configured to retain both the sensor and the injection system therein. The coupling mechanism preferably takes the form of an interference fit, a gap fit, or a transition fit. The outputs of the present invention indicate that electromagnetic signals carrying information and/or power related to the sensor and/or injection system can be transmitted between two conditions, either in a unidirectional manner (sensor to injection system/infusion system to sensor) or in a bidirectional manner (sensor to injection system to sensor). It is a transfer relayed from to the infusion system and from the infusion system to the sensor), or via an intermediate (sensor to intermediate to infusion system/sensor to intermediate to infusion system and from infusion system to intermediate to sensor). .

센서는 바람직하게는 살아있는 표피 또는 진피 내에 위치된 적어도 하나의 피분석물의 수준을 선택적으로 정량화하도록 구성된, 200 gm 내지 2000 gm의 수직 범위를 갖는 복수의 마이크로니들을 포함한다. 도 3은 동전(dime)(301) 및 니들(305)과 관련된 마이크로니들 어레이 센서(325)를 도시한다.The sensor preferably comprises a plurality of microneedles having a vertical range of 200 gm to 2000 gm, configured to selectively quantify the level of at least one analyte located within the living epidermis or dermis. 3 shows a microneedle array sensor 325 associated with a dime 301 and a needle 305 .

도 4는 피하 조직(43) 내에서 동작하도록 구성된 요법 전달 디바이스(25), 및 진피(42) 내에서 그리고 표피(41)를 통해 동작하도록 구성된 피분석물 선택적 센서(20)의 도면(40)이다. 둘 다 공간적으로 근접하여 위치된다는 점에 유의해야 한다.4 is a diagram 40 of a therapy delivery device 25 configured to operate within the subcutaneous tissue 43 and an analyte selective sensor 20 configured to operate within the dermis 42 and through the epidermis 41 . am. It should be noted that both are located in close spatial proximity.

도 5a는 마이크로니들 어레이 기반 피분석물 선택적 센서(20)의 주입 세트(500)로의 통합을 도시한다. 도 5b, 도 6a 및 도 6b는 마이크로니들 어레이 기반 피분석물 선택적 센서(20)의 패치 펌프(525)로의 통합을 도시한다. 도 6c는 마이크로니들 어레이 기반 피분석물 선택적 센서(20) 및 마이크로니들(25)을 도시한다.5A shows the integration of a microneedle array based analyte selective sensor 20 into an injection set 500 . 5B, 6A and 6B illustrate the integration of microneedle array based analyte selective sensor 20 into patch pump 525. FIG. 6C shows a microneedle array-based analyte selective sensor 20 and microneedle 25 .

도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d 및 도 7e는 마이크로니들 어레이 및 여기 및 측정 회로(도시되지 않음)를 갖는 마이크로니들 기반 피분석물 선택적 센서(20)를 도시한다. 마이크로니들 피분석물 선택적 센서(20)는 바람직하게는 하우징 부재(125), 후방 플레이트, 내부 패드, 회로 보드 커버, 외부 패드, 및 접착 패드, 전방 패널, 마이크로니들(150), 및 내장 무선 트랜시버를 통해 외부 디바이스에 무선으로 전송되는 디지털 데이터로 생화학적 신호들을 변환하는 데 필요한 전자 회로부를 포함하는 인쇄 회로 보드를 포함한다. 전기화학 아날로그 프론트 엔드는 바람직하게는: Texas Instruments LMP91000 센서 AFE 시스템, 저전력 화학 감지 애플리케이션들을 위한 구성 가능한 AFE 퍼텐쇼스탯; 저전력 화학 감지 애플리케이션들을 위한 Texas Instruments LMP91200 구성 가능 AFE; 또는 Analog Devices ADuCM350 16-비트 정밀, Cortex-M3 및 접속성을 갖는 칩 상의 저전력 미터를 포함한다. 무선 트랜시버는 바람직하게는 BLUEGIGA BLE-113A BLUETOOTH 스마트 모듈, 또는 USB를 갖는 Texas Instruments CC2540 SimpleLink BLUETOOTH 스마트 무선 MCU이다. 마이크로니들(150)은 각질층을 관통하여 살아있는 표피 또는 진피에 접근한다. 마이크로니들 기반 피분석물 선택적 센서(20)는 또한 요법 전달 시스템과 마이크로니들 기반 피분석물 선택적 센서(20) 사이에서 전력 및/또는 정보를 전달하기 위한 다수의 전기 패드들(127)을 갖는다. 마이크로니들 기반 피분석물 선택적 센서(20)는 바람직하게는 두 개 내지 열 개의 패드들(127), 그리고 가장 바람직하게는 여섯 개의 패드들(127)을 갖는다.7A, 7B, 7C, 7D and 7E show a microneedle-based analyte selective sensor 20 having a microneedle array and excitation and measurement circuitry (not shown). The microneedle analyte selective sensor 20 preferably comprises a housing member 125, a back plate, an inner pad, a circuit board cover, an outer pad, and an adhesive pad, a front panel, a microneedle 150, and an embedded wireless transceiver. and a printed circuit board including electronic circuitry necessary for converting biochemical signals into digital data that is wirelessly transmitted to an external device through a printed circuit board. The electrochemical analog front end preferably comprises: a Texas Instruments LMP91000 sensor AFE system, a configurable AFE potentiostat for low power chemical sensing applications; Texas Instruments LMP91200 configurable AFE for low-power chemical sensing applications; or an Analog Devices ADuCM350 16-bit precision, Cortex-M3 and low-power on-chip meter with connectivity. The wireless transceiver is preferably a BLUEGIGA BLE-113A BLUETOOTH smart module, or a Texas Instruments CC2540 SimpleLink BLUETOOTH smart wireless MCU with USB. The microneedle 150 penetrates the stratum corneum to access the living epidermis or dermis. The microneedle-based analyte selective sensor 20 also has a plurality of electrical pads 127 for transferring power and/or information between the therapy delivery system and the microneedle-based analyte selective sensor 20 . The microneedle-based analyte selective sensor 20 preferably has two to ten pads 127 , and most preferably six pads 127 .

도 8a 내지 도 8c는 포트(802)를 갖는 내부 표면(805), 버튼(810), 마이크로니들 기반 피분석물 선택적 센서(20)와 커플링하기 위한 다수의 전기 패드들(827)을 갖는 공동(820)을 갖는 바디(801)를 갖는 요법 전달 시스템(800)을 도시한다. 도 8d는 마이크로니들 기반 피분석물 선택적 센서(20) 및 포트(802)에 부착되는 캐뉼라(803)와 커플링된 요법 전달 시스템(800)을 도시한다. 도 9a 및 도 9b는 니들(804)을 갖는 요법 전달 시스템(800)을 도시한다. 도 9c 및 도 9d는 포트(802)에 부착되는 캐뉼라(803)를 갖는 요법 전달 시스템(800)을 도시한다.8A-8C show an interior surface 805 having a port 802 , a button 810 , and a cavity having a plurality of electrical pads 827 for coupling with a microneedle based analyte selective sensor 20 . It shows a therapy delivery system 800 having a body 801 having a 820 . 8D shows a therapy delivery system 800 coupled with a microneedle-based analyte selective sensor 20 and a cannula 803 attached to a port 802 . 9A and 9B show a therapy delivery system 800 with a needle 804 . 9C and 9D show a therapy delivery system 800 having a cannula 803 attached to a port 802 .

도 10, 도 10a 및 도 10b는 피분석물 선택적 센서 및 요법 전달 시스템의 적용 프로세스를 도시하며, 이들 사이의 기계적 및 전자기적 커플링 동작을 예시한다. 도 10에서, 피분석물 선택적 센서의 착용자(215)의 피부에 대한 적용이 도시되어 있으며, 피분석물 선택적 센서(20)는 전자기 에너지(전력 및/또는 정보)의 전달을 위한 여섯 개의 전도성 전기 패드들(127)을 특징으로 한다. 도 10a에서, 요법 전달 시스템(800)의 피분석물 선택적 센서의 후방에 대한 적용이 도시되어 있다. 도 10b는 착용자(215)의 피부 상에 기계적으로 및 전자기적으로 커플링된 피분석물 선택적 센서(20) 및 요법 전달 시스템(800)이 도시되어 있다.10 , 10A and 10B show the process of application of an analyte selective sensor and therapy delivery system, illustrating the operation of mechanical and electromagnetic coupling therebetween. In FIG. 10 , the application of an analyte selective sensor to the skin of a wearer 215 is shown, wherein the analyte selective sensor 20 has six conductive electrical elements for the transfer of electromagnetic energy (power and/or information). It features pads 127 . In FIG. 10A , the application of the analyte selective sensor to the back of the therapy delivery system 800 is shown. 10B shows an analyte selective sensor 20 and therapy delivery system 800 mechanically and electromagnetically coupled on the skin of a wearer 215 .

도 11은 피분석물 선택적 센서(20)의 마이크로니들 어레이, 및 요법 전달 시스템(20)의 캐뉼라(803)와 기계적으로 및 전자기적으로 커플링된 피분석물 선택적 센서(20) 및 요법 전달 시스템(800)이 도시되어 있다.11 shows a microneedle array of analyte selective sensors 20 and an analyte selective sensor 20 and therapy delivery system mechanically and electromagnetically coupled with a cannula 803 of the therapy delivery system 20 . 800 is shown.

도 12는 피분석물 선택적 센서 및 주입 시스템을 단일 신체 착용 디바이스로 커플링시키기 위한 방법(1200)을 도시한다. 블록 1201에서, 피분석물 선택적 센서가 착용자의 피부 상에 위치된다. 피분석물 선택적 센서는 각질층을 관통하여 살아있는 표피 또는 진피에 접근하고 피분석물 또는 복수의 피분석물의 존재를 선택적 방식으로 측정하도록 구성된다. 블록 1202에서, 주입 시스템이 착용자의 피부 상에 위치된다. 주입 시스템은 각질층을 관통하고, 진피 아래의 생리학적 구획에 용액상 치료제 또는 치료제 집합체를 제어된 방식으로 전달하도록 구성된다. 블록 1203에서, 피분석물 선택적 센서가 주입 시스템에 커플링되어 단일 신체 착용 디바이스를 형성한다. 커플링은 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이의 기계적 유지를 필요로 한다. 블록 1204에서, 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이에서 전자기 에너지가 전달된다. 전달은 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이의 교류를 유발한다.12 depicts a method 1200 for coupling an analyte selective sensor and injection system into a single body worn device. At block 1201, an analyte selective sensor is placed on the wearer's skin. The analyte selective sensor is configured to penetrate the stratum corneum to access the living epidermis or dermis and to measure the presence of the analyte or a plurality of analytes in a selective manner. At block 1202, an injection system is placed on the wearer's skin. The infusion system pierces the stratum corneum and is configured to deliver in a controlled manner the solution phase therapeutic agent or therapeutic agent aggregate to the physiological compartment below the dermis. In block 1203, the analyte selective sensor is coupled to the injection system to form a single body worn device. Coupling requires mechanical retention between the analyte selective sensor and the injection system. At block 1204 , electromagnetic energy is transferred between the analyte selective sensor and the injection system. The transfer results in an exchange between the analyte selective sensor and the injection system.

도 13은 주입 시스템 및 피분석물 선택적 센서를 단일 신체 착용 디바이스로 커플링시키기 위한 방법(1300)을 도시한다. 블록 1301에서, 주입 시스템이 착용자의 피부 상에 위치된다. 주입 시스템은 각질층을 관통하고, 진피 아래의 생리학적 구획에 용액상 치료제 또는 치료제 집합체를 제어된 방식으로 전달하도록 구성된다. 블록 1302에서, 피분석물 선택적 센서가 착용자의 피부 상에 위치된다. 피분석물 선택적 센서는 각질층을 관통하여 살아있는 표피 또는 진피에 접근하고 피분석물 또는 복수의 피분석물의 존재를 선택적 방식으로 측정하도록 구성된다. 블록 1303에서, 피분석물 선택적 센서가 주입 시스템에 커플링되어 단일 신체 착용 디바이스를 형성한다. 커플링은 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이의 기계적 유지를 필요로 한다. 블록 1304에서, 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이에서 전자기 에너지가 전달된다. 전달은 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이의 교류를 유발한다.13 depicts a method 1300 for coupling an injection system and an analyte selective sensor into a single body worn device. At block 1301, an injection system is placed on the wearer's skin. The infusion system pierces the stratum corneum and is configured to deliver in a controlled manner the solution phase therapeutic agent or therapeutic agent aggregate to the physiological compartment below the dermis. At block 1302, an analyte selective sensor is placed on the wearer's skin. The analyte selective sensor is configured to penetrate the stratum corneum to access the living epidermis or dermis and to measure the presence of the analyte or a plurality of analytes in a selective manner. At block 1303 , the analyte selective sensor is coupled to the injection system to form a single body worn device. Coupling requires mechanical retention between the analyte selective sensor and the injection system. At block 1304 , electromagnetic energy is transferred between the analyte selective sensor and the injection system. The transfer results in an exchange between the analyte selective sensor and the injection system.

도 14는 피부 적용 전에, 피분석물 선택적 센서 및 주입 시스템의 커플링을 위한 방법(1400)에 대한 흐름도를 도시한다. 블록 1401에서, 기계적 유지 메커니즘이 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이를 체결하여 단일 신체 착용 디바이스를 형성한다. 블록 1402에서, 단일 신체 착용 디바이스가 착용자의 피부 상에 위치된다. 블록 1403에서, 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이에서 전자기 에너지가 전달된다.14 shows a flow diagram for a method 1400 for coupling an analyte selective sensor and an injection system prior to skin application. At block 1401 , a mechanical retention mechanism engages between the analyte selective sensor and the injection system to form a single body worn device. At block 1402, a single body worn device is placed on the wearer's skin. At block 1403, electromagnetic energy is transferred between the analyte selective sensor and the injection system.

도 15는 피부 적용 전에, 중개 장치에 의해 가능하게 되는, 피분석물 선택적 센서 및 주입 시스템 커플링을 위한 방법(1500)에 대한 흐름도를 도시한다. 블록 1501에서, 기계적 유지 메커니즘이 피분석물 선택적 센서 및 주입 시스템 양자와 중개 디바이스 사이를 체결하여 단일 신체 착용 디바이스를 형성한다. 블록 1502에서, 단일 신체 착용 디바이스가 착용자의 피부 상에 위치된다. 블록 1503에서, 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이에서 전자기 에너지가 전달된다.15 depicts a flow diagram for a method 1500 for analyte selective sensor and injection system coupling, enabled by an intermediary device, prior to skin application. At block 1501 , a mechanical retention mechanism engages between both the analyte selective sensor and the injection system and the intermediary device to form a single body worn device. At block 1502, a single body worn device is placed on the wearer's skin. At block 1503 , electromagnetic energy is transferred between the analyte selective sensor and the injection system.

도 16은 본 발명의 개루프 실시예의 방법(1600)에 대한 흐름도이다. 개루프 실시예를 수행하기 위한 방법(1600)은 마이크로니들 어레이 피분석물 선택적 센서가 진피 사이질액 내의 피분석물 또는 복수의 피분석물의 측정치를 기록하는 블록(1601)에서 시작한다. 살아있는 표피 또는 진피 내에서 분석물의 순환 수준은 센서에 의해 정량화된다. 다음으로, 블록 1602에서, 마이크로니들 어레이 피분석물 선택적 센서로부터의 측정치 또는 측정치들이 사용자에게 디스플레이된다. 사용자는 디스플레이 또는 인터페이스에서 피분석물 또는 복수의 피분석물의 순환 수준의 판독값을 받는다. 대안적으로, 사용자는 피분석물 또는 복수의 피분석물들의 순환 수준이 사전 정의된 기준 또는 값의 범위를 넘어 확장된다는 알림을 받는다. 다음으로, 블록 1603에서, 사용자가 필요한 경우, 치료제 또는 복수의 치료제 투여를 조절한다. 사용자는 센서에 의해 제공된 피분석물 또는 복수의 피분석물의 측정치를 기반으로 요법의 양, 기간 또는 주입 빈도를 조작한다. 다음으로, 블록 1604에서, 치료제 또는 복수의 치료제가 치료 전달 메커니즘에 의해 진피 사이질, 피하 지방층, 순환계(정맥, 동맥, 또는 모세관) 또는 근육계로 투여된다. 요법은 주입 서브 시스템을 통해 사용자에게 전달되고, 센서로부터의 측정치 또는 측정치들을 고려한 사용자의 투여량 결정을 기반으로 한다.16 is a flow diagram of a method 1600 of an open loop embodiment of the present invention. The method 1600 for performing an open loop embodiment begins at block 1601 in which a microneedle array analyte selective sensor records measurements of an analyte or a plurality of analytes in the dermal interstitial fluid. The circulating level of the analyte within the living epidermis or dermis is quantified by a sensor. Next, at block 1602, the measurement or measurements from the microneedle array analyte selective sensor are displayed to the user. The user receives a reading of the circulating level of the analyte or plurality of analytes on a display or interface. Alternatively, the user is notified that the circulating level of the analyte or plurality of analytes extends beyond a range of predefined criteria or values. Next, at block 1603, the user adjusts administration of the therapeutic agent or multiple therapeutic agents, if necessary. The user manipulates the amount, duration or frequency of infusion of therapy based on measurements of the analyte or plurality of analytes provided by the sensor. Next, at block 1604, a therapeutic agent or a plurality of therapeutic agents is administered to the dermal interstitium, subcutaneous fat layer, circulatory (venous, arterial, or capillary) or muscular system by a therapeutic delivery mechanism. The regimen is delivered to the user via the infusion subsystem and is based on the user's dosage determination taking into account or measurements from the sensor.

도 17은 본 발명의 폐루프 실시예의 방법(1700)에 대한 흐름도이다. 폐루프 실시예를 수행하기 위한 방법(1700)은 마이크로니들 어레이 피분석물 선택적 센서가 진피 사이질액 내의 피분석물 또는 복수의 피분석물의 측정치를 기록하는 블록(1701)에서 시작한다. 살아있는 표피 또는 진피 내에서 분석물의 순환 수준은 센서에 의해 정량화된다. 다음으로, 블록 1702에서, 마이크로 니들 어레이 피분석물 선택 센서로부터의 측정치 또는 측정치들이 제어 알고리즘으로 입력되며; 선택 사항적으로, 측정치 또는 측정치들이 사용자에게 디스플레이된다. 현재, 그리고 선택 사항으로서, 과거에 저장된 측정치는 알고리즘에의 입력값 또는 입력값들로서 사용된다. 대안적으로, 사용자는 또한, 디스플레이 또는 인터페이스에서 피분석물 또는 복수의 피분석물의 순환 수준의 판독값을 받는다. 대안적으로, 사용자는 피분석물 또는 복수의 피분석물들의 순환 수준이 사전 정의된 기준 또는 값의 범위를 넘어 확장된다는 알림을 받는다. 다음으로, 블록 1703에서, 제어 알고리즘이 필요한 경우, 프로그래밍된 수학적 변환에 기초하여 치료제 또는 복수의 치료제 투여를 조절한다. 알고리즘은 센서에 의해 제공된 피분석물 또는 복수의 피분석물의 측정치를 기반으로 요법의 양, 기간 또는 주입 빈도를 자율적으로 조작한다. 다음으로, 블록 1704에서, 치료제 또는 복수의 치료제가 치료 전달 메커니즘에 의해 진피 사이질, 피하 지방층, 순환계(정맥, 동맥, 또는 모세관), 근육계로 투여된다. 요법은 주입 서브 시스템을 통해 사용자에게 전달되고, 알고리즘의 출력값을 고려한 투여량 결정을 기반으로 한다.17 is a flow diagram of a method 1700 of a closed loop embodiment of the present invention. The method 1700 for performing a closed loop embodiment begins at block 1701 in which a microneedle array analyte selective sensor records measurements of an analyte or a plurality of analytes in the dermal interstitial fluid. The circulating level of the analyte within the living epidermis or dermis is quantified by a sensor. Next, at block 1702, the measurement or measurements from the microneedle array analyte selection sensor are input into the control algorithm; Optionally, the measurement or measurements are displayed to the user. Measurements stored now, and optionally in the past, are used as input or inputs to the algorithm. Alternatively, the user also receives a reading of the circulating level of the analyte or plurality of analytes on the display or interface. Alternatively, the user is notified that the circulating level of the analyte or plurality of analytes extends beyond a range of predefined criteria or values. Next, at block 1703, the control algorithm adjusts, if necessary, administration of the therapeutic agent or plurality of therapeutic agents based on the programmed mathematical transformation. The algorithm autonomously manipulates the amount, duration or frequency of infusion of therapy based on measurements of the analyte or plurality of analytes provided by the sensor. Next, at block 1704, a therapeutic agent or a plurality of therapeutic agents is administered to the dermal interstitium, subcutaneous fat layer, circulatory (venous, arterial, or capillary), muscular system by a therapeutic delivery mechanism. The regimen is delivered to the user via the infusion subsystem and is based on a dosage decision taking into account the output of the algorithm.

살아있는 표피 또는 진피 내에서 피분석물 또는 복수의 피분석물의 순환 수준의 입력값은, 특정 생리학적 또는 대사성 상태를 나타내는, 살아있는 표피 또는 진피에서의 내인성 또는 외인성 생화학적 작용제, 대사물, 약물, 약리학적, 생물학적, 또는 약제이다.An input of circulating levels of an analyte or a plurality of analytes in the living epidermis or dermis is an endogenous or exogenous biochemical agent, metabolite, drug, pharmacology in the living epidermis or dermis, indicative of a particular physiological or metabolic state. enemy, biological, or pharmaceutical.

출력은 순환계(정맥, 동맥 또는 모세혈관), 근육계 또는 경구 전달 루트로의 치료제 또는 복수의 치료제의 투여이다. 센서에 의해 제공된 측정치는 주입 서브 시스템에 의한 요법의 공개를 실시하는 데 사용된다. 개루프 구현예에서, 요법의 전달은 사용자에 의해 제어된다. 폐루프 구현예에서, 알고리즘은 요법의 투여, 기간 및 빈도를 제어하는 데 사용된다.The output is the administration of a therapeutic agent or multiple therapeutic agents to the circulatory system (venous, arterial or capillary), muscular, or oral routes of delivery. Measurements provided by the sensors are used to effect the release of therapy by the infusion subsystem. In an open loop embodiment, delivery of therapy is controlled by the user. In a closed loop embodiment, an algorithm is used to control the administration, duration and frequency of therapy.

도 18은 개루프 실시예 하에서의 입력들, 출력들, 및 주요 구성요소들을 도시한 블록/프로세스 흐름도(1800)이다. 블록 1801에서, 피분석물 또는 복수의 피분석물의 순환 수준이 진피 사이질 내에 있다. 블록 1802에서, 센서가 피분석물을 측정한다. 사용자(1803)는 필요한 경우, 치료제 또는 복수의 치료제 투여를 조절한다. 사용자(1803)는 센서에 의해 제공된 피분석물 또는 복수의 피분석물의 측정치를 기반으로 요법(1804)의 양, 기간 또는 주입 빈도를 조작한다. 블록 1805에서, 치료제 또는 복수의 치료제가 치료 전달 메커니즘에 의해 진피 사이질, 피하 지방층, 순환계(정맥, 동맥, 또는 모세관), 근육계로 투여된다. 요법은 바람직하게는 주입 서브 시스템을 통해 사용자에게 전달되고, 센서로부터의 측정치 또는 측정치들을 고려한 사용자의 투여량 결정을 기반으로 한다.18 is a block/process flow diagram 1800 illustrating inputs, outputs, and key components under an open loop embodiment. At block 1801 , the circulating level of the analyte or plurality of analytes is within the dermal interstitium. At block 1802, the sensor measures the analyte. User 1803 adjusts administration of a therapeutic agent or multiple therapeutic agents, if necessary. User 1803 manipulates the amount, duration, or infusion frequency of therapy 1804 based on measurements of the analyte or plurality of analytes provided by the sensor. At block 1805, a therapeutic agent or a plurality of therapeutic agents is administered to the dermal interstitium, subcutaneous fat layer, circulatory (venous, arterial, or capillary), muscular system by a therapeutic delivery mechanism. The regimen is preferably delivered to the user via the infusion subsystem and is based on the user's dosage determination taking into account or measurements from a sensor.

도 19는 폐루프 실시예 하에서의 입력들, 출력들, 및 주요 구성요소들을 도시한 블록/프로세스 흐름도(1900)이다. 블록 1901에서, 피분석물 또는 복수의 피분석물의 순환 수준이 진피 사이질 내에 있다. 블록 1902에서, 센서가 피분석물을 측정한다. 제어 알고리즘(1903)은 프로그래밍된 수학적 변환에 기초하여 치료제 또는 복수의 치료제 투여를 조절한다. 알고리즘은 센서에 의해 제공된 피분석물 또는 복수의 피분석물의 측정치를 기반으로 요법(1904)의 양, 기간 또는 주입 빈도를 자율적으로 조작한다. 다음으로, 블록 1905에서, 치료제 또는 복수의 치료제가 치료 전달 메커니즘에 의해 피하 지방층, 순환계(정맥, 동맥, 또는 모세관), 근육계 또는 경구 전달 루트로 투여된다. 요법은 주입 서브 시스템을 통해 사용자에게 전달되고, 알고리즘의 출력값을 고려한 투여량 결정을 기반으로 한다.19 is a block/process flow diagram 1900 illustrating inputs, outputs, and key components under a closed loop embodiment. At block 1901 , the circulating level of the analyte or plurality of analytes is within the dermal interstitium. At block 1902, the sensor measures the analyte. The control algorithm 1903 adjusts the administration of the therapeutic agent or plurality of therapeutic agents based on the programmed mathematical transformations. The algorithm autonomously manipulates the amount, duration, or infusion frequency of therapy 1904 based on measurements of the analyte or plurality of analytes provided by the sensor. Next, at block 1905, the therapeutic agent or plurality of therapeutic agents is administered by a therapeutic delivery mechanism to the subcutaneous fat layer, the circulatory system (venous, arterial, or capillary), the muscular system, or the oral delivery route. The regimen is delivered to the user via the infusion subsystem and is based on a dosage decision taking into account the output of the algorithm.

도 20 및 도 21은 주입 시스템(800') 및 피분석물 선택적 센서(20')와 단일 신체 착용 디바이스(2000)로 통합되는 중개 디바이스(2010)를 갖는 대안적인 대안예를 도시한다. 중개 디바이스(2010)는 주입 시스템(800')과의 탈착 가능한 통합을 위한 구획(2025), 피분석물 선택적 센서(20')와의 탈착 가능한 통합을 위한 구획(2020), CPU(2040), 메모리(2045), 트랜시버(2050), 인터페이스(2055), 및 통신/연결 라인(2030)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 사용자는 바람직하게는 착용자의 신체에 적용하기 전에, 중개 디바이스(2010)에 의해 피분석물 선택적 센서(20') 및 주입 시스템(요법 전달 메커니즘)(800')을 기계적으로 커플링시킨다. 중개 디바이스(2010)는 피분석물 센서(20') 및 주입 시스템(800')을 서로에 대해 고정된 위치에 유지하여, 단일의 신체 착용 반응성 치료 시스템(2000)을 형성한다. 단일 신체 착용 디바이스(2000)는 또한 바람직하게는 피부 패치, 진피 패치, 접착 패치, 주입 세트, 패치 펌프, 반응성 치료 시스템, 또는 자동화된 요법 전달 시스템을 포함한다. 대안적인 실시예들에서, 연결 라인(2030)은 존재하지 않고, 주입 시스템(800')과 피분석물 선택적 센서(20') 사이의 통신은 무선이다. 가장 바람직한 실시예에서, 중개 디바이스(2010)는 바람직하게는 2 센티미터(cm) 내지 13 cm 범위의 길이, 1 cm 내지 8 cm 범위의 폭, 및 1 cm 내지 8 cm 범위의 높이를 갖는다. 피분석물 선택적 센서(20')는 바람직하게는 1 cm 내지 5 cm 범위의 직경 및 0.1 cm 내지 3 cm 범위의 두께를 갖는다. 주입 시스템은 바람직하게는 2 센티미터(cm) 내지 12cm 범위의 길이, 1 cm 내지 7cm 범위의 폭, 및 1 cm 내지 7cm 범위의 높이를 갖는다.20 and 21 show an alternative alternative having an injection system 800 ′ and an intermediary device 2010 integrated into a single body worn device 2000 with the analyte selective sensor 20 ′. Intermediary device 2010 includes compartment 2025 for detachable integration with injection system 800', compartment 2020 for detachable integration with analyte selective sensor 20', CPU 2040, memory 2045 , a transceiver 2050 , an interface 2055 , and a communication/connection line 2030 . In this embodiment, the user mechanically couples the analyte selective sensor 20' and the infusion system (therapy delivery mechanism) 800' by means of an intermediary device 2010, preferably prior to application to the body of the wearer. ring it The intermediary device 2010 holds the analyte sensor 20 ′ and the injection system 800 ′ in a fixed position relative to each other, forming a single body worn responsive treatment system 2000 . The single body worn device 2000 also preferably includes a skin patch, a dermal patch, an adhesive patch, an infusion set, a patch pump, a reactive treatment system, or an automated therapy delivery system. In alternative embodiments, the connection line 2030 is not present and the communication between the injection system 800 ′ and the analyte selective sensor 20 ′ is wireless. In a most preferred embodiment, the intermediary device 2010 preferably has a length ranging from 2 centimeters (cm) to 13 cm, a width ranging from 1 cm to 8 cm, and a height ranging from 1 cm to 8 cm. The analyte selective sensor 20' preferably has a diameter in the range of 1 cm to 5 cm and a thickness in the range of 0.1 cm to 3 cm. The injection system preferably has a length ranging from 2 centimeters (cm) to 12 cm, a width ranging from 1 cm to 7 cm, and a height ranging from 1 cm to 7 cm.

도 22는 주입 시스템을 리세스(2025)에 유지하고 피분석물 선택적 센서를 리세스(2020)에 유지하여 단일 신체 착용 디바이스를 형성하기 위한 쉘로서 중개 디바이스(2010)를 갖는 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 중개 디바이스는 바람직하게는 플라스틱으로 형성되고 전기적 구성요소를 포함하지 않는다. 리세스들(2025 및 2020)은 다양한 형상들의 센서들 및 주입 시스템들을 유지하도록 형상화될 수 있다.22 shows an embodiment having an intermediary device 2010 as a shell for retaining the injection system in recess 2025 and for retaining analyte selective sensor in recess 2020 to form a single body worn device. . In this embodiment, the intermediary device is preferably formed of plastic and contains no electrical components. Recesses 2025 and 2020 may be shaped to hold various shapes of sensors and implant systems.

Claims (20)

피분석물 선택적 센서 및 주입 시스템을 단일 신체 착용 디바이스로 커플링시키기 위한 방법으로서, 상기 방법은: 착용자의 피부 상에 상기 피분석물 선택적 센서를 위치시키는 단계 - 상기 피분석물 선택적 센서는 각질층을 관통하여 살아있는 표피 또는 진피에 접근하고, 피분석물 또는 복수의 피분석물의 존재를 선택적 방식으로 측정하도록 구성됨 -; 착용자의 피부 상에 상기 주입 시스템을 위치시키는 단계 - 상기 주입 시스템은 각질층을 관통하고, 진피 아래의 생리학적 구획에 용액상 치료제 또는 치료제 집합체를 전달하도록 구성되며, 상기 위치시키는 단계는 단일 신체 착용 디바이스를 형성하는 데 상기 주입 시스템과 상기 피분석물 선택적 센서 사이의 기계적 유지를 필요로 함 -; 및 상기 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이에서 전자기 에너지를 전달하여 상기 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이의 교류를 유발하는 단계를 포함하는, 방법.A method for coupling an analyte selective sensor and an injection system into a single body worn device, the method comprising: positioning the analyte selective sensor on the skin of a wearer, the analyte selective sensor touching the stratum corneum configured to penetrate through to access the living epidermis or dermis and to measure the presence of an analyte or a plurality of analytes in a selective manner; positioning the infusion system on the skin of the wearer, the infusion system penetrating the stratum corneum and configured to deliver a therapeutic agent in solution or an assembly of therapeutic agents to a physiological compartment below the dermis, wherein the positioning comprises a single body worn device requires mechanical retention between the injection system and the analyte selective sensor to form a; and transferring electromagnetic energy between the analyte selective sensor and the injection system to cause an alternating current between the analyte selective sensor and the injection system. 제1항에 있어서, 상기 피분석물 선택적 센서는 착용자의 상기 피부 상에 상기 주입 시스템을 위치시키는 동안 상기 주입 시스템의 저부 상의 대응하는 구조와 기계적으로 커플링하도록 구성된 기하학적 특징부를 포함함으로써, 상기 주입 시스템이 상기 착용자의 상기 피부에 이미 적용된 상기 피분석물 선택적 센서의 상부 표면 상에 적절한 공간적 배향으로 배치될 수 있게 하는 것인, 방법.The injection system of claim 1 , wherein the analyte selective sensor comprises a geometrical feature configured to mechanically couple with a corresponding structure on a bottom of the injection system during positioning of the injection system on the skin of a wearer. and enable the system to be placed in a suitable spatial orientation on the upper surface of the analyte selective sensor already applied to the skin of the wearer. 제1항에 있어서, 상기 피분석물 선택적 센서는 먼저 상기 착용자의 상기 피부 상에 위치되는 것인, 방법.The method of claim 1 , wherein the analyte selective sensor is first placed on the skin of the wearer. 제1항에 있어서, 상기 피분석물 선택적 센서는 전기화학 센서, 화학 센서, 전기 센서, 전위차 측정 센서, 전류 측정 센서, 전압 측정 센서, 검류기 측정 센서, 임피던스 측정 센서, 전도도 측정 센서, 또는 바이오센서인 것인, 방법.The method of claim 1, wherein the analyte selective sensor is an electrochemical sensor, a chemical sensor, an electrical sensor, a potentiometric sensor, a current measuring sensor, a voltage measuring sensor, a galvanometer measuring sensor, an impedance measuring sensor, a conductivity measuring sensor, or a biometric sensor. a sensor. 제1항에 있어서, 상기 주입 시스템은 마이크로니들, 마이크로니들 어레이, 매크로니들, 피하 니들, 캐뉼라, 카테터, 또는 경구 전달 루트를 통해 주입할 수 있도록 구성된 유체 전달 장치를 포함하는 것인, 방법.The method of claim 1 , wherein the infusion system comprises a fluid delivery device configured for infusion via a microneedle, microneedle array, macroneedle, subcutaneous needle, cannula, catheter, or oral delivery route. 제1항에 있어서, 상기 단일 신체 착용 디바이스는 피부 패치, 진피 패치, 접착 패치, 주입 세트, 패치 펌프, 반응성 치료 시스템, 또는 자동화된 치료 전달 시스템을 포함하는 것인, 방법.The method of claim 1 , wherein the single body worn device comprises a skin patch, a dermal patch, an adhesive patch, an infusion set, a patch pump, a reactive treatment system, or an automated treatment delivery system. 제1항에 있어서, 상기 피분석물 또는 복수의 피분석물은 포도당, 유산염, 케톤체, 요산, 아스코르브산, 알코올, 글루타티온, 과산화수소, 대사물, 전해질, 이온, 약물, 약리학적, 생물학적, 또는 약제 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 방법.The method according to claim 1, wherein the analyte or the plurality of analytes is glucose, lactate, ketone body, uric acid, ascorbic acid, alcohol, glutathione, hydrogen peroxide, metabolite, electrolyte, ion, drug, pharmacological, biological, or pharmaceutical A method comprising at least one of 제1항에 있어서, 상기 전자기 에너지의 전달은 정보 및 에너지 중 적어도 하나를 전달하기 위한 것인, 방법.The method of claim 1 , wherein the transfer of electromagnetic energy is for transferring at least one of information and energy. 제1항에 있어서, 상기 전자기 에너지의 전달은 전도성 요소들을 특징으로 하는 전기 커넥터에 의해 또는 무선 전송에 의해 이루어지는 것인, 방법.The method of claim 1 , wherein the transmission of electromagnetic energy is by means of an electrical connector featuring conductive elements or by wireless transmission. 각질층을 관통하여 살아있는 표피 또는 진피에 접근하고 피분석물 또는 복수의 피분석물의 존재를 선택적 방식으로 측정하도록 구성된 피분석물 선택적 센서 및 각질층을 관통하고, 진피 아래의 생리학적 구획에 용액상 치료제 또는 치료제 집합체를 제어된 방식으로 전달하도록 구성된 주입 시스템을 커플링시키기 위한 방법으로서, 상기 방법은: 상기 피분석물 선택적 센서와 상기 주입 시스템 사이에 기계적 유지 메커니즘을 체결하여 단일 디바이스를 형성하는 단계; 상기 단일 디바이스를 착용자의 피부 상에 위치시키는 단계; 및 상기 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이에서 전자기 에너지를 전달하여 상기 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이의 교류를 유발하는 단계를 포함하는, 방법.an analyte selective sensor configured to penetrate the stratum corneum to access the living epidermis or dermis and to selectively measure the presence of an analyte or a plurality of analytes; A method for coupling an infusion system configured to deliver an aggregate of therapeutic agents in a controlled manner, the method comprising: engaging a mechanical retention mechanism between the analyte selective sensor and the infusion system to form a single device; positioning the single device on the wearer's skin; and transferring electromagnetic energy between the analyte selective sensor and the injection system to cause an alternating current between the analyte selective sensor and the injection system. 제10항에 있어서, 상기 피분석물 선택적 센서는 전기화학 센서, 화학 센서, 전기 센서, 전위차 측정 센서, 전류 측정 센서, 전압 측정 센서, 검류기 측정 센서, 임피던스 측정 센서, 전도도 측정 센서, 또는 바이오센서인 것인, 방법.11. The method of claim 10, wherein the analyte selective sensor is an electrochemical sensor, a chemical sensor, an electrical sensor, a potentiometric sensor, a current measuring sensor, a voltage measuring sensor, a galvanometer measuring sensor, an impedance measuring sensor, a conductivity measuring sensor, or a biometric sensor. a sensor. 제10항에 있어서, 상기 피분석물 또는 복수의 피분석물은 포도당, 유산염, 케톤체, 요산, 아스코르브산, 알코올, 글루타티온, 과산화수소, 대사물, 전해질, 이온, 약물, 약리학적, 생물학적, 또는 약제 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 방법.The method according to claim 10, wherein the analyte or the plurality of analytes is glucose, lactate, ketone body, uric acid, ascorbic acid, alcohol, glutathione, hydrogen peroxide, metabolite, electrolyte, ion, drug, pharmacological, biological, or pharmaceutical A method comprising at least one of 제10항에 있어서, 상기 주입 시스템은 마이크로니들, 마이크로니들 어레이, 매크로니들, 피하 니들, 캐뉼라, 카테터, 또는 경구 전달 루트를 통해 주입할 수 있도록 구성된 유체 전달 장치를 포함하는 것인, 방법.The method of claim 10 , wherein the infusion system comprises a fluid delivery device configured for infusion via a microneedle, microneedle array, macroneedle, subcutaneous needle, cannula, catheter, or oral route of delivery. 제10항에 있어서, 상기 단일 디바이스는 피부 패치, 진피 패치, 접착 패치, 주입 세트, 패치 펌프, 반응성 치료 시스템, 또는 자동화된 치료 전달 시스템을 포함하는 것인, 방법.The method of claim 10 , wherein the single device comprises a skin patch, a dermal patch, an adhesive patch, an infusion set, a patch pump, a reactive treatment system, or an automated treatment delivery system. 제10항에 있어서, 상기 전자기 에너지의 전달은 정보 및 에너지 중 적어도 하나를 전달하기 위한 것인, 방법.The method of claim 10 , wherein the transfer of electromagnetic energy is for transferring at least one of information and energy. 제10항에 있어서, 상기 전자기 에너지의 전달은 전도성 요소들을 특징으로 하는 전기 커넥터에 의해 또는 무선 전송에 의해 이루어지는 것인, 방법.The method according to claim 10 , wherein the transmission of electromagnetic energy is by means of an electrical connector featuring conductive elements or by wireless transmission. 각질층을 관통하여 살아있는 표피 또는 진피에 접근하고 피분석물 또는 복수의 피분석물의 존재를 선택적 방식으로 측정하도록 구성된 피분석물 선택적 센서 및 각질층을 관통하고, 진피 아래의 생리학적 구획에 용액상 치료제 또는 치료제 집합체를 제어된 방식으로 전달하도록 구성된 주입 시스템을 커플링시키기 위한 방법으로서, 상기 방법은: 상기 피분석물 선택적 센서 및 상기 주입 시스템과 중개 장치 사이에 기계적 유지 메커니즘을 체결하여 단일 디바이스를 형성하는 단계; 상기 단일 디바이스를 착용자의 피부 상에 위치시키는 단계; 및 상기 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이에서 전자기 에너지를 전달하여 상기 피분석물 선택적 센서와 주입 시스템 사이의 교류를 유발하는 단계를 포함하는, 방법.an analyte selective sensor configured to penetrate the stratum corneum to access the living epidermis or dermis and to selectively measure the presence of an analyte or a plurality of analytes; A method for coupling an infusion system configured to deliver an aggregate of therapeutic agents in a controlled manner, the method comprising: engaging a mechanical retention mechanism between the analyte selective sensor and the infusion system and an intermediary device to form a single device; step; positioning the single device on the wearer's skin; and transferring electromagnetic energy between the analyte selective sensor and the injection system to cause an alternating current between the analyte selective sensor and the injection system. 제17항에 있어서, 상기 피분석물 선택적 센서는 마이크로니들 또는 마이크로니들 어레이인 것인, 방법.The method of claim 17 , wherein the analyte selective sensor is a microneedle or a microneedle array. 제17항에 있어서, 상기 피분석물 또는 복수의 피분석물은 포도당, 유산염, 케톤체, 요산, 아스코르브산, 알코올, 글루타티온, 과산화수소, 대사물, 전해질, 이온, 약물, 약리학적, 생물학적, 또는 약제 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 방법.The method according to claim 17, wherein the analyte or the plurality of analytes is glucose, lactate, ketone body, uric acid, ascorbic acid, alcohol, glutathione, hydrogen peroxide, metabolite, electrolyte, ion, drug, pharmacological, biological, or pharmaceutical A method comprising at least one of 제17항에 있어서, 상기 주입 시스템은 마이크로니들, 마이크로니들 어레이, 매크로니들, 피하 니들, 캐뉼라, 카테터, 또는 경구 전달 루트를 통해 주입할 수 있도록 구성된 유체 전달 장치를 포함하는 것인, 방법.18. The method of claim 17, wherein the infusion system comprises a fluid delivery device configured for infusion via a microneedle, microneedle array, macroneedle, subcutaneous needle, cannula, catheter, or oral route of delivery.
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