TW201141440A - Two-wrist data gathering system - Google Patents

Description

201141440 六、發明說明： 【相關申請案】 依據35 U.S.C. §119 ’本申請書聲明優先於2〇1〇年2 月1曰提出的美國申請書序號61/300,435 (標題 為’，Two-wrist data-gathering system”），以及 2010 年 8 月 31日提出的美國申請書編號61/378,878 (標題為” Data Gathering System”）。上述各文獻皆予全部納為參考資料。 【發明所屬之技術領域】 包含具有通訊裝置的藥丸(如導電通訊裝置等)及包括 一接收器(例如適用於病人皮膚的貼布）的系統。 【先前技術】 要知道病人是否已經服用他或她的藥物並不容易。 本發明的專利權人近年來對偵測攝入藥物(如藥丸)的 方法給予非常的關注。經過努力，本發明的專利權人設計 了包括包含具有通訊裝置的藥丸(如導電通訊裝置等)及包 接收H(例如翻於病人皮膚的貼布)的系統，因此當 藥丸達到胃部時’胃酸(gastric acid)啟動傳達電流信號的裝 置。貼布接收電流信號因而偵測到攝入藥丸。接下來，貼 布可以將此事件傳遞至其他設備及系統。例如，貼片可能 曰使用li牙協/^將事件消息傳送至行動電話’其可以依序 將事=傳遞至其他設備。一般的貼片位置為腹部。 冨本&月的專利權人在其系統中用這樣的方法使用貼 201141440 片已經有很好的結果，但貼片有時候沒有很方便。貼片可 能不是很舒服。由於貼片黏附的皮膚是彎曲的，因此必需 要可以靈活使用。在設置於腹部的貼片上提供大的人機介 面(man-machine interface，MMI)並不容易。要將鍵盤及顯示 器設置於黏附至腹部的平面上是不太可行的。 腹部貼片具有一電源，通常是電池或電化電池 (electrochemical cell)(此處為了方便參考，我們使用”電池” 來指多電池或單電池）。電池只有有限的使用壽命，主要是 由電池的容1及貼片的能量平衡(energy budget)來定義。當 電池耗盡，該貼片需要停止服務並且需要投入使用不同的 貼片。這也可能造成不方便。當藥丸被觸發時會發出訊號、 傳送通訊等等。在以下美國專利公開詳細說明藥丸及通訊 的例子： 美國專利公開號 公開曰 發明名摇 20080284599 11/20/08 "" 一 製樂資訊系統 20080306359 12/11/08 利用病人身體中近場無線通 訊資訊的醫療診斷及治療平 台 20090082645 03/26/09 具有虛擬耦極信號放大的體 内裝置 20090227204 09/10/09 製樂資訊系統 20100022836 01/28/10 具有多方向發射器的體内裝 -一 1 201141440 20100081894 ….〜----- 04/01/10 20100312188 12/09/10 有部分電源的通訊系統 製藥資訊系統 每個皆作為本發明的參考文件 ==測試從這些藥丸達到可靠:通訊偵 鑑於先前技術無法達到這樣可靠的偵測，在 t質、人體生理及㈣科學中的很多方面的結合使得難= 達成這些結果。 難Μ -般來說’魏㈣_射是*—耦極(dip卿發射並 且由耗極制及接收，且傳統模式會假設訊號強度隨著 距離的增純-時減小，該比轉決於介#(此處為人體 組織（human tissue))的介電常數(permittivity)盘磁導率 (penneabmty)。因此，在此一般領域中的許多研究者假設 接收者(如貼片）必須盡可能的接近發射器（即接近胃部）。 期望可以找到某種方式來摘測藥丸發射器的觸發，這 將會避免關於則述貼片的種種不便，但同時利用貼片達到 可罪的偵測。也期望可以可靠且精確地完成其他的生理測 量而不會對病人造成過度的不適或不便。 【發明内容】 從胃部大量移動的位置實現感測是非常直覺的，一般 來說有人可能會認為接收器必須盡可能的接近發射器。然 而，這正是這裡所說明的。配合的感測器電路設置於病人 的雙腕。一旦忘記此配置之直覺的本質，其他潛在的好處 201141440 變得隨手可得，例如可以提供人機介面。如此一來可以減 少或消除腹部貼片潛在的不適與不便。並且可以取得 的電源。 ~ 【實施方式】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式， 細說明如下： ° 第1圖顯示配戴有手錶1()2及手鍊103的病人1〇1。 手錶血位於右手腕105而手鍊103位於左手腕106。必 須暸解的是H右置是很隨意的，在不脫離本發明的 情況下任何人皆可以交換手錶與手鍊的位置。其中一個主 要目標是當胃液觸發來自藥i 1()4的發射訊號或通訊時摘 測之。 必須瞭解的是，在本發明實施例中說明的當胃液觸發 藥丸時，可以有其他的變化，例如當藥丸達到小腸時才會 被觸發。也可以設計一種階段式的方法，通過腸胃系統 (gastro-mtestinal system)在進程的第-點觸發第一信號，並 且在進程的第二點觸發第二信號。 第2圖顯示具有鬆緊帶203的手錶1〇2。鬆緊帶有助 於保持電極2〇2與病人皮膚的緊密接觸。圖中顯示了顯示 益2〇4(如LCD)及按2〇5。以這種方法提供人機介面 (man-machine interface，MMI)。必須瞭解的是，MMI 不需 要受限於這裡賴示的。可以提供MMI的其他元件，例如 6 201141440 壓電式蜂鳴器(piezo beeper)或其他聲音來源。可以使用觸 控式螢幕或人工輸入裝置(human input device，HID)。LCD 及按鈕僅為本發明的實施例。 儘管本發明實施例是說明有關彈性腕帶，也可以使用 例如Speidel twist-o-flex®錶帶的其他方法來保持每個皮 膚電極與皮膚的緊密接觸。 第3圖顯示具有鬆緊帶203的手鍊1〇3。鬆緊帶保持 電極302與病人皮膚的緊密接觸。 在此實施例的配置中，電極202、302將被描述為與皮 膚緊密（導電)接觸的電極。也可以是與皮膚電容耦合的電 極202、302,即與之間的一些介質(如塑膠薄膜)電容耦合。 也可以是沒有彈性但具有固定周長的腕帶203之配置，允 許電極202、302與皮膚有一間隔，有時之間具有一空隙或 部分空隙。 第4圖顯示手錶1〇2的橫截面圖，電極202與手腕1〇5 及晶片401緊密並列。晶片401與皮膚電極202及第二電 極402通訊耦接，較佳為金屬連接。第二電極402與空氣 接觸’並且作為皮膚電極202的平衡器(counterpoise)。絕 緣罩(nonconductive casing) 403提供兩電極之間的結構。第 5圖顯示手鍊103的橫截面圖，電極3〇2與手腕1〇6緊密 並列，晶片501與皮膚電極302與第二電極502通訊耦接。 手鍊電極連同外殼或罩殼503的功能類似手錶中的對應 物。 第6圖顯示手錶晶片401的功能方塊圖。圖中可以看 201141440 出刖述的電極202、402與收發器604通訊搞接。電池603 與電源電路(power circuitry) 604提供電力至收發器6〇5與 控制器606。控制器606控制收發器605並且提供， 如LCD 204與按紐205，且選擇性的提供其他的MMI，如 壓電式蜂鳴器(piezo beeper)或其他聲音發射器。LCD 204 是由多線匯流排607所控制。 有趣的是，一項看似古板的技術（自動上發條的機械錶 (self-winding mechanical watch))在這裡提供可能的好處。如 第6圖所示’鐘擺(pendulum)^有機會像人類用戶環繞般 的環繞。鐘擺中的強永久磁鐵誘導繞線602中的電流。這 允許電池為由電源電路居中的充電電池或是超級電容器 (ultracapacitor)。藍牙或其他協定系統6〇7可與外部設備進 行通訊’如行動電話或個人電腦。 一第7圖顯示手鍊晶片501的功能方塊圖。圖中顯示的 元件與第6圖中的元件有密切的對應。 本發明實施例將說明系統的曰常功能(藥丸、手鍊、手 錶以及其他配備，如行動電話）。 二主要目標在於偵測手鍊103及手錶102處來自藥丸的 仏號。為此，手鍊可以在相對於平衡器5〇2的皮膚電極川2 處執行近乎連續的㈣錢制。此侧為類比轉數位 (A-to-D，analog-to-digital)轉換(例如透過 ADC，未圖示）， 解析度較佳為大於16位元，測量的信雜^轉遞且較佳 ，壓縮資料)是透過無線連結傳遞至手錶102。手錶同樣執 仃在相對於平衡器搬的皮膚電極2〇2處執行近乎連續的 8 201141440 即時信號_。此偵測為類比轉數位轉換 大於16位元。來自兩個感測器( ς接 則貞測感魏的錢，如來自藥丸_發時^並且了 在軏佳的配i中’所有的雜訊將會是共模 (commoiwruxie)且感魏的信驗會是在㈣手臂所量測 的差動信號。 如上述i覺地將感測器移動至想像中遠離藥丸1〇4 的位置。-旦接受此移動之直覺的本質，許多在先前技術 配置中不可用之其他有趣的功能變的可用，如腹部貼片。 加州大學聖地牙哥分校的Th〇mas J Sumvan，Stephen R. Deiss與Gert Gauwenberghs在2007年的生物醫學電路 及系統研s寸會(BIOCAS 2007)發表2007年11月在IEEE期 刊第154-157頁標題為”一種低雜訊、非接觸式的EEG/ECG 感測器”的論文中（數位物件識別號1〇11〇9/BI〇CAS. 2007.4463332)有时論到適用於這種感測的技術，在此作為 本發明的參考文件。 在PCT公開號WO 2009/055733標題為”流體傳輸埠資 ”訊系統(Fluid Transfer Port Information System)，，以及相同 標題的美國公開申請US 2009-0112178 A1中討論來自遠離 身體的感測物，同樣在此作為本發明的參考文件。在2009 年3月13日提出的美國專利申請第61Λ60,265號標題為” 容量感測裝置、系統及方法”中討論感測血容量(bl〇〇d volume)，在此作為本發明的參考文件。在2009年9月8 201141440 曰提出的美國專利申請第61/24〇,571號標題為”身體相關 裝置”中討論其他的相關技術，在此作為本發明的參考文 件。 如上述之一項潛在的好處，手腕的移動允許提供可行 的人機介面(MMI)。手腕往往超過腹部的移動，使得自動 上發條的功能更可能實現其目的。 然而，一旦手鍊及手錶的刺激/感測平台皆可用，則會 呈現更微妙且感興趣的功能。 可以量測心臟的功能，基本上是兩個電極的心 (EKG)。 兩點之一者(如手鍊)可以以某些頻率傳送能量，其通 過身體傳遞帶有-些4測延遲以及—些量測吸 阻抗的能量至其他點(在此實施例中是手錶）。兩點之一者 (如手鍊)可個取不同_率傳送能量，其通過身體傳遞 帶有非等效#啦遲以及非#效制吸收率或量測阻抗的 能量，其他點(在此實施例中是手錶）。這種身體探測相當 於光譜，並且允許量測身體質量，如身體^目對於其他組 織材料的液體量 料财法可以間制得血容量。一般 來說很少會即時4壯容量，除非在量咖間肖大型且^ 定的量職備使病人_砰。_方法鱗 即使當病人在走動的時候。 量 运些量測方法允許即時量測心臟的的心輸出量或心搏 必須瞭解的是，電極2〇2、3G2(手鍊及手錶)所收集分 201141440 析資料中最重要的-個部份為量 可能會認為在手鍊及手針皆 有人 個時鐘是非常緊密的同步。 確的時鐘， 但實際上可以允許兩個時鐘為不那 且可以相對於彼此逐漸變化的時鐘 貝（且低耗電） (例如同步侧越脈衝_)允許接自、鍊 號，這將被理解為滿足手錶的時間值。這時間仏 且校正-辦鐘械於其他時鐘的逐漸變化。11以偵測 手錶及手鍊可以是時尚的。他們不 ;錶=病人可能會喜歡配戴易於一 在兩個感測位置的類比轉數位轉換可能是18位元，但 也可能是16位元或12位元。 — "從手鍊至手錶的通訊可以是開迴路(〇pen 1〇〇p)(單方面 從=鍊至手錶）’通訊被認為較佳是雙向的，至少要提供信 號父換(handshaking)。 以使用電感輕合以两頻RP信號通過身體(大於 感測到的資訊’預計在〇.l5_ 1〇〇赫的範圍内）。另外，通 讯可以是光學紅外線(從周圍的牆及結構反彈）。 MMI可以提供吃特定藥丸的提醒。且MMI可以在病 人吃了特定藥丸時提供聽覺或視覺的確認。 手鍊或手錶或兩者中的加速度計(accelerometer)將允 〇午：!：測身體活動水平(phySicai如办办ieve〖)並且可允許偵 測睡眠時間。這些可能同樣的會對外向病人報告。 201141440 計算資源的配置可以有所不同。例如，比較在手鍊及 手錶處量測的信號，在手錶中可能可以執行大部分的計 算。另外’可以在其他地方做計算(如遠端電腦），且手錶 僅需順遞來自手鍊的資訊。 從手鍊至手錶以及從手錶至遠端設備所需要的頻寬例 如在10兆赫應該是足夠的。 本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之 精神和範圍内，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之 保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1圖顯示本發明實施例之配戴有手錶1〇2及手鈹 103的病人1〇1。 第2圖顯示具有鬆緊帶203的手錶102。 第3圖顯示具有鬆緊帶203的手鍊103。 第4圖顯示手錶1〇2的橫截面圖，電極2〇2與 及晶片401緊密並列。 第5圖顯示手鍊1〇3的橫截面圖，電極3〇2與手腕⑺6 及晶片501緊密並列。 第6圖顯示手錶晶片401的功能方塊圖。 第7圖顯示手鍊晶片5〇1的功能方塊圖。 102手錶 【主要元件符號說明】 101病人 201141440 103 手鍊 503 罩殼 104 藥丸 601 鐘擺 105 右手腕 602 強永久磁鐵誘導 106 左手腕 繞線 202 、302、402、502 電極 603 電池 203 鬆緊帶 604 電源電路 204 顯示器 605 收發器 205 按紐 606 控制器 401 > 501晶片 607 匯流排 403 絕緣罩 13

Claims (1)

1. 201141440 七 、申請專利範圍： 實規H 一第一裴置以及-第二裝置來 :現’每個該第—裝置以及該第二裝置包括-個別的 3號侧器，具有個別的第—以及第二電極，該方 法包括下列步驟： 肢體設置一第-裝置，該第 裝置衣㈣第-肢體，該第—裝置的第—電極與該 第-肢體並列，該H置的第二電極比該第一電極 距離該第一肢體更遠； 在-身體的-第二肢體設置—第二裝置，該第 —衰置環繞該第二肢體，該第二肢體是除了該第-肢 體之外的肢體，該H置的第—電極與該第二肢體 並列’該第二裝置的第二電極比該第―電極距離 二肢體更遠； 該第一裝置在該個別的信號偵測器處量測該個 別的第-與第二電極之間的電信號差異，產生顯示該 電信號的-第-資料串流； §亥第二裝置在該個別的信號偵測器處量測該個 別的第-與第二電極之間的電信號差異，產生顯示該 電信號的-第二資料串流；以及 共同分析該第一資料串流與該第二資料串流， 因而取得關於該身體令人感興趣的資訊。 2.如申請專利範圍第巧之方法，其中該分析步驟更包 括藉由對齊該第一資料串流與該第二資料串流中的 14 201141440 共模事件將該第-㈣串流與該第二資料串 3. 專利範圍第！項之方法，其中該分析步驟係於 。該第-裝置錢該第二裝置不_—設備實現，該 方法更包括下列步驟： 將該第一資料串流從該第一裝置傳遞至該設 備，以及 / 〇 將該第二資料串流從該第二裝置傳遞至該 備。 … 4. 如申。月專利範圍第1項之方法，進一步的特徵在於該 第-肢體為該身體的—第—手臂，且該第二肢體為該 身體的一第一手臂，其中環繞該第一裝置包括環繞該 第一肢體的腕部’且環繞該第二裝置包括環繞該第二 肢體的腕部。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該分析步驟包括 偵測有關s亥身體攝入之一可食用裝置的一信號及一 通訊之至少一者。 6·如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一裝置具有 一可充電的能量儲存器，該方法更包括移動該第一肢 體以及將該第一肢體的移動轉換為電能的步驟，該電 能對該可充電能量儲存器充電。 7.如申請專利範圍第1項之方法，其中於該第一裝置處 量測電信號包括實現一類比轉數位轉換，該第一資料 串流是數位的，且其中於該第二裝置量測電信號包括 貫現一類比轉數位轉換，該第二資料串流是數位的。 15 201141440 8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該類比轉數位轉 換發生在至少16位元的解析度。 9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該分析步驟包括 實現關於該身體之心臟的一心電圖量測。 10. 如申請專利範圍第1項之方法，更包括下列步驟： 於該第一裝置處的一第一頻帶内發射一第一電 能； 於該第二裝置處偵測該第一電能； 於該第一裝置處的一第二頻帶内發射一第二電 能，該第二頻帶與該第一頻帶不同； 於該第二裝置處偵測該第二電能；以及 將該已偵測之第一電能與該已偵測之第二電能 相互比較，因而取得關於該身體令人感興趣的資訊。 11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中取得關於該身 體令人感興趣的資訊包括推斷該身體内液體與非液 體的比值。 12. 如申請專利範圍第10項之方法，其中取得關於該身 體令人感興趣的資訊包括推斷該身體内的血容量。 13. 如申請專利範圍第6項之方法，更包括下列步驟： 從該已轉換的電能推斷該身體的身體活動水 平，以及 將該已推斷的身體活動水平向外傳遞至該第一 裝置以及該第二裝置。 14. 如申請專利範圍第1項之方法，更包括下列步驟： 16 201141440 將該第一資料串流從該第一裝置傳遞至該第二 裝置； 其中該分析步驟係於該第二裝置内實現。 15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該傳遞步驟是 藉由紅外光通訊或是藉由高頻射頻通訊來實現。 16. —種系統，包括一第一裝置以及一第二裝置， 該第一裝置包括一個別的電信號偵測器，具有 個別的一第一以及一第二電極； 該第二裝置包括一個別的電信號偵測器，具有 個別的一第一以及一第二電極； 該第一裝置的外形是用來圍繞一主體的一肢 體，當該第一裝置環繞該肢體時，該第一裝置的第一 電極與該肢體並排，當該第一裝置環繞該肢體時，該 第一裝置的第二電極比該第一電極距離該肢體更遠； 該第二裝置的外形是用來圍繞一主體的一肢 體，當該第二裝置環繞該肢體時，該第二裝置的第一 電極與該肢體並排，當該第二裝置環繞該肢體時，該. 第二裝置的第二電極比該第一電極距離該肢體更遠； 該第一裝置的電信號偵測器回應該個別的第一 與第二電極處的信號，產生顯示該個別的第一與第二 電極之間信號差異的一第一資料串流； 該第二裝置的電信號偵測器回應該個別的第一 與第二電極處的信號，產生顯示該個別的第一與第二 電極之間信號差異的一第二資料串流； 17 17. 18. 19. 20. 21. 該系統更包括—分析裝置，該裝置回應該第一 料串机與该第二資料串流，因而取得關於該身體人 人感興趣的資訊。 7 如申凊專利範㈣16項之祕’其t該分析裝置與 該第一裝置以及該第U不同，該系統更包括：、 從該第-裝置至一設備的通訊連結，以及 從該第二裝置至該設備的通訊連結。 如申請專利範圍第16項之祕，其中該第一裝 包括一可充電的能量儲如，該第-裝置更包括將移 動轉換為魏的裝置，該雜對該可充電能 充電。 卞益 ㈣滑寻利第16項之系統，其中該第— 器，將類比信號從該個別的第 括該數位資料/數位資料，該第—資料串流包 圍第19項之系統，其中該類比轉數位 轉換器具有至少16位元的解析度。 轉數位 t申請專利範圍第16項之线，其中· 疒^射器’於該第—裝置處的一第—頻發t 一第二電能，該第，帶與該第—頻帶^帶内發射 其中該第二裝署七k ,. ιοσ ’ 一電能以及該第括—偵心，用來_該第 該分析裝置將扯_之第-電能與該已该測 18 201141440 之第二電能相互比較，因而取得令人感興趣的資訊。 22. 如申請專利範圍第18項之系統，其中該分析裝置從 該已轉換的電能推斷該身體的身體活動水平，以及 將該已推斷的身體活動水平向外傳遞至該第一 裝置以及該第二裝置。 23. 如申請專利範圍第16項之系統，其中該第一裝置將 該第一資料串流傳遞至該第二裝置；以及 其中該分析裝置位於該第二裝置内。 24. 如申請專利範圍第23項之系統，其中傳遞是藉由紅 外光通訊通道或是藉由高頻射頻通訊通道來實現。 19