TW201801670A - 定點穿戴裝置 - Google Patents

Abstract

可穿戴式診斷及治療裝置，其等用於執行定點照護診斷試驗以供偵測、量化、分析、及治療至少一生物或環境狀況。此等試驗裝置係被設計以在一過去僅典型地可獲得定性或半量化結果的定點照護設置或類似處中提供快速、量化的試驗結果。又，此等裝置可淘汰或取代昂貴、集中式臨床試驗設備及技術人員。此等試驗裝置可包括自動數據報告及決策支援。進一步，此等裝置可包括藥物遞送或其他治療選擇。

Description

定點穿戴裝置

相關申請案之交互參照 本申請案主張2016年7月1日申請之美國專利申請案第15/201,149號「定點穿戴裝置」之利益，該案之整體併入本文以作為參考。

發明背景 一些穿戴於腕部的電子機械裝置，例如：手錶及活動監測器，可作為消費者產品。這些裝置證明消費者對於即時且連續的生物特徵量測及依時性監測之接受，但該等裝置因有限的精準度、正確性、及功能性而僅有適度的價值。

可穿戴式生物特徵量測監測裝置，諸如心率及活動監測器，已經變得越來越流行且可以負擔。近期在感測器、電子產品及電源小型化的進步已經允許個人健康監測裝置(在本文中也稱為「生物特徵量測裝置」)以小尺寸被提供。在有用的生物特徵量測訊息類型之中，該等裝置可提供的為：心率、卡路里消耗、所爬及/或下降的樓層、地點及/或航向、標高、走動速度及/或移動距離等等。

以個人數位助理(PDA)及智慧型手機為基礎的糖尿病監測裝置已經被研究。通常限於胰島素遞送之情境，該等裝置允許一使用者經從皮膚針刺收集血液、分析樣本、及利用機上或遠端軟體與通訊來和該裝置互動，以促進基於飲食、身體活動等之胰島素輸注決策。該等裝置持續受到有限的適用性及對使用者輸入的依賴之困擾。

需要一種新類別的生物特徵量測裝置，其可即時擷取各式各樣的生物及環境訊息，儲存、分析並處理該訊息以用來與使用者及情況特定因子互聯，該情況特定因子諸如飲食及包括生理及/或心理活動之其他活動、壓力、及其他因子。此外，應該能夠對應於適當的數據及分析來治療，該治療諸如藥物遞送。該等裝置可藉由穿戴者或按需要聯合其他方來提供情況及健康管理，其他方諸如健康專家、軍事上級、或地方官員。

從智慧型手機及電腦科技發展來的諸如智慧型手錶之所謂的「智慧型」裝置，最近也已經變得可獲得。該等裝置可結合現代移動式計算的力量與高水準的可攜帶性及可穿戴式裝置的時尚意識元素。隨著WiFi、藍牙、及其他連接平台的可利用，智慧型手錶擁有軟體應用能力、數據儲存、通訊、顯示、使用者介面、相機、陀螺儀、及活動監測器等等。因此，智慧型手錶及其他類似的可穿戴式裝置非常適合作為開發平台以達到上述需求。

發明概要 以下揭露內容描述一些實施例，其使用腕部電子機械裝置以用於監測及治療醫療狀況。其之監測及遞送系統意圖涵蓋廣範圍的健康問題及環境偵測，以及各種潛在的治療，且不應被理解為限於本文所揭露之特定應用。

本文揭露可穿戴式診斷及治療裝置，其等用於執行定點照護診斷試驗以供偵測、量化、分析、及治療至少一生物或環境狀況。該等可穿戴式試驗裝置係被設計以在一過去僅典型地可獲得定性或半量化結果的定點照護設置或類似處中提供快速、量化的試驗結果。又，該等裝置可淘汰或取代昂貴、集中式臨床試驗設備及技術人員。該等裝置可包括自動數據報告及決策支援。進一步，該等裝置可包括藥物遞送或其他治療選擇。

在一實施例中，一種用於監測及治療醫療狀況的可穿戴式裝置被揭露。該裝置包括一外殼及用於固定該裝置至使用者的工具，諸如一錶帶或其他帶件。該裝置外殼可容納一或多個感測器元件、一使用者介面、軟體、通訊能力、及治療選擇，其等也可被置於該固定裝置中。該可穿戴式裝置也可包括一試驗裝置，其具有數據收集及數據分析的能力。在一實施例中，該可穿戴式裝置可為一電子機械裝置，諸如一智慧型手錶。

在另一實施例中，該可穿戴式裝置感測器元件係被組態以偵測及監測一或多個生物特徵量測或環境訊號，其包括但不限於瞳孔收縮、皮膚傳導率、血壓、血氧位準、呼吸速率、橈動脈溫度、心率、心律、間質液、微血管血液、危險氣體偵測。

在另外的實施例中，該可穿戴式裝置的該使用者介面可為一圖形化使用者介面(GUI)。該GUI可被組態以接受使用者輸入及顯示藉由該感測器元件所收集的數據、透過與資料庫伺服器及/或合格的專家通訊所接收的數據，或顯示治療建議及指示。

在另一實施例中，該被監測或被試驗的醫療狀況可為一群組之狀況中之一或多個，該等狀況可由本揭露內容的可穿戴式裝置所試驗，其包括但不限於：神經毒氣暴露、急性過敏、鴉片劑過量、低血糖、高血壓、低血壓、心律不整、氣喘、細菌性敗血症、肺栓塞、及有毒氣體的空氣污染。

在更另一實施例中，該可穿戴式裝置的該通訊元件包含可用於智慧型手機及膝上型可攜式裝置之許多已知技術的至少一種技術，諸如有線網際網路連接、WiFi網際網路能力、藍牙能力、及蜂巢式能力。

在另一實施例中，該可穿戴式裝置的該治療元件可單獨或組合地包括下列至少一者：藥物遞送、治療建議、及治療指示，其透過該通訊元件及/或使用者介面上的顯示與使用者通訊。

發明詳細說明 本文揭露可穿戴式診斷及治療裝置，其等用於執行定點照護診斷試驗以供偵測、量化、分析、及治療至少一生物或環境狀況。該等裝置係被設計以在一過去僅典型地可得到定性或半量化結果的定點照護設置或類似處中提供快速、量化的試驗結果。又，該等裝置可淘汰或取代昂貴、集中式臨床試驗設備及技術人員。該等試驗裝置可包括自動數據報告及決策支援。進一步，該等裝置可包括藥物遞送或其他治療選擇。

於如圖1及2所示的實施例中，一用於監測及治療一醫療狀況的可穿戴式裝置100被揭露。該裝置包括一外殼110及一固定該裝置至使用者的固定工具150，諸如一錶帶或其他帶件。該裝置外殼110可容納一或多個感測器元件141、142、143、240、241；一使用者介面130、131；軟體；通訊能力；及治療選擇210~212，其等也可被置於該固定裝置150，例如一錶帶。該可穿戴式裝置也可包括一試驗裝置，其具有數據收集及數據分析的能力。在一實施例中，該可穿戴式裝置可為一電子機械裝置，諸如一智慧型手錶。

該可穿戴式裝置的感測器元件可包括那些本技藝中已知適用於可攜式小型化裝置者。該等感測器可為圖像偵測器141，其可收集及儲存電磁輻射，其包括但不限於數位相機及紅外線偵測器。參見如Kim等人之J. Opt. Soc. Korea 2013, 17(3), 249，其內容被併入以作為參考。

某些感測器241可透過使用諸如腕帶150之一固定元件併入於該可穿戴式裝置中，或者其可與該可穿戴式裝置通訊，諸如用一可與一通訊元件通訊的胸帶。另外的固定工具可包括踝、手指、及腰帶。該裝置應被固定以最小化移動假象(movement artifacts)且定位裝置感測器及效應器於生物特徵量測訊號源的附近。該固定工具也可包括將該裝置與衣服整合，例如心臟及ECG監測器胸罩帶、或具血壓袖口的襯衫。本技藝認可的此類感測器可包括那些偵測及量測血壓、心率、及心律、與呼吸速率者。參見如美國專利申請公開號20140142403，其內容被併入以作為參考。

血氧位準是各種醫療狀況的重要指標，且可被包括於該可穿戴式裝置中。身體及核心溫度亦可透過腕部感測器240被偵測，該腕部感測器諸如定位在腕部上靠近橈動脈之感測器。參見如美國專利申請公開號20070197887，其內容被併入以作為參考。可經由非侵入式方法來定量血液中氧合之感測器係本技藝中所熟知，且可被併入於本揭露內容之實施例中。參見如美國專利申請公開號20080208009，其內容被併入以作為參考。大氣中的危險氣體，諸如礦坑瓦斯、或不健康程度的二氧化碳及其他氣體可透過本技藝認可的感測器142被偵測，該等感測器被併入本揭露內容的實施例中。參見如美國專利號7528711，其內容被併入以作為參考。此外，各種感測器可被包括於裝置中以可偵測及分析在該裝置本身之外部所收集或準備的試驗與樣本。有此性質之本技藝認可的樣本及試驗包括但不限於側流測定(lateral flow assays)、血糖試驗、間質液試驗等等。參見如美國專利申請公開號20120190955，其內容被併入以作為參考。

為了處理、解釋、呈現、並組織由本揭露內容的該等感測器所偵測及產生的原始數據，將認為智慧型手錶，跟智慧型手機及膝上型電腦一樣，將會必然地併入能夠完成所要求任務的軟體應用。該軟體可包括能夠圖像處理、資料庫操控、遠端伺服器通訊、驅動所併入的感測器、將所觀察到的數據與已知的標準比較、評估風險因子、針對相關性比較來自多於一個感測器的數據流等等的應用。

如同本技藝認可的智慧型裝置，本揭露內容的該可穿戴式智慧型裝置包含通訊能力。本文所揭露之實施例的該等通訊元件可包括有線與WiFi網際網路連接、蜂巢式連接、藍牙能力等等。因此，與該揭露的裝置及其使用者、及資料庫伺服器及/或合格的提供者與專家的通訊以及其等之間的通訊係可行的。

期望明白適當的醫學治療決策必然地涉及偵測及分析各種生物特徵量測，其潛在地結合從業人員與專業人員的知識及患者/使用者本身。本揭露內容的該可穿戴式裝置可被組態以藉由僅該裝置、或通過一些內部軟體分析的組合、與提供者及/或資料庫的通訊、及使用者介面輸入來促進及實行治療。該治療可包括任何本技藝認可的自動藥物遞送，其來自如容器210、211、212或併入如錶帶之該使用者固定工具150的泡鼓包裝(blister packs)。參見如美國專利號6,745,071，其內容被併入以作為參考。該藥物遞送在遞送胰島素至糖尿病患者的情境是眾所周知的，且可被應用至容易分配的藥物以治療所揭露的實施例之狀況。或者，藥物遞送可透過通訊元件來執行，該通訊元件可傳送劑量指示至一遠端裝置(如胰島素幫浦或醫療幫浦)。藥物遞送可藉由以下方式完成：表皮遞送、經皮遞送、靜脈內遞送、或任何其他已知合適的遞送方法，其透過可穿戴式裝置提供藥物遞送，諸如經由經皮基質(transdermal matrix)或針。進一步的治療可包括透過本揭露內容的使用者介面與提供者或資料庫通訊而遞送的指示。在一些實施例中治療可以是自動的、或可由使用者或無論是遠離使用者或是在現場之提供者的決策來觸發。

該可穿戴式裝置的實施例可包括使用者介面130、131，其被組態以控制該裝置的功能及顯示數據及與使用者通訊。諸如智慧型手錶之可穿戴式裝置的一般功能可被併入於本揭露內容。該功能包括但不限於圖形化使用者介面。該介面為了變換顯示、輸入使用者數據、操作控制併入之感測器及軟體、操作試驗元件、操作併入之相機、操作通訊原件、起始治療等等而可為觸控敏感的。

此外，應理解該可穿戴式智慧型裝置可被組態以使被併入於該裝置外殼中的各元件、固定工具、及外部試驗元件可經由電子機械工具而可操作地彼此耦合。即是，該感測器、軟體、通訊、治療、及使用者介面元件全部可以一起操作以作為一個結合的裝置來診斷、分析、及治療醫療狀況，該醫療狀況可由本揭露內容的該可穿戴式裝置來評估。 非限制性的例子如下，其中各種所揭露之實施例的組合可被運用以診斷、監測、及治療健康狀況：

神經毒氣的偵測與治療：神經毒氣的作用機制是乙醯膽鹼酯酶的抑制作用。此導致膽鹼活性增加，其中最早的徵象之一是瞳孔的收縮。處於有神經毒氣暴露風險的戰區內的士兵身上隨時有一以阿托品預先填充的注射器。目前用於偵測神經毒氣暴露的程序由辨識手臂揮動的模式及聽聞警告呼喊所組成。若暴露發生時，反應為穿上防護衣及呼吸器並注射阿托品。本揭露內容之用於偵測神經毒氣的另一方法可為使用手錶上的前置相機來監測瞳孔大小。瞳孔縮小(瞳孔收縮)是神經毒氣暴露的最早表現之一。該手錶相機可偵測瞳孔縮小作為神經毒氣暴露的徵象。另一個神經毒氣暴露的徵象是出汗的增加。此可藉由使用嵌入錶帶或錶背的電極來量測皮膚傳導率而監測。當神經毒氣暴露的徵象被偵測到，該裝置可以從如錶帶中含有的泡鼓包裝自動注射阿托品。在意外/過量的阿托品注射情況下，另一個含有毒扁豆素或毛果芸香鹼(阿托品抗拮劑)的泡鼓包裝可被投與。

急性過敏的偵測及治療：急性過敏的特徵在於低血壓、及組織胺與IgE釋放進入循環。腕部血壓監測器是眾所周知的。手錶腕帶可被修改以量測血壓。組織胺及IgE可使用側流免疫測定而在包括唾液、間質液、及血液的各種體液中被量測。該腕部裝置可藉由離子電滲法獲得間質液、執行組織胺或IgE的測流測定，或者個體可自行收集血液或唾液樣本並執行試驗。急性過敏的另一個徵象是支氣管收縮，其導致血氧飽和度降低。該腕帶可包括如紅外線氧飽和度感測器。在偵測到急性過敏的徵象(低血壓、氧飽和度降低、及/或組織胺及/或IgE增加)之後，該裝置可從該帶上預先填充的容器來遞送腎上腺素、抗組織胺、及/或糖皮質素。

鴉片劑過量：鴉片劑過量的特徵在於瞳孔縮小及換氣不足。此可為醫源性的，因為醫療疏失、或因為暴露於噴霧化的鴉片劑(如酚太尼枸椽酸鹽，就如在莫斯科人質救援行動中所使用者：https://en.wikipedia.org/wiki/Moscow_hostage_crisis_chemical_agent)。瞳孔縮小可利用手錶的前置相機來偵測。監測氧飽和度(如上述)及監測呼吸速率(經由任何數量的已知之光學及聲學技術，諸如美國專利申請公開號20140081100，其被併入本文以作為參考)可辨識鴉片劑過量。一個在固定帶或錶帶上的包括諸如那若松(naloxone)之鴉片劑拮抗劑的容器可投與以逆轉鴉片劑過量。

低血糖可藉由感測橈動脈中核心溫度的下降(如以直接定位於橈動脈上方的手錶感測器)及偵測間質葡萄糖位準來偵測。在這樣的情形下，該固定工具可包括用於低血糖的標準治療，諸如升糖素。

高血壓可如上述被監測。顯著的血壓上升可用芬妥胺(phentolamine)或任何其他快速作用降血壓劑來治療，其被置於該可穿戴式裝置上(如腕帶上)的容器中。再者，血壓趨勢及諸如血氧飽和度的指數可隨著時間被監測。因此睡眠呼吸中止、嗜鉻細胞瘤、及代謝症候群可被診斷。依據此診斷，諸如可尼丁(clonidine)或組合之經皮的抗高血壓藥物可從該可穿戴式裝置投與。

低血壓也可以被監測。在因糖尿病或帕金森氏症而有起立性低血壓(orthostatic hypotension)的患者中，姿勢性的血壓下降是一主要的臨床問題。該手錶可偵測與姿勢改變相關的血壓降低(藉由手錶加速儀或陀螺儀來偵測)並從在該錶帶上的容器投與快速作用升血壓劑(如多巴胺、或力復非他(levophed))。在有腎上腺機能不足或艾迪森氏病的患者中，低血壓可以迪皮質醇(dexamethasone)治療。

心律不整可以藉由使用在該裝置上的電極來監測心率及心律而被偵測。此可藉由投與諸如胺碘酮(amiodarone)、腺核苷、或利多卡因之快速作用抗心律不整劑而被治療。此可替換植入式自動除顫器。

氣喘：重積性氣喘(status asthmaticus)是危及生命的緊急情況。此可藉由增加的心率、呼吸速率、及降低的氧飽和度而被偵測。藉由本揭露內容的該可穿戴式裝置之治療可由投與腎上腺素、迪皮質醇、及/或其他抗支氣管痙攣劑組成。

細菌性敗血症可藉由連續測量降鈣素原(procalcitonin)(來自間質液或微血管血液)及從橈動脈監測紅外線核心溫度而被監測。其他本技藝認可的敗血症指標，諸如c-反應蛋白(CRP)、白血球計數、可溶性膜攻擊複合物、及介白素，可被相似地監測。藉由本揭露內容的該可穿戴式裝置的治療可由投與諸如頭孢曲松(ceftriaxone)之廣效抗生素組成。

肺栓塞可藉由監測氧飽和度、心率、呼吸速率、及d-二聚物濃度而被偵測。治療可由從置於該裝置上的預先填充之容器來分配肝素組成。

礦坑瓦斯或礦場中空氣汙染的偵測：當地下地層被暴露，累積在礦場中的有害氣體包括但不限於甲烷、二氧化碳及相關氣體、硫化氫、及一氧化碳。危險氣體可藉由包括用於各種氣體的感測器於該可穿戴式裝置中來偵測，諸如在錶面上、在錶帶上、或在錶背上。危險氣體的偵測可被連結至啟動通風系統、警報器等等。

本揭露內容可以其他具體形式實施而不背離其精神或本質特徵。所描述的實施例在所有方面僅應被認為是說明性的而非限制性的。因此，本揭露內容的範圍係指明於所附之申請專利範圍而非前面的說明。於申請專利範圍之均等意義及範圍中的所有變化皆被涵蓋於其範圍中。

110‧‧‧外殼
130、131‧‧‧使用者介面
141‧‧‧感測器元件/圖像偵測器
142、143、240、241‧‧‧感測器元件/感測器
150‧‧‧固定裝置/腕帶/固定工具
210、211、212‧‧‧治療選擇/容器

圖1例示一根據本揭露內容之一實施例的可穿戴式診斷裝置的俯視圖。

圖2例示一根據本揭露內容之一實施例的可穿戴式診斷裝置的側視圖。

110‧‧‧外殼

130、131‧‧‧使用者介面

141‧‧‧感測器元件/圖像偵測器

142、143‧‧‧感測器元件/感測器

150‧‧‧固定裝置/腕帶/固定工具

Claims (22)

1. 一種用於監測及治療一醫療狀況的可穿戴式裝置，其包含： 一裝置外殼及用於固定該外殼至一使用者的工具； 一感測器元件； 一使用者介面，其置於該裝置外殼的主面上； 一軟體元件，其可操作地耦合至該感測器元件且組態以在該使用者介面上顯示數據； 一通訊元件，其可操作地耦合至該軟體元件；及 一治療元件，其置於該裝置外殼或固定工具中且可操作地耦合至該軟體元件，組態以遞送藥物治療至該使用者。
2. 如請求項1之可穿戴式裝置，其中該裝置係一數位電子腕錶。
3. 如請求項2之可穿戴式電子機械裝置，其中該腕錶係一智慧型手錶。
4. 如請求項1之可穿戴式裝置，其中該感測器元件係組態以偵測及監測至少下列之一者：瞳孔收縮、皮膚傳導率、血壓、血氧位準、呼吸速率、橈動脈溫度、心率、心律、間質液、微血管血液、及大氣氣體。
5. 如請求項1之可穿戴式裝置，其中該使用者介面係一圖形化使用者介面(GUI)。
6. 如請求項5之使用者介面，其中該使用者介面係組態以接受使用者輸入。
7. 如請求項5之使用者介面，其中該使用者介面係組態以顯示藉由該感測器元件所收集的數據、經通訊的數據、治療建議、經投與的藥物治療、及指示。
8. 如請求項1之可穿戴式裝置，其中該醫療狀況係至少下列之一者：神經毒氣暴露、急性過敏、鴉片劑過量、低血糖、高血壓、低血壓、心律不整、氣喘、細菌性敗血症、肺栓塞、及空氣污染。
9. 如請求項1之可穿戴式裝置，其中該通訊元件包含至少下列之一者：有線網際網路連接、WiFi網際網路能力、藍牙能力、蜂巢式能力。
10. 如請求項1之可穿戴式裝置，其中該治療元件包含至少下列之一者：藥物遞送、治療建議、及治療指示。
11. 一種在定點照護中偵測、監測、及/或治療一醫療狀況的方法，該方法包含： 提供一可穿戴式裝置，其組態以偵測、監測、及/或治療該醫療狀況； 監測至少一種生物或環境訊號； 評估藉由監測該至少一種生物或環境訊號而獲得之數據； 決定針對該醫療狀況的治療；及 治療該醫療狀況。
12. 如請求項11之方法，其中監測該至少一種生物訊號包含偵測至少下列之一者：瞳孔收縮、皮膚傳導率、血壓、血氧位準、呼吸速率、體溫、心率、心律、於間質液、微血管血液、呼出之空氣、及大氣氣體中的生物指標。
13. 如請求項11之方法，其中評估數據包含將該數據與已知的標準及/或先前收集的使用者數據比較。
14. 如請求項11之方法，其中決定針對該醫療狀況的治療包含至少下列之一者：軟體分析該經評估的數據、與遠端資料庫或專精的提供者通訊、及使用者自行決定。
15. 如請求項11之方法，其中治療該醫療狀況包含至少下列之一者：從置於該可穿戴式裝置上或直接地或電子地連結至該可穿戴式裝置之一容器遞送藥物至使用者、顯示一治療建議、及警示一專精的提供者。
16. 如請求項11之方法，其中該醫療狀況係高血壓。
17. 如請求項16之方法，其中監測該生物狀況包含量測血壓。
18. 如請求項16之方法，其中治療該醫療狀況包含投與在一容器中的抗高血壓藥物，該容器係在該可穿戴式裝置上或直接地或電子地連接至該可穿戴式裝置。
19. 如請求項11之方法，其中該醫療狀況係鴉片劑過量。
20. 如請求項19之方法，其中監測該生物狀況包含至少下列之一者：偵測瞳孔縮小、監測氧飽和度、及監測呼吸速率。
21. 如請求項19之方法，其中治療該醫療狀況包含投與在該可穿戴式裝置上的一容器內的鴉片劑拮抗劑藥物。
22. 如請求項11之方法，其中該可穿戴式裝置係如請求項1之裝置。