皮下可植入式傳感器設備和關聯的系統及方法與流程

化學傳感器一般執行至少兩個基本功能。第一，化學傳感器識別或檢測測試樣品的各種方面。第二，化學傳感器將它們獲得的信息轉換到用戶。化學傳感器可具有廣泛應用，其中的一些包括環境監測、軍事防御、健康護理和生物技術的領域。皮下可植入式傳感器在識別身體內部的事件方面可能特別有用。與所有健康相關信息的情況一樣，由皮下可植入式化學傳感器收集的數據典型地是個人的且私密的。

附圖說明

圖1是根據本發明的實施例在兩個大致相對側的每個上具有傳感器的皮下可植入式傳感器設備的剖面圖。

圖2是根據本發明的實施例在兩個大致相對側的每個上具有傳感器陣列的皮下可植入式傳感器設備的剖面圖。

圖3是根據本發明的實施例的皮下可植入式傳感器設備的示意圖。

圖4是描繪根據本發明的實施例操作皮下可植入式傳感器設備的方法的流程圖。

具體實施方式

盡管下列詳細描述為了說明目的而包含許多細節，本領域內普通技術人員將意識到可以對下列細節做出許多變動和更改并且它們視為包括在本文中。因此，闡述下列實施例而對闡述的任何權利要求不失一般性，并且沒有對其施加限制。還要理解本文使用的術語僅僅是為了描述特定實施例，并且不意在為限制性的。除非另外限定，本文使用的所有技術和科學術語具有與該公開所屬領域內的普通技術人員通常所理解的相同的含義。

如在該說明書和附上的權利要求中使用的，單數形式“一”和“該”包括復數個引用物，除非上下文另外清楚指示。從而，例如，對“傳感器”的引用包括多個這樣的傳感器。

在該公開中，“包括”、“含有”和“具有”及類似物可以按美國專利法賦予它們含義并且可以意指“包含”及類似物，并且一般解釋為開放式術語。術語“由…組成”是封閉式術語，并且僅包括連同這樣的術語特別列出的部件、結構、步驟或類似物，以及根據美國專利法的那些。“基本上由…組成”一般由美國專利法對它們賦予含義。特別地，這樣的術語一般是封閉式術語，所不同的是允許包括額外項目、材料、部件、步驟或元件，其實質上未影響與之結合使用的項目的基本和新穎特性或功能。例如，如果在“基本上由…組成”語言下存在，組成中存在但不影響組成的性質或特性的痕量要素將是可容許的，即使未明確記載在這樣的術語之后的項目列表中也如此。在使用開放式術語（像“包括”或“包含”）時，要理解也應對“基本上由…組成”語言以及“由…組成”語言給予直接支持，就好像被明確記載一樣。

本描述和權利要求中的術語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”及類似物（如有的話）用于區分相似要素并且不一定用于描述特定相繼或時間順序。要理解這樣使用的術語在適當情況下是可互換的，使得本文描述的實施例例如能夠采用除本文圖示或另外描述的那些以外的序列操作。相似地，如果方法在本文描述為包括一系列步驟，如本文呈現的這樣的步驟的順序不一定是可執行這樣的步驟所采用的唯一順序，并且記載的步驟中的某些可能被省略和/或本文未描述的某些其他步驟可能添加到方法中。

本描述和權利要求中的術語“左”、“右”、“前”、“后”、“頂”、“底”、“上”、“下”及類似物（如有的話）用于描述性目的并且不一定用于描述永久相對位置。要理解這樣使用的術語在適當情況下是能互換的使得本文描述的實施例例如能夠在除本文圖示或另外描述的那些以外的取向操作。如本文使用的術語“耦合”定義為采用電或非電方式直接或間接連接。本文描述為彼此“相鄰”的對象可彼此物理接觸、緊密靠近彼此或彼此在相同的一般區或區域中，這視使用術語所在的上下文的情況而定。短語“在一個實施例中”或“在一個方面中”在本文的出現不一定都指相同實施例或方面。

如本文使用的，“預定化學劑”指對皮下可植入傳感器編程來識別的化學或生物劑。許多分子、蛋白質、肽、氨基酸、抗體、酶、代謝物或化合物可以認作 “預定化學劑”。

如本文使用的，“分析物”指分析所要尋求的任何化學或生物劑。本文列出的預定化學劑類型以及未列出的其他可以視為在這樣的化學劑是要由皮下可植入式傳感器設備檢測和/或監測的目標化學或劑這一上下文中的分析物。

如本文使用的，“不利化學劑”指被認為不可取或在生物學上有害的劑或劑的量。示例包括毒藥、毒素、放射性微粒、重金屬（以某種量）或其他被認為對受檢者的健康有害的其他無機要素或化合物。

如本文使用的，“治療劑”指在以適當或有效量被施用于受檢者時對該受檢者具有有益或積極作用的劑。

如本文使用的，“受檢者”指動物。在一個方面，動物可以是哺乳動物。在另一個方面，哺乳動物可以是人類。

如本文使用的，術語“大致上”指動作、特性、性質、狀態、結構、項目或結果的完全或接近完全的限度或程度。例如，“大致上”被包圍的對象意指該對象被完全包圍或接近完全包圍。偏離絕對完全性的確切的可容許程度在一些情況下可取決于特定上下文。然而，一般而言，完成的接近性將具有如同獲得絕對和全部完成的情況相同的整體結果。“大致上”的使用同樣在以負面含義使用來指動作、特性、性質、狀態、結構、項目或結果的完全或接近完全缺乏的時候能適用。例如，“大致上沒有”微粒的組成將完全缺乏微粒，或這樣接近完全缺乏微粒使得效果將如同它完全缺乏微粒那樣是相同的。也就是說，“大致上沒有”成分或要素的組成可實際上仍包含這樣的項目，只要其不存在可測量的效果即可。

如本文使用的，術語“約”用于通過規定指定值可以“略高于”或“略低于”端點而對數值范圍端點提供靈活性。除非另外規定，根據特定數量或數值范圍使用術語“約”還應理解成對這樣的沒有術語“約”的數值項或范圍提供支持。例如，為了方便和簡潔，“約50埃至約80埃”的數值范圍還應理解成對“50埃至80埃”的范圍提供支持。此外，要理解在該說明書中，提供對實際數值的支持，即使在與之一起使用術語“約”時也如此。例如記載“約”30應解釋為不僅提供略高于和略低于30的值的支持，而且還提供對實際數值30的支持。

如本文使用的，為了方便，在共同列表中可存在多個項目、結構要素、組成要素和/或材料。然而，這些列表應解釋為如同列表中的每個構件獨立識別為單獨且唯一構件一樣。從而，這樣的列表的個體構件不應僅僅基于它們在共同組中的呈現在沒有相反指示的情況下解釋為相同列表中的任何其他構件的實際上的等同物。

濃度、量和其他數值數據可在本文采用范圍格式表達或呈現。要理解這樣的范圍格式僅僅是為了方便和簡潔而使用并且從而應靈活地解釋成不僅包括作為范圍極限明確記載的數值，而且還包括該范圍內包含的所有個體數值或子范圍，如同每個數值和子范圍被明確記載一樣。作為說明，“約1至約5”的數值范圍應解釋為不僅包括明確記載的約1至約5的值，而且還包括指示范圍內的個體值和子范圍。從而，該數值范圍中包括例如2、3和4的個別值和例如1-3、2-4和3-5等的子范圍，以及單獨1、2、3、4和5。

該原理同樣適用于僅記載一個數值作為最小值或最大值的范圍。此外，這樣的解釋應適用，而不管描述的范圍或特性的廣度如何。

在該整個說明書中對“示例”的引用意指連同該示例描述的特定特征、結構或特性包括在至少一個實施例中。從而，在該整個說明書中在各種地方出現的短語“在示例中”不一定都指相同實施例。

在該說明書中提及提供“改進”性能的設備、結構、系統或方法。要理解，除非另外規定，這樣的“改進”是基于與現有技術的設備、結構、系統或方法的比較所獲得的益處的度量。此外，要理解，性能改進程度可以在公開的實施例中之間變化并且未假定性能改進的量、程度或實現的相等或一致性是普遍可適用。

示例實施例

在下文提供本發明的實施例的初步概述并且隨后進一步詳細描述特定實施例。該初步簡要描述意在幫助讀者更快地理解技術概念但不意在識別其關鍵特征或必要特征，也不意在限制要求保護的主旨的范圍。

妨礙皮下可植入式傳感器的廣泛接受和使用的一個問題是在它們的操作中需要電力。因為傳感器被植入受檢者皮膚下面，一般不易通達它來維護，包括電池或供電電池更換。另一個問題是訪問傳感器收集的數據的挑戰。這些問題的一個解決方案是使用從傳感器延伸且通過受檢者的皮膚引出的線路，其允許連線通達傳感器。這樣的線路可以既用于對傳感器的供電裝置充電又用于訪問傳感器收集的信息。然而，這樣的線路延伸通過皮膚呈現許多明顯劣勢，例如疼痛、不便、感染風險、受傷風險、需要持續護理等。

對該數據檢索問題的一個解決方案可以是與傳感器無線通信。這可以通過在傳感器中包括無線傳送器/接收器而完成。盡管在許多方面是方便的，連續操作的無線傳送器/收發器的功率需求只會進一步增加對傳感器供電長達其預計的操作持續時間方面已經存在的問題。完全自包含且能夠植入受檢者中并且在延長持續時間內能夠保持充分運作而不需要任何物理交互的可植入式傳感器設備是高度可取的。

本文闡述的發明實施例提供可以以最小功率要求收集和無線報告數據的皮下可植入式傳感器設備和相關系統及方法。這樣的設備可以具有許多基本部件，其無限制地包括外殼、至少一個傳感器（例如化學傳感器）、電力模塊、數據收集模塊、通信模塊和控制器模塊。這些部件中的每個在下文進一步詳細論述。

參考圖1，示出皮下可植入式傳感器設備10的一個實施例的剖面圖，該皮下可植入式傳感器設備10具有外殼20和放置在外殼的相對側上的傳感器30。駐存在外殼內的額外部件（未示出）是電力模塊、數據收集模塊、通信模塊和控制器模塊。外殼可以適于保護傳感器設備的各種部件以免受體液影響并且根據情況為傳感器或多個傳感器提供支承結構。外殼可以由本領域內已知的適合于使生物污損、植入排斥或一般與受檢者身體內設備植入有關的其他不利影響最小化的任何材料制成。材料的示例無限制地包括無腐蝕金屬（例如不銹鋼、鎳、鉻、銀、金及其合金）和聚合材料，例如聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯及類似物。另外，可以使用復合材料和生物安全、耐腐蝕且能夠充當生物環境與內部傳感器部件之間的合適屏障的幾乎任何其他材料。

關于外殼的特定形狀、設計和尺寸，可以使用適合于實現期望目的幾乎任何形狀、設計或大小。例如，盡管在如1中描繪有拐角，外殼形狀可以是圓形、橢圓形、長方形、球形等，并且可具有期望剛度（即可以是硬的或軟的）。這樣的形狀和大小考量可以基于預期目的或在受檢者內的放置來規定。

任何適合的傳感器（包括化學傳感器）可以與本技術一起使用并且可以基于要執行的預期感測來選擇。示范性傳感器無限制地包括電化學、電位測定、安培測定、電導測定、化學電容、化學電阻、光電離、場效應晶體管、物理換能器、光學換能器、生物化學、基于親和性的、熱化學、光學、壓電或任何其他適合的傳感器。化學傳感器可以具有單個識別部位或多個識別部位，這取決于傳感器中期望的靈敏度。多個識別部位可以配置成檢測多個劑。例如，在設計成檢測特定類分析物的基于親和性的化學傳感器的情況下，各種識別部位可以具有改性功能以便增加它們對于特定段對該類分析物的親和性來確保跨整個類的充分檢測。如在圖2中示出，作為具有多個識別部位的傳感器的備選，可以使用配置成檢測不同的劑的傳感器的陣列。

在某些實施例中，可植入式傳感器設備可以具有至少一個傳感器。如在圖1和2中描繪的，設備10具有兩個傳感器30或兩個傳感器陣列，并且這樣的傳感器一般在外殼20的相對側上。為了在身體中從不同方向接收傳感輸入，這樣的配置在一些方面可以是有利的。例如，當放置在真皮層內或恰好其下面時，可植入式傳感器設備的一側可以朝真皮層取向，而另一側朝循環系統取向。在這樣的取向中，可植入式傳感器設備可以從兩者接收傳感輸入。在一些實施例中，可植入式傳感器設備可以具有期望的任何數量的傳感器。在一個實施例中，設備可以具有1-100個傳感器。

在一些實施例中，傳感器可以配置成檢測特定的預定化學劑。在另一個實施例中，傳感器可以配置成檢測感興趣的特定分析物。對這些中任一個的檢測可以在存在或缺乏基礎上或在濃度基礎上。也就是說，在一些實施例中，傳感器可以配置成檢測指定劑的存在或缺乏。在其他實施例中，傳感器可以配置成檢測指定化學劑的濃度或量。在再其他實施例中，傳感器可以配置成檢測指定劑的存在或缺乏以及其濃度或量。

參考圖3，示出根據發明實施例的可植入式傳感器設備10的示意圖。除如之前論述的外殼20和傳感器30外，設備還可以包括許多其他模塊或部件以便實施它的預期操作。在基本級別，這樣的部件包括電力模塊40、數據收集模塊50、通信模塊60和控制器模塊70。

電力模塊40配置成對傳感器設備10供電。可以使用足以對可植入式傳感器設備充分供電的任何電源。電池、電容器和/或其他電源可以鑒于設備的預期目的和操作持續時間來選擇。在一個方面，電力模塊可以包括電池。在一個示例中，電池可以是可再充電電池。電力模塊40中可以包括其他部件（未示出），例如，使電池可操作地連接到可植入式傳感器設備10內的其他模塊（需要電力用于其操作）所需要的線和電連接。在一個特定示例中，電力模塊可以包括在暴露于足夠外部影響（例如無線或磁影響）時對電池感應充電的部件。在這樣的實施例中，如果對電池充電是必需或期望的，可以在足夠范圍內引入適當外部影響以操作感應部件并且對電池充電而不物理通達可植入式傳感器設備。

數據收集模塊50采用足以接收傳感器數據的方式操作地耦合于傳感器20，并且配置成收集和存儲傳感器數據。可以使用數據存儲的典型部件，例如可讀可寫存儲器、到電力的連接和到其他設備部件或模塊的適合的輸入/輸出（I/O）連接。本領域內普通技術人員將理解這樣的部件的組裝和操作。

通信模塊60配置成與遠程設備90通信，例如計算設備（即計算機）、移動設備（即智能電話或平板電腦）或云數據庫，以便傳送和/或接收信息。可以使用這樣的模塊的典型部件。在一個方面，通信模塊可以包括能夠與遠程設備90無線通信80的無線傳送器/接收器。可以使用幾乎任何無線頻率、范圍、協議或類型，例如在各種波段的短波長無線電波、例如Bluetooth?、局域無線技術、例如WiFi、WiMAX?或其他IEEE 802.11協議、蜂窩（包括GMA和CDNA）、無線電、電磁或無線通信的任何其他適合的方法。在一個實施例中，無線傳送器/接收器可以是低功耗設備，例如Bluetooth?低能量（LE）。

控制器模塊70配置成控制可植入式傳感器設備10的操作，包括傳感器活動性、數據收集和通信的所有方面。控制器模塊在必要時操作地耦合于其他設備模塊來影響這樣的控制。控制器模塊一般包括一個或多個處理器和存儲器并且配備有足以控制設備的所有方面和功能的程序邏輯。

在一個實施例中，控制器的程序邏輯可以包括指令以基于傳感器活動性來控制通信模塊60。例如，在接收由傳感器30的預定化學劑的量、存在或缺乏的指示時，控制器模塊70可以啟用或停用通信模塊60和/或其他設備部件。在一個方面，控制器可以在傳感器30檢測到預定化學劑時啟用通信模塊60。在另一個方面，控制器可以在傳感器30檢測到缺乏預定化學劑時停用通信模塊60。在另外的方面，控制器可以在傳感器30檢測到量高于規定濃度的預定化學劑時啟用通信模塊60。在再另一個方面，控制器可以在傳感器30檢測到量低于規定濃度的預定化學劑時停用通信模塊60。在額外方面，通信模塊60的停用可以基于自它啟用以來經過的時間量而發生。這樣的時間量可以作為程序邏輯的部分編程到控制器內并且由用戶鑒于傳感器設備的期望目的和操作來選擇。

在一些實施例中，傳感器30可以配置成檢測預定化學劑、感興趣分析物或兩者。在一些實施例中，如之前提到的，傳感器陣列（如在圖2中示出的）可以采用陣列中一些傳感器配置成檢測預定化學劑而其他傳感器配置成檢測感興趣分析物這樣的方式來使用。在一些實施例中，傳感器陣列可以配置成檢測多個分析物并且可選地檢測預定化學劑。在一些實施例中，陣列的每個段可以配置成檢測單個劑（即，預定化學劑或分析物）。在其他實施例中，每個陣列段可以配置成檢測多個劑。預定化學劑可以是內源性或外源性的。在預定化學劑是內源性的情形中，它在一些實施例中還可以是感興趣分析物。

遠程設備90可以是能夠與傳感器設備10無線通信的任意數量的計算設備。如之前提到的，示范性設備無限制地包括臺式計算機、移動設備（例如智能電話和平板電腦）和云數據庫。除無線傳送器/接收器外，這樣的設備還可以包括處理器、存儲器和用戶操作設備所必需的I/O部件，等等。一般，可以包括足以向用戶報告遠程設備接收的數據的部件。這樣的計算設備是本領域內熟知的。在一個方面，遠程設備可以配備有這樣的應用，其配置成顯示、量化和解釋從可植入式傳感器設備接收的數據。在一些方面，遠程設備和/或其上的程序邏輯可以控制信息、對其編程或另外將其輸入皮下可植入式傳感器。

在額外實施例中，遠程設備可以無線連接到第二遠程設備。在一些方面，第二遠程設備可以具有計算設備的所有標準零件并且在一些實施例中還可以包括配置成用于實施物理任務的其他機器和部件。這樣的任務的一個示例可以是對可植入式傳感器設備所植入的受檢者施用劑。在一些方面，遠程設備本身可配備有這樣的部件。這樣的部件的示例無限制地包括儲存室、泵、線路、針、讀出裝置等。在一個實施例中，遠程設備或第二遠程設備可以是胰島素泵或用于對受檢者不經腸道施用劑的其他設備。另一個示例可以是用于施用腎上腺素或其他劑以便抵消、防止檢測的生理活動或檢測的不利化學劑或分析物、使其逆轉或處理它們的設備。在一個實施例中，可植入式傳感器設備可以配置成包括這樣的部件以用于響應于傳感器檢測的刺激來分配或釋放劑。這樣的部件進而可以包括要釋放或分配的活性劑、用于持有該劑的儲存室和用于釋放該劑的釋放機構。此外，這樣的部件將操作地耦合于控制器模塊并且控制器模塊配備有在檢測到生理活動、不利化學劑或分析物時足以直接釋放活性劑的程序邏輯。生理活動的示例可以包括過敏發作、心律失常或心跳停止、血壓增加或減小或特定蛋白質、酶或抗體的增加。在一個實施例中，不利化學劑的示例可以包括任何毒性或有毒物質或指示為高于規定水平的毒性的特定閾值量或濃度的物質。

例如，可植入式傳感器設備可以用于監測伴有傳感器設備可檢測的特定分析物或化學誘導信號的生物條件的出現。在檢測到該信號時，可以啟用通信模塊并且它將傳感器數據傳送到用戶，例如傳感器設備已經植入的個體、醫學專業人員或其他指定人士。備選地，化學劑或化學誘導信號可以遞送給傳感器設備所植入的人以便監測數據，該數據已經由該設備收集和存儲。在實施例的該方面，具有不同類型的傳感器的陣列，這可以特別有用。傳感器設備可以具有監測身體內部條件的各種傳感器的陣列和至少一個傳感器，其檢測預定化學劑以便啟用通信模塊且將收集的數據傳送到遠程設備以用于立即評估或在數據庫中存儲。在該實施例的一個方面，傳感器設備配置成檢測分析物的存在、缺乏和濃度中的至少一個，其中分析物可以是預定化學劑或不同的分析物。因此，控制器模塊可以基于檢測到預定化學劑、不同分析物或兩者來啟用通信模塊。

在本發明的另外的實施例中，皮下可植入式傳感器設備可以包括信令部件（未示出）。這樣的部件在檢測到預定化學劑或分析物時可以產生信號，例如生物反饋信號。可以使用許多信號類型和機構，其無限制地包括產生振動的振動器、提供電信號（即沖擊）的電極、產生聽覺信號的音頻設備、產生熱信號的熱設備和/或產生視覺信號的光學設備。另外，傳感器設備可釋放化學物質，或促使受檢者的身體響應于接收的傳感數據釋放化學物質。可以根據可植入式傳感器設備的預期放置和功能來選擇信號類型和機構。

在可植入式傳感器設備連同與之無線通信的遠程設備一起使用時，創建強大的生物數據感測和報告系統，用于監測受檢者身體內的事件。這樣的系統具有跨多個工業領域的很全面應用，例如健康和安全、醫學和藥學以及運動等等。在遠程設備或第二遠程設備配備成執行除僅僅接收和分析傳感數據以外的功能時，創建這樣的系統，其可以進一步處理或防止生理條件。

在操作中，上文記載的設備和系統能夠執行許多有用方法。在一個實施例中，提供控制皮下可植入式傳感器設備的通信活動的方法。這樣的方法可以包括識別要由傳感器檢測的預定化學劑，并且響應于傳感器檢測到預定化學劑來啟用皮下可植入式傳感器設備的通信模塊。在一些方面，這樣的方法可以進一步包括用基于或響應于傳感器設備的至少一個傳感器檢測到預定化學劑或信號（包括電或壓力信號）來控制傳感器設備的通信模塊的操作的邏輯對傳感器設備的控制器模塊編程。

一旦被啟用，通信模塊可以與遠程設備通信。在通信期間，信息可以從可植入式傳感器設備發送到遠程設備、從遠程設備發送到傳感器設備或在兩個設備之間交換。在一個實施例中，可植入式傳感器設備獲得的信息（包括自它上次與遠程設備通信以來獲得的信息）可以發送到遠程設備。在一個實施例中，信息可以是在數據收集模塊中收集和存儲的信息。備選地，在另一個實施例中，信息可以是從遠程設備發送到可植入式傳感器設備的信息。例如，關于可植入式傳感器設備的操作和功能的信息、影響數據收集模塊中的存儲器的命令（例如擦拭或清除它）等的信息可從遠程設備發送到可植入式傳感器設備。實際上，當兩個設備彼此通信時在它們之間可以輸送或交換幾乎任一條或任何類型的信息。在完成數據或信息交換后，皮下可植入式傳感器的通信模塊可以被停用或關閉并且通信會話被終止。在該實施例的一個方面，通信模塊的停用使傳感器設備的用電最小化。控制通信活動的該方法可以使可植入式傳感器設備的用電減少或最小化。如此，在發明實施例中，提供使皮下可植入式傳感器設備的功耗減少或最小化和/或延遲它的可用壽命的方法。這樣的方法一般可以包括控制通信模塊的啟用和停用，并且在一些方面，控制可植入式傳感器設備的其他模塊的啟用和停用。在一些方面，這樣的設備部件的控制可由本文記載的技術和方法實現，例如通過檢測預定化學劑的存在/缺乏或特定濃度。

除使皮下可植入式傳感器設備的功耗減少和/或最小化并且從而延長它的可用服務壽命的方法外，控制通信模塊的啟用和停用的過程進一步提供其他優勢，例如安全性優勢。在一個方面，傳感器收集的數據和信息的安全性可以通過對可植入式傳感器設備中的通信模塊的操作的計時和持續時間實行控制而增加或最大化。

收集的要傳送到可植入式傳感器設備或從其傳送的數據和/或信息的安全性可以通過在可植入式傳感器設備與遠程設備之間實現安全代碼或驗證代碼或協議的使用而進一步增加。這些類型的安全性或隱私措施的邏輯和實現一般是眾所周知的并且可以使用可植入式傳感器設備和/或遠程設備中的任何特定類型的程序邏輯，例如安全代碼等。在一個實施例中，在進行初始連接時，可植入式傳感器設備和遠程設備交換用戶授權代碼、訪問驗證代碼、安全代碼或類似物來確認設備之間通信會話的獲準。在一些實施例中，授權可在設備之間建立通信連接后由用戶在被提示時的時間點將pin號碼或密碼輸入遠程設備而進行。當用戶在遠程設備上輸入的信息被可植入式傳感器設備識別或另外接受時，則可進行通信會話。

預定化學劑可以是外源性或內源性起源的幾乎任何劑。如之前提到的，在一些方面，分析物可以是預定化學劑。在分析物是內源性劑或物質時特別是這樣。許多機制可用于對受檢者施用預定化學劑以便一旦將可植入式傳感器設備植入受檢者內部則啟用它的通信模塊和/或其他功能或操作。可以使用用于施用預定化學劑的幾乎任何可接受機制，其能夠在可植入式傳感器處引入該預定化學劑（或其規定衍生物，例如在身體內部形成的代謝物）。施用預定化學劑的機制的示例無限制地包括吸入該劑、該劑的透皮吸收、該劑的攝入（即，口服）、注入該劑等。

在一個方面，預定化學劑可以有意對受檢者施用以便啟用與可植入式傳感器設備的通信。這可以通過引入預定化學劑而不考慮濃度來實現，或通過以足以在可植入式傳感器設備處實現其特定濃度的量來引入預定化學劑來實現。如之前記載的，可以對可植入式傳感器設備編程以基于預定化學劑的存在或缺乏或在檢測到處于特定濃度的預定化學劑時控制通信模塊和/或其他部件。

在如何控制可植入式傳感器的通信模塊和/或功能方面所給予的靈活性提供在相同時間和位置從一組受檢者收集數據的機會。在一個示例中，新的藥物治療或其他測試或監測項目的臨床試驗或研究中參與的受檢者每個可以被植入具有描述的類型和性質的一個或多個可植入式傳感器設備。傳感器可以收集期望要監測的數據，例如測試的藥物的劑量、達到的量和濃度、活動持續時間等。在期望數據報告而不是取用血液樣本或對個體受檢者進行其他測試時，整組受檢者可組合并且全部同時收集數據。這樣可以報告由可植入式傳感器設備在一段時間內收集的信息。可采用該類型的很多應用，例如，作為項目（例如研究或順應性項目）的部分隨時間監測受檢者酒精或藥物消耗、作為訓練日程的部分監測受檢者的飲食或鍛煉習慣的方面或監測受檢者的身體機能（例如胰島素產生和水平、血糖水平）或可以監測例如酶、蛋白質或氧水平等其他含量，等等。

在一些實施例中，預定化學劑（即，其控制通信模塊）可以是可植入式傳感器設備配置成檢測的分析物。在這樣的情況下，在檢測到分析物時，可植入式傳感器設備可以發起信號或通信活動。這樣，可植入式傳感器設備有效地能夠監測受檢者的體內環境并且然后在檢測到分析物時引發動作。在一個實施例中，該能力可以進一步轉化成監測受檢者的外部環境條件的能力。例如，如果受檢者在它的周圍氣氛中遇到危險或不可取氣體，傳感器可以在這樣的氣體被受檢者吸入時檢測它。在檢測到這樣的氣體時，傳感器可以發起對于用戶的信號，例如熱、聲、電擊或振動信號，或通信模塊可以被啟用并且可以發起與遠程設備的通信。這樣的動作可以提醒受檢者或另一個人或監測受檢者的系統關于分析物的存在并且因此關于對受檢者的任何危險或益處。

在另一個示例中，可植入式傳感器設備中通信系統的啟用可以促使遠程設備或與遠程設備通信的第二遠程設備執行功能。例如，如果可植入式傳感器設備配置成監測受檢者的血糖，則在檢測到規定血糖水平時，可以啟用可植入式傳感器設備的通信模塊并且將這樣的信息傳達到遠程設備。遠程設備然后可以與第二遠程設備（例如受檢者佩戴的胰島素泵）通信并且控制對受檢者施用胰島素。在一些實施例中，遠程設備可以是胰島素泵本身并且在不需要第二遠程設備的情況下實施控制胰島素施用的動作。因此，在一些發明實施例中，用于對受檢者施用治療或有益劑的方法可以包括使用如本文記載的可植入式傳感器設備來監測受檢者中的分析物、在檢測到分析物（包括其存在或量）時啟用可植入式傳感器設備的通信模塊以及將信息從可植入式傳感器設備傳達到遠程設備，其直接或間接執行促使對受檢者施用治療或有益劑的功能。在一些方面，遠程設備可以直接執行施用治療或有益劑的功能。在其他方面，遠程設備可以與執行該施用的第二遠程設備通信。

在一個實施例中，遠程設備可以施用規定劑量或量的治療或有益劑。在另一個實施例中，治療或有益劑的施用可以繼續直到遠程設備（或第二遠程設備）從可植入式傳感器設備接收指示應停止施用的通信。例如，在可植入式傳感器設備檢測到存在治療或有益劑（包括其一定量或濃度）時，如果設備的通信模塊閑置則可以啟用它，并且該信息可以傳達到遠程設備。在遠程設備接收信息時，治療或有益劑的施用可以被終止，或另外減少或被控制。同樣，這樣的活動不僅可以在可植入式傳感器設備檢測到治療或有益劑時發生，而且也可以在檢測到發起施用活動的分析物缺乏時發生。

如之前提到的，預定化學劑可以用于啟用或停用通信模塊。例如，在檢測到預定化學劑時，可以持續預定時段地啟用通信模塊，或在預定時段到期時停用它。備選地，通信模塊可以通過以下中的至少一個來啟用：預定化學劑或可以是預定化學劑的分析物的存在、缺乏、濃度增加或濃度減小。通信模塊和/或其他設備功能或操作可以另外通過檢測第二預定化學劑來停用或另外控制。例如，可以在檢測到外源性分析物（其也是預定化學劑）時啟用通信模塊，并且開始傳送傳感器設備收集的數據直到對傳感器設備所植入的個體施用第二預定化學劑并且該第二預定化學劑被傳感器設備檢測到，這時通信模塊可以返回停用狀態。

參考圖4，示出根據一個發明實施例啟用和停用皮下可植入式傳感器設備的通信模塊的實施例的示例。如示出的，受檢者中植入的傳感器設備的通信模塊呈現為閑置狀態100。將預定化學劑引入受檢者的身體110。如果識別120化學特征，啟用通信模塊并且開啟無線通道130。否則，通信模塊保持閑置100。一旦啟用通信模塊并且開啟無線通信130，還可以采用或另外需要第二授權方法（例如總密鑰）140。如果總密鑰成功，執行通信模塊的期望操作150，否則通信模塊將返回閑置狀態100。

本技術的另一個實施例針對報告從皮下可植入式傳感器設備收集的傳感器數據的方法，如之前在本文描述的。該方法牽涉在傳感器設備的化學傳感器檢測到預定化學劑時啟用傳感器設備的通信模塊以及將傳感器設備的數據收集模塊收集的數據傳送到遠程設備。

如之前描述的，預定化學劑可以被吸入、透皮吸收、攝入、注入或以別的方式遞送給傳感器設備所植入的個體。這可以通過提供可吸入配方、局部施用配方、口服施用配方或可注入配方來進行，或預定化學劑可以另外來自傳感器設備所植入的人的周圍。備選地，預定化學劑可以是被類似地施用或從個體的周圍獲得的劑的代謝物。

再次重申，預定化學劑可以用于啟用或停用通信模塊。例如，在檢測到預定化學劑時，可以持續預定時段地啟用通信模塊，或在預定時段到期時停用它。備選地，通信模塊可以通過以下中的至少一個來啟用：可以是預定化學劑的分析物的存在、缺乏、濃度增加和濃度減小。設備然后可以通過以下中的至少一個來停用：分析物（其可以是預定化學劑或第二預定化學劑）的存在、缺乏、濃度增加和濃度減小。另外，通信模塊可能需要第二因子用于驗證。一旦啟用通信模塊，它可以被用戶停用。通信模塊的停用還可以使傳感器設備的用電最小化。在該實施例的一個方面，通信模塊的啟用還促使開啟無線通道。

進一步重申，遠程設備可以基于接收的數據執行動作，例如向用戶報告數據、對傳感器設備所植入的個體施用劑、提供電刺激或信號傳遞結果，例如警報指標。警報指標信號可以是振動、熱、光、聽覺、嗅覺、電、化學和生物化學中的至少一個。遠程設備還可以將數據傳送到遠程數據庫。

在再另一個發明性實施例中，提供報告從皮下可植入式傳感器設備群收集的傳感器數據的方法，如之前在本文描述的。這樣的方法牽涉可以包括用基于傳感器設備的傳感器檢測到第一預定化學劑來控制第一組傳感器設備的通信模塊的程序邏輯對群內的第一組傳感器設備的控制器模塊編程。另外，可以用基于傳感器設備的傳感器檢測到第二預定化學劑來控制第二組傳感器設備的通信模塊的程序邏輯對群內的第二組傳感器設備的控制器模塊編程。從群內的每個組收集的傳感器數據然后被傳送到遠程設備。這可以允許基于預定化學密鑰將數據從一組人傳送，同時維持另一組人的隱私和數據安全性，該另一組人的可植入設備使用不同的化學密鑰。

第一和第二預定化學劑可以被吸入、透皮吸收、攝入、注入或以別的方式遞送給傳感器設備所植入的個體。這可以通過提供可吸入配方、局部施用配方、口服施用配方或可注入配方來進行，或預定化學劑可以另外來自傳感器設備所植入的人的周圍。備選地，第一和第二預定化學劑中的至少一個可以是被類似地施用或從個體的周圍獲得的劑的代謝物。

第一和第二預定化學劑分別可以用于啟用或停用第一和第二組傳感器設備的通信模塊。例如，可以對第一組傳感器設備所植入的個體和第二組傳感器設備所植入的個體二者施用第一預定化學劑，但僅第一組傳感器設備的通信模塊將被啟用并且第二組傳感器設備的通信模塊將保持閑置。第一組傳感器設備的通信模塊可以保持活動直到第一預定化學劑的濃度減少到規定水平以下。一旦啟用第一和第二組傳感器設備的通信模塊，它們也可以被用戶停用。第一和第二組傳感器設備的通信模塊的停用還可以使那些傳感器設備之中的用電最小化。在該實施例的一個方面，第一和第二組傳感器設備的通信模塊的啟用還導致在那些傳感器設備中開啟無線通道。一旦啟用第一和第二組傳感器設備中的至少一個中的通信模塊，相應數據收集模塊收集的數據可以傳送到遠程設備。

遠程設備可以基于接收的數據執行動作，例如向用戶報告數據、對傳感器設備所植入的個體施用劑、提供電刺激或信號傳遞結果，例如警報指標。警報指標信號可以是振動、熱、光、聽覺、嗅覺、電、化學和生物化學中的至少一個。遠程設備還可以將數據傳送到遠程數據庫。

另一個發明實施例提供生物感測和報告系統，其包括可植入式皮下傳感器設備和配置成接收從傳感器設備傳送的數據的遠程設備。

在示范性實施例中，皮下可植入式傳感器設備可以包括：外殼；至少一個傳感器；電力模塊，其配置成對傳感器設備供電；數據收集模塊，其配置成收集和存儲傳感器數據；通信模塊，其配置成與遠程設備通信；和控制器模塊，其配置成控制傳感器設備的操作，其中控制器模塊基于至少一個傳感器檢測到預定化學劑來控制通信模塊。

在一個示例中，皮下可植入式傳感器設備可以包括：

外殼，其具有大致相對側；

在相對側的一個上的至少一個化學傳感器；

電力模塊，其配置成對傳感器設備供電；

數據收集模塊，其配置成收集和存儲傳感器數據；

通信模塊，其配置成與遠程設備無線通信；以及

控制器模塊，其配置成控制傳感器設備的操作并且配備有程序邏輯，該程序邏輯基于至少一個化學傳感器檢測到預定化學劑或分析物來控制通信模塊。

在一個示例中，至少一個化學傳感器具有多個識別部位。

在一個示例中，多個識別部位可以配置成檢測多個預定化學劑或分析物。

在一個示例中，至少一個化學傳感器是傳感器陣列。

在一個示例中，傳感器陣列配置成檢測多個預定化學劑或分析物。

在一個示例中，傳感器設備還可以包括在外殼的相對側的每個上的至少一個傳感器或傳感器陣列。

在一個示例中，至少一個化學傳感器具有從由以下組選擇的類型：電化學、電位測定、安培測定、電導測定、化學電容、化學電阻、光電離、場效應晶體管、物理換能器、光學換能器、生物化學、基于親和性的、熱化學、光學和壓電型傳感器。

在一個示例中，至少一個化學傳感器配置成檢測以下中的至少一個：預定化學劑或分析物的存在、缺乏或濃度。

在一個示例中，控制器模塊配置成在檢測到預定化學劑或分析物的存在、缺乏或濃度時啟用通信模塊。

在一個示例中，控制器模塊配置成在檢測到預定化學劑或分析物的存在、缺乏或濃度時停用通信模塊。

在一個示例中，分析物是預定化學劑。

在一個示例中，傳感器設備進一步配置成在檢測到預定化學劑或分析物時對傳感器設備所植入的受檢者提供生物反饋信號。

在一個示例中，分析物是預定化學劑。

在一個示例中，生物反饋信號是振動、熱、光、聽覺、嗅覺、電、化學和生物化學中的至少一個。

在一個示例中，傳感器設備還可以包括提供傳感器設備內存儲的劑的釋放的部件。

在一個示例中，生物反饋信號提示從傳感器設備的劑的釋放，或在傳感器設備所植入的個體內的內源性劑的釋放。

在一個示例中，生物數據感測和報告系統可以包括：

如之前記載的可植入式皮下傳感器設備；以及

遠程設備，其配置成與傳感器設備無線通信。

在一個示例中，遠程設備配置成向傳感器設備發送數據、從傳感器設備接收數據，或向傳感器設備發送數據且從傳感器設備接收數據。

在一個示例中，遠程設備進一步配置成向用戶報告傳送的數據。

在一個示例中，遠程設備進一步配置成從用戶接收信息輸入。

在一個示例中，信息從遠程設備傳送到傳感器設備。

在一個示例中，從遠程設備發送到傳感器設備的信息控制傳感器設備的操作。

在一個示例中，操作是數據收集模塊的操作。

在一個示例中，數據收集模塊的操作包括以下至少其中之一：發起數據收集、終止數據收集和刪除存儲的數據。

在一個示例中，遠程設備進一步包括用于對傳感器設備所植入的受檢者施用劑的部件。

在一個示例中，遠程設備配置成在從傳感器設備接收信息時對受檢者施用劑。

在一個示例中，遠程設備進一步配置成信號傳遞結果。

在一個示例中，信號是警報指標。

在一個示例中，遠程設備是手持設備。

在一個示例中，手持設備是智能設備。

在一個示例中，遠程設備配置成將數據傳送到第二遠程設備。

在一個示例中，第二遠程設備包括遠程數據庫。

在一個示例中，第二遠程設備配置成響應于接收的數據對受檢者施用劑。

在一個示例中，控制皮下可植入式傳感器設備的通信活動的方法可以包括：

識別要被傳感器檢測的預定化學劑；以及

響應于檢測到預定化學劑啟用皮下可植入式傳感器設備的通信模塊。

在一個示例中，啟用通信模塊進一步包括用基于檢測到預定化學劑來控制傳感器設備的通信模塊的操作的邏輯對傳感器設備的控制器模塊編程。

在一個示例中，預定化學劑由傳感器設備所植入的受檢者吸入。

在一個示例中，預定化學劑由可吸入配方提供。

在一個示例中，預定化學劑由傳感器設備所植入的受檢者透皮吸收。

在一個示例中，預定化學劑由局部施用配方提供。

在一個示例中，預定化學劑由傳感器設備所植入的個體攝入。

在一個示例中，預定化學劑由口服施用配方提供。

在一個示例中，預定化學劑被注入傳感器設備所植入的個體。

在一個示例中，預定化學劑是遞送給傳感器設備所植入的個體的劑的代謝物。

在一個示例中，持續預定時段地啟用通信模塊。

在一個示例中，通過預定時段到期來停用通信模塊。

在一個示例中，通過預定化學劑或分析物的存在或缺乏來啟用或停用通信模塊。

在一個示例中，分析物是預定化學劑。

在一個示例中，通過預定化學劑或分析物的濃度增加或減少來啟用或停用通信模塊。

在一個示例中，分析物是預定化學劑。

在一個示例中，通信模塊的停用使用電最小化。

在一個示例中，報告從皮下可植入式傳感器設備（如之前記載的）收集的傳感器數據的方法可以包括：

在傳感器設備的化學傳感器檢測到預定化學劑時啟用傳感器設備的通信模塊；以及

將傳感器設備的數據收集模塊收集的數據傳送到遠程設備。

在一個示例中，預定化學劑由傳感器設備所植入的個體吸入。

在一個示例中，預定化學劑由可吸入施用配方提供。

在一個示例中，預定化學劑被傳感器設備所植入的個體透皮吸收。

在一個示例中，預定化學劑由局部施用配方提供。

在一個示例中，預定化學劑由傳感器設備所植入的個體攝入。

在一個示例中，預定化學劑由口服施用配方提供。

在一個示例中，預定化學劑被注入傳感器設備所植入的個體。

在一個示例中，預定化學劑是遞送給傳感器設備所植入的個體的劑的代謝物。

在一個示例中，持續預定時段地啟用通信模塊。

在一個示例中，通過預定時段到期來停用通信模塊。

在一個示例中，通過預定化學劑或分析物的存在或缺乏來啟用或停用通信模塊。

在一個示例中，分析物是預定化學劑。

在一個示例中，通過預定化學劑或分析物的濃度增加或減少來啟用或停用通信模塊。

在一個示例中，分析物是預定化學劑。

在一個示例中，通信模塊的停用使用電減少。

在一個示例中，預定化學劑的檢測啟用第二因子以供用戶驗證。

在一個示例中，遠程設備在從傳感器設備接收信息時對受檢者施用劑。

在一個示例中，遠程設備向用戶報告數據。

在一個示例中，遠程設備提供電刺激。

在一個示例中，遠程設備信號傳遞結果。

在一個示例中，信號是警報指標。

在一個示例中，警報指標信號是振動、熱、光、聽覺、嗅覺、電、化學和生物化學中的至少一個。

在一個示例中，遠程設備將數據傳送到第二遠程設備。

在一個示例中，第二遠程設備包括遠程數據庫。

在一個示例中，數據傳輸是無線的。

在一個示例中，無線傳輸經由Bluetooth、Wi-Fi、WiMAX、IEEE 802.11、蜂窩、無線電、電磁和光學通信中的至少一個而執行。

在一個示例中，報告來自皮下可植入式傳感器設備的傳感器數據的方法包括：

在傳感器設備的化學傳感器檢測到預定化學劑時啟用傳感器設備的通信模塊；以及

將傳感器設備的數據收集模塊收集的傳感器數據傳送到遠程設備。

在一個示例中，預定化學劑由傳感器設備所植入的受檢者吸入。

在一個示例中，預定化學劑由可吸入施用配方提供。

在一個示例中，預定化學劑由傳感器設備所植入的受檢者透皮吸收。

在一個示例中，預定化學劑由局部施用配方提供。

在一個示例中，預定化學劑由傳感器設備所植入的受檢者攝入。

在一個示例中，預定化學劑由口服施用配方提供。

在一個示例中，預定化學劑被注入傳感器設備所植入的受檢者。

在一個示例中，預定化學劑是遞送給傳感器設備所植入的受檢者的劑的代謝物。

在一個示例中，持續預定時段地啟用通信模塊。

在一個示例中，通過預定時段到期來停用通信模塊。

在一個示例中，通過預定化學劑或分析物的存在或缺乏來啟用或停用通信模塊。

在一個示例中，分析物是預定化學劑。

在一個示例中，通過預定化學劑或分析物的濃度增加或減少來啟用或停用通信模塊。

在一個示例中，分析物是預定化學劑。

在一個示例中，通信模塊的停用使用電減少并且延長可植入式傳感器設備的有效操作壽命。

在一個示例中，遠程設備和/或可植入式傳感器設備包括編程邏輯，其在設備之間的初始通信后需要驗證機制。

在一個示例中，驗證由遠程設備的用戶輸入遠程設備。

在一個示例中，驗證是pin號碼、密碼或生物計量數據。

在一個示例中，遠程設備向用戶報告傳送的數據。

在一個示例中，遠程設備信號傳遞結果。

在一個示例中，信號是警報指標。

在一個示例中，警報指標信號是振動、熱、光、聽覺、嗅覺、電、化學和生物化學中的至少一個。

在一個示例中，遠程設備將數據傳送到第二遠程設備。

在一個示例中，第二遠程設備包括遠程數據庫。

在一個示例中，數據傳輸是無線的。

在一個示例中，無線傳輸經由Bluetooth、Wi-Fi、WiMAX、IEEE 802.11、蜂窩、無線電、電磁和光學通信中的至少一個而執行。

在一個示例中，皮下可植入式傳感器設備是單個受檢者中或多個受檢者中的多個皮下可植入式傳感器設備。

在一個示例中，多個受檢者分成特定組。

在一個示例中，每組皮下可植入式傳感器設備通過與其他組不同的預定化學劑而啟用，或其中每組皮下可植入式傳感器設備通過與其他組不同濃度的預定化學劑而啟用。

在一個示例中，發明實施例包括在受檢者需要時對其施用治療劑的方法并且包括：

用皮下可植入式傳感器設備收集關于受檢者中的分析物的數據；

在設備的化學傳感器檢測到預定化學劑時啟用傳感器設備的通信模塊；

將收集的數據傳送到遠程設備；

基于數據確定受檢者的需要；

選擇要對受檢者施用的治療劑、治療劑的量；以及

對受檢者施用治療劑。

在一個示例中，預定化學劑是分析物。

在一個示例中，遠程設備對受檢者施用治療劑。

在一個示例中，遠程設備與第二遠程設備通信，該第二遠程設備對受檢者施用治療劑。

盡管前面的示例在一個或多個特定應用中說明特定實施例，可以在實現的形式、使用和細節中做出許多修改而不偏離本文清楚表達的原理和概念的范圍，這對于本領域內普通技術人員將是清楚的。因此，除了由下文闡述的權利要求限制以外，預計沒有限制。