用于促红细胞生成素刺激剂的连接的药物输送系统的制作方法

1.本发明涉及用于自动向患者施用药物和补充剂的装置、系统和方法。本发明还涉及用于治疗贫血的装置、系统和方法。


背景技术：

2.当人体在较高海拔处经历氧气水平降低时，它开始在血液中产生更多的血红蛋白(hgb)以改善可用氧气的分布。透析患者同样患有缺乏足够的血红蛋白，被称为贫血(红细胞缺乏)，因为肾脏不能产生必要的激素来向骨髓发出信号以产生更多的血红蛋白。贫血尤其会导致透析患者的疲劳，因为患者的器官没有获得足够的氧气来正常运作。
3.持续的透析中和透析间监测对于慢性肾病(ckd)和终末期肾病(esrd)患者至关重要。血压调节对肾病患者很重要，这涉及肾素-血管紧张素和促红细胞生成素激素的调节。对于esrd，这些功能会受到影响。
4.化疗攻击快速分裂的细胞，包括最终形成红细胞的细胞。因此，接受化疗的癌症患者需要更多的促红细胞生成素激素来刺激更多血红蛋白的产生。
5.阿法依泊汀(epoetin alfa)是一种使用重组dna技术在细胞培养中产生的人类促红细胞生成素，用于治疗贫血。这种药物与您体内预防贫血的天然物质(促红细胞生成素)非常相似。它通过向骨髓发出信号以产生更多红细胞并与铁补充剂搭配使用。铁是血红蛋白的重要组成部分，血红蛋白是红细胞中的一种物质，它可将氧气从肺部输送到全身。血液透析患者可以静脉内接受venofer形式的铁，这是一种可从纽约shirley的american regent,inc.获得的铁补充剂。血红蛋白约占人体铁的三分之二。没有足够的铁，身体就无法制造足够的健康携氧红细胞。没有健康的红细胞，身体就无法获得足够的氧气。
6.epoetin由加利福尼亚千橡市的amgen以商品名epogen生产和销售。2009年，美国每位患者的平均费用为8,447美元，并且每年都在稳步增长。几年来，阿法依泊汀是美国医疗保险系统支付的最大单笔药物支出。
7.venofer目前仅作为品牌药提供；通用版本尚不可用。
8.由于对贫血症管理有用的药物(例如epogen和venofer)非常昂贵，这些费用消耗了医疗保险报销的血液透析治疗费用的很大一部分，这限制了可用于提高护理质量和开发创新的下一代透析装置的资金。
9.此外，epogen以常规的处方剂量给药，而不考虑患者的每日红细胞计数。在使用epogen之前，建议血红蛋白浓度低于10g/dl，剂量取决于患者的医疗状况、体重和对治疗的反应。因此，必须经常进行昂贵的血液检查，以检查药物的效果并确定正确的剂量。给药也有很大的复杂性。
10.阿法依泊汀有时可能会导致或加重高血压，尤其是在长期肾功能衰竭的患者中。这种影响可能是由于红细胞数量增加过快引起的，通常在开始治疗的前三个月内。因此，特别重要的是不要给患者过量用药。使用epogen治疗后，血红蛋白水平通常会在2到6周内开始升高，需要定期检测患者的血液以确保epogen发挥作用。建议在开始时至少每周检测一
次血液。其它药物替代品也很昂贵，如aransep(阿法达贝泊汀)，可从加利福尼亚州千橡市的amgen获得，以及mircera(倍他依泊汀)，可从瑞士巴塞尔的f.hoffmann-la roche ag获得，并且它们具有不同的给药要求和反应时间，这使药物之间的转换变得复杂，如下表所示：
[0011][0012]
venofer还需要仔细计算剂量。例如，说明以0.5mg/kg的剂量给药venofer，每剂不超过100mg，每4周给药12周，未稀释通过5分钟以上缓慢静脉注射，或者稀释在25ml的0.9％nacl中并且给药时间在5到60分钟内。
[0013]
这些剂量计算、检测和管理它们所花费的时间增加了劳动力成本，并且在某些情况下，诊所中有30多名血液透析患者。腹膜透析(pd)患者也需要这些药物和疗效检测。
[0014]
患者接受检测、治疗和重新检测所需的时间非常繁琐，尤其是考虑到旅行和接触点的数量时。接触点可以包括患者到透析技术员到实验室技术员到肾病专家到患者到药剂师到透析技术员到患者，所有这些都用于一个治疗周期。
[0015]
图1示出了使用规定的esa治疗贫血的当前状态。如图1所示，根据患者的护理计划，患者去医生或实验室接受血液检查。从患者身上抽取的血液被送到实验室进行血液检测。然后将血液检测的结果发送给患者的主治医生。主治医师审查血液检查结果，如果需要，主治医师会开具esa。然后将处方填写并给予患者。涉及许多接触点。
[0016]
目前的给药方法依赖于每两到四周进行一次血液检测，具体取决于疾病组和根据血红蛋白(hgb)水平开出esa处方。esa需要将近两到三周的时间才能生效并显示出相当大的改善，但是目前这只能通过随后的血液检测来实现。
[0017]
需要提供适应性剂量以改善生活质量。


技术实现要素：

[0018]
本发明为患有慢性肾病或导致红细胞生成素缺乏的其它慢性疾病的患者提供自动化的贫血管理。
[0019]
通过促红细胞生成素和铁补充剂的自动输送降低了血液透析或腹膜透析治疗的成本。
[0020]
根据各种实施例，血氧、部分o2饱和度、血细胞比容、血红蛋白和血压测量值被测量，并使用这些值来预测对患者贫血和血压调节的esa激素的需要。
[0021]
本发明解决了慢性肾病、癌症和其它可以长期开具esa的疾病组的贫血管理的问题。
[0022]
本发明提供了一种促红细胞生成素输送系统，该系统与规定的贴片接合并无线连接到患者的肾病专家。在一些实施例中，所述输送系统还可以输送铁补充剂。所述装置可以是可穿戴的并且可以连续监测患者的血氧、部分o2饱和度、血细胞比容和血红蛋白。可穿戴装置可以有内置的血压监测器，或者可以例如通过蓝牙无线连接到血压袖带，以便将血压测量值集成到肾病专家的报告中。血压测量值可以由可穿戴装置直接测量、例如通过使用超声波传感器或压电传感器测量。示例性系统在https://ucsdnews.ucsd.edu/pressrelease/wearable_ultrasound_patch_monitors_bl ood_pressure_deep_inside_body中示出。
[0023]
因此，对于各种实施例，肾病专家可以上传新处方并且所述装置集成控制以施用一种或多种药物、例如诸如epogen的esa和诸如venofer的铁补充剂。控制可以基于处方数据、患者参数或两者。所述装置可以消除诊所工作人员抽血、检测、执行他们自己的剂量计算以及使用注射器手动给药的需要。这不仅可以节省时间，而且还可以更高效地使用药物、例如venofer和epogen，因此不会浪费任何药物。实时数据流可用于显示血红蛋白和氧饱和度是否足够。内置血压计或配对的血压袖带可用于评估患者的需求。
[0024]
可穿戴装置可以与接收装置同步、例如苹果或三星智能手表、手机、膝上型电脑、医生网络、药房网络等。这样的接收装置可以用来监测患者，从而减少对患者日常生活的干扰。本发明还可以用于治疗由诸如癌症化疗的治疗、甲状腺功能减退、铁缺乏等引起的其它贫血症状。通过利用数据流中测量的量或其它值、例如结合的血细胞比容和氧饱和度水平，可以更准确地管理epogen和venofer等药物。
[0025]
在示例性实施例中，提供了一种通过spo2测量值密切监测hgb水平变化的系统。基于这些变化，可穿戴装置能够确定所需的治疗，以维持13至15g/dl的稳定hgb水平。治疗可以包括施用一种或多种药物、例如esa和铁补充剂。
附图说明
[0026]
参考附图可以更充分地理解本发明。附图旨在说明而非限制本教导。
[0027]
图1是目前可用的开具和施用促红细胞生成素刺激剂(esa)的方法的示意图。
[0028]
图2是示出了由根据本发明的实施例的连接的药物输送系统执行的各种方法所遵循的各种步骤和顺序的流程图。
[0029]
图3是示出了根据本发明的各种实施例的药物输送和监测系统的示意图，包括远程装置和贴片形式的可穿戴装置，并且示出了集成在远程装置中的构件与集成在esa管理的可穿戴贴片中的构件之间的连接性。
[0030]
图4是根据本发明的各种实施例的可穿戴装置的示例性布局的图。
[0031]
图5是示出了根据本发明的装置的基本构件的示例性布局的图。
[0032]
图6是根据本发明的各种实施例的可穿戴装置的分解图。
[0033]
图7a是根据本发明的各种实施例的可穿戴装置的分解图。
[0034]
图7b是图7a所示的可穿戴装置的内部构件的俯视图和后端视图
[0035]
图7c是组装的图7a所示的可穿戴装置的端视图。
[0036]
图8是根据本发明的各种实施例的可穿戴装置的分解图。
[0037]
图9a是根据本发明的各种实施例的可穿戴装置的分解图。
[0038]
图9b是组装的图9a所示的可穿戴装置的俯视图。
[0039]
图9c是图9b所示组装的可穿戴装置的仰视图，示出了示例性粘附剂样式布局。
[0040]
图9d是粘附到用户的皮肤上的图9b和图9c所示的组装的装置的侧视图。
[0041]
图10是具有本发明的实施例的可穿戴装置的患者的图示，可穿戴装置附着在她的手臂上，并持有用于控制可穿戴装置的手持远程控制器。
[0042]
图11是示出了根据本发明的各种实施例的用于控制药物或补充剂的给药的构件的控制电路图。
[0043]
图12示出了可用于根据本发明的给药方法的示例性压力脉冲波形图。
[0044]
图13a示出了在根据本发明的各种实施例的系统中有用的可穿戴装置。
[0045]
图13b示出了在用户的手腕上的图13a所示的可穿戴装置的端视图。
[0046]
图14a示出了可与本发明的可穿戴装置和系统一起使用或作为其一部分的又一装置。
[0047]
图14b是图14a所示装置的侧视图。
[0048]
图15示出了可与本发明的可穿戴装置和系统一起使用或作为其一部分的又一装置。
[0049]
图16a-16d示出了可以与根据本发明的装置和系统的应变仪一起使用和在其中使用的各种应变仪线性样式。
[0050]
图17是可以与本发明的装置和系统一起使用或作为其一部分的应变仪监视器的示意图。
[0051]
图18是可以与本发明的装置和系统一起使用或作为其一部分的应变仪监视器的示意图。
[0052]
图19是可以与本发明的装置和系统一起使用或作为其一部分的应变仪监视器的示意图。
具体实施方式
[0053]
根据本发明的一个或多个实施例，提供了一种可穿戴装置，其包括被配置为在使用期间附接到患者皮肤的壳体。可穿戴装置包括至少部分地容纳在壳体中的注射器组件。注射器组件配置成将第一药物穿过患者的皮肤注射到患者体内。注射器组件还可以配置成将第二药物也穿过患者的皮肤注射到患者体内。“注射”是指经由针、注射器、插管、微针、微针阵列或经由透皮装置进行的注射。在某些情况下，第一药物可以通过注射器注射，而第二药物可以通过透皮贴片注射。
[0054]
可穿戴装置还可以包括第一感测系统，该第一感测系统配置为感测指示需要将第一药物施用于患者的一个或多个患者参数。第一感测系统可以包括一个或多个传感器和控制信号发生器。控制信号发生器可以配置为响应于被感测的一个或多个患者参数而产生控制信号。
[0055]
可穿戴装置还可以包括位于壳体内的控制系统。控制系统可以配置为从第一感测系统接收控制信号。控制系统可以基于接收到的控制信号激活注射器组件，例如以将第一药物注射到患者体内。控制系统还可以配置为例如基于接收到的第二控制信号启动注射器组件以将第二药物注射到患者体内。
[0056]
除了第一感测系统之外，还可以提供第二感测系统，该第二感测系统配置为感测指示需要将第二药物施用于患者的一个或多个专利参数。第二感测系统可以包括一个或多个第二传感器和第二控制信号发生器。第二控制信号发生器可以配置为响应于由第二感测系统感测的一个或多个患者参数生成第二控制信号。控制系统还可以配置为从第二感测系统接收第二控制信号。基于接收到的第二控制信号，控制系统可以启动注射器组件以将第二药物注射到患者体内。
[0057]
可穿戴装置可以包括位于壳体内的第一储存器，例如，其包含第一药物的供应。可穿戴装置可以包括位于壳体内的第二储存器，例如，其包含第二药物的供应。第一储存器和第二储存器中的每一个可以独立地与注射器组件流体连通。第一药物和第二药物可以相互依赖。在一个示例性装置中，第一药物可以是促红细胞生成素，第二药物可以是铁补充剂。可穿戴装置可以配置为治疗和控制患者的贫血。第一药物可以是阿法依泊汀、倍他依泊汀(epoetin beta)和阿法达贝泊汀(darbepoetin alfa)或其组合。第二药物可以是从第二储存器供应或从透皮贴片供应的铁补充剂。
[0058]
控制系统可以配置为从远程装置接收输入信号、例如从手机、平板电脑、计算机、智能手表、智能手机、智能扬声器等接收输入信号。输入信号可以包括用于控制系统执行的指令集。指令集可以包括将由控制系统使用以激活注射器组件的时间指令和量指令。从远程装置接收的指令集可以与来自第一感测系统的控制信号、来自第二感测系统的控制信号或两者一起使用，以激活注射器组件。指令集和一个或多个控制信号可用于控制将第一药物注射到患者体内的时间和数量，以及将第二药物注射到患者体内的时间和数量，或两者兼而有之。
[0059]
根据本发明还提供了一种系统，该系统包括如本文所述的可穿戴装置和远程装置。远程装置可以包括被配置为感测患者参数的传感器。远程装置还可以包括信号发生器，该信号发生器配置为产生指示感测到的患者参数的远程控制信号。控制系统可以配置为从远程装置接收远程控制信号，并且基于接收到的远程控制信号和从第一感测系统接收到的控制信号激活注射器组件。注射器组件的激活可以被控制，从而控制将第一药物注射到患者体内的时间和数量以及将第二药物注射到患者体内的时间和数量。远程装置可以包括例如脉搏血氧计、血压传感器、心率传感器或它们的组合。
[0060]
可穿戴装置的第一感测系统可以包括脉搏血氧仪、血细胞比容传感器、血红蛋白传感器、血压传感器或它们的组合。如果脉搏血氧计包括在第一感测系统中，则它可以包括非侵入式血氧饱和度传感器。如果血压传感器包括在第一感测系统中，则它可以包括非侵入式血压传感器。第一感测系统可以包括血压传感器，该血压传感器包括袖带、压电换能器或压电换能器阵列。
[0061]
注射器组件可以包括第一注射器装置和第二注射器装置，第一注射器装置配置为将第一药物穿过患者皮肤注射到患者体内，第二注射器装置配置为第二药物穿过患者皮肤将注射到患者体内。在一些实施例中，注射器组件可以包括单个注射器装置，该注射器装置配置为将第一药物和第二药物同时、交替或间歇地穿过患者的皮肤注射到患者体内。注射器组件可以包括可伸缩的皮下注射针，该针配置成延伸出壳体、刺入患者的皮肤并缩回壳体中。注射器组件可以包括聚合的、可膨胀的微针阵列。一个或多个聚合的、可膨胀的微针阵列可以包括在注射器组件中。壳体内的第一储存器可以包含第一药物的供应。第一聚合
的、可膨胀的微针阵列可以与第一储存器可中断地流体连通。类似地，可以在壳体内提供包含第二药物的供应的第二储存器，第二聚合的、可膨胀的微针阵列可以与第二储存器可中断地流体连通。因此，可穿戴装置可以配置为相应地通过第一和第二聚合的、可膨胀的微针阵列从第一和第二储存器输送第一和第二药物。
[0062]
可穿戴装置可以包括药物输送系统，该药物输送系统包括泵。泵可以配置为将第一药物、第二药物或两者泵送通过注射器组件并穿过患者的皮肤进入患者体内。泵可以包括压电泵、波浪形马达、医用泵贴片、热泵、活塞泵、电磁弹簧、它们的组合等。
[0063]
可穿戴装置可以包括粘附剂层，粘附剂层可以附接到壳体的底部表面。粘附剂层的一侧可以附接到壳体的底部表面，而另一侧可以是最外粘附表面的形式。最外粘附表面可以配置为将壳体粘附到患者的皮肤。使用前，最外面的粘附表面可以用可剥离的衬垫保护。粘附剂层的粘附剂可以包括例如压敏粘附剂，并且衬垫可以包括例如聚合物薄膜、例如聚乙烯薄膜或聚四氟乙烯薄膜或涂层片材。粘附剂层可以具有形成在其中的孔并且该孔可以与注射器组件对准，使得注射器组件可以将第一药物、第二药物或两者注射到患者的皮肤中而无需穿透粘附剂层。可剥离衬垫可以是保护衬垫并且可以覆盖形成在粘附剂层中的孔，如果提供这样的孔的话。
[0064]
可穿戴装置还可以包括注射器驱动系统。注射器组件可以包括可伸缩的皮下注射针，并且注射器驱动系统可以包括电池、电池供电的马达和被配置为将可伸缩的皮下注射针伸出壳体并伸入患者皮肤中的传动系。注射器驱动系统可以配置为在将药物注射到患者皮肤中之后将可伸缩的皮下注射针缩回壳体中。可穿戴装置可以包括例如注射器驱动系统和药物输送系统，其中药物输送系统包括泵并且配置为通过可伸缩的皮下注射针泵送第一药物、第二药物或两者。
[0065]
可穿戴装置可以包括药物输送系统，该药物输送系统包括第一泵和第二泵。注射器组件可以包括第一注射器装置和第二注射器装置。第一泵可以配置为泵送第一药物通过第一注射器装置，第二泵可以配置为泵送第二药物通过第二注射器装置。这种装置和本文所述的其它装置可以配置用于管理贫血，并且根据本发明还提供了管理贫血的方法。第一药物可以包括促红细胞生成素。控制系统可以包括微处理器和存储器，存储器可以在其中存储多个血红蛋白值和多个相应的变化值，每个变化值对应于促红细胞生成素给药速率的所需变化。每个所需变化都可以基于血红蛋白值。可以将确定的血红蛋白值与存储在存储器中的多个血红蛋白值进行比较以确定促红细胞生成素给药速率的推荐所需变化。控制系统可以配置为确定可穿戴装置所附接的患者的血红蛋白水平，然后将确定的血红蛋白水平与存储在存储器中的血红蛋白值进行比较。控制系统还可以被配置为通过对应于存储在存储器中的所需变化值且对应于所确定的血红蛋白值的值来改变红细胞生成素的注射速率，以调节向患者注射红细胞生成素的速率。对于贫血的管理，第一感测系统可以包括脉搏血氧计、血细胞比容传感器、血红蛋白传感器、血压传感器、心率监测器、它们的组合等。存储器可以在其中存储评估三元组的三维矩阵和对应于每个评估三元组的分配值。每个分配值可以对应于促红细胞生成素注射速率的所需变化。作为示例，控制系统可以配置为基于由脉搏血氧计感测的血氧量计算第一评估量(o
2 sat)。控制系统还可配置为基于由血红蛋白传感器感测的血红蛋白水平计算第二评估量(hemo)。控制系统还可以基于由血压传感器感测的血压计算第三评估量(bp)。控制系统可以配置为由第一评估量、第二评估量和第三评
估量形成评估三元组(o2sat/hemo/bp)。控制系统可以配置为将如此形成的评估三元组与存储在存储器中的评估三元组进行比较。控制系统还可以配置为通过对应于存储在存储器中的所需变化值的值来改变红细胞生成素的注射速率，以调节促红细胞生成素的注射速率，该所需变化值对应于形成的评估三元组。这种可穿戴装置以及本文描述的其它装置可以包括被配置成将调节信号发送到远程装置的发送器。调节信号可以包括与由控制系统形成的评估三元组有关的信息。远程装置可以包括移动通信装置、手机、智能手机、平板电脑、智能手表、健身追踪器、医师网络计算机、膝上型计算机、台式计算机、远程微处理器、远程中央处理单元、其组合等。作为示例，可穿戴装置可以包括发送器，该发送器配置为将第一评估量、第二评估量和第三评估量经由无线实时流发送到医师网络计算机。
[0066]
本发明的可穿戴装置可以是系统的一部分，该系统还包括计算机网络、例如包括至少一个医师网络计算机。可穿戴装置可以包括被配置成将信息信号从可穿戴装置发送到医师网络计算机的发送器。发送器可以配置为发送例如本文所述的第一、第二和第三评估量。计算机网络中的一个或多个医师网络计算机可以配备有被配置为从可穿戴装置接收信息信号的接收器、例如天线。可穿戴装置发送器可以配置为将血氧饱和度量、血细胞比容量、血红蛋白量、心率量和血压量发送到一台或多台医师网络计算机。可穿戴装置可以产生葡萄糖量并将代表葡萄糖量的信号发送到网络。从可穿戴装置到网络的数据发送可以经由无线实时流通过发送和接收信息包进行或在蜂窝塔范围内进行。该网络还可以包括药房计算机。
[0067]
对于贫血的管理，可穿戴装置的注射器组件可以包括第一注射器装置和第二注射器装置。第二注射器装置可以提供铁补充剂。第二注射器装置可以包括离子电渗透皮铁输送贴片。可以在第二储存器和包括离子电渗透皮铁输送贴片的第二注射器装置之间提供流体连通。第二储存器可以包含焦磷酸铁铁盐溶液的供应。可以在第二储存器和铁输送贴片之间提供易碎密封。可中断的流体连通可以由阀、例如以压电夹的形式提供，以便在第二储存器和第二注射器装置之间提供可中断的流体连通。
[0068]
可穿戴装置可以包括电池和包含电极对的离子电渗透皮铁输送贴片。电极对和电池可以各自与控制系统电通信，控制系统可以配置为基于铁控制信号来控制从电池到电极对的电流流动。铁控制信号可以由控制系统接收并且可以指示可穿戴装置所附接的患者体内的铁水平。铁控制信号可由第一感测系统产生并由控制系统接收。铁控制信号可以无线发送到网络、医生的计算机、药房计算机或它们的组合。铁控制信号可以通过微型usb端口或其它数据传输线缆端口等从可穿戴装置下载。
[0069]
根据本发明的可穿戴装置可以设置有传感器以监测装置中可用的药物量，用于注射到患者体内。可穿戴装置可以包括在壳体内的第一储存器，其包含第一药物的供应。可穿戴装置可以包括在壳体内的第二储存器，其包含第二药物的供应。可以提供第一药物水平传感器并将其配置为感测第一储存器中的第一药物的量。第一药物水平传感器可以配置为产生第一药物供应信号，信号发送器可以提供在可穿戴装置中并且配置为将第一药物供应信号发送到远程装置。可穿戴装置可以包括第二药物水平传感器，该第二药物水平传感器配置成感测第二储存器中的第二药物的量。第二药物水平传感器可以配置为产生第二药物供应信号，信号发送器可以被提供在可穿戴装置中并且配置为将第二药物供应信号发送到远程装置。
[0070]
根据本发明，还提供了一种装置的网络，其中至少一个装置包括如本文所述的可穿戴装置。连接到网络的其它装置可以包括医师计算机处理器、药房计算机处理器、智能手机、智能手表、平板计算机、膝上型计算机、台式计算机、服务器等。可穿戴装置可以包括发送器，该发送器配置为无线发送与包含在可穿戴装置中的药物的量、有效期或两者有关的药物信息。无线发送可以发送到网络上的远程装置，例如，医师计算机处理器可以被包括在网络中并且可以包括用于从发送器接收药物信息的接收器。医师计算机处理器还可以包括用于发送基于药物信息的处方信息的发送器。医师计算机处理器可以将处方信息发送到网络上的药房计算机处理器，药房计算机处理器可以包括用于接收处方信息的接收器。
[0071]
根据本发明，还提供了一种用于将处方药保持在如本文所述的可穿戴装置中的方法。该方法可以涉及将药物信息从可穿戴装置的发送器发送到医师计算机处理器。可以无线地进行部分或全部发送。发送可以包括直接发送药物信息或通过一个或多个中间装置间接发送药物信息。该方法可以涉及在医师计算机处理器处接收传输的药物信息。基于接收到的药物信息，医生可以开具处方并将处方从医生的计算机处理器的发送器发送到药房计算机处理器。例如，处方可以是治疗贫血的药物。处方可以至少部分地基于由可穿戴装置发送的药物信息。该方法还可以涉及在药房计算机处理器接收从医师计算机处理器发送的处方。该方法可以涉及准备一个或多个储存器或相应药物的贴片以完成发送的处方。一个或多个储存器或贴片可以配置为插入并连接到可穿戴装置。该方法还可以包括将一个或多个储存器或贴片递送给已为其开具可穿戴装置的患者。
[0072]
可穿戴装置还可以包括存储器，控制系统可以配置为在存储器中存储注射历史信息。对于可穿戴装置进行的注射，可以存储在存储器中的注射历史信息可以与注射的药物量和注射时间有关。可穿戴装置还可以包括发送器，发送器可以配置为将注射历史信息无线地发送到远程装置、例如医师计算机处理器。还提供了一种包括可穿戴装置和医师计算机处理器的网络，其中医师计算机处理器可以包括用于从可穿戴装置的发送器接收注射历史信息的接收器。可穿戴装置还可以包括微型usb端口或另一个数据传输线缆端口，注射历史信息可以经由有线连接从该端口被下载到远程装置。
[0073]
还提供了一种用于报告与可穿戴装置的使用有关的信息的方法，该方法包括发送注射历史信息和患者参数信息。至少一些发送可以无线地发生，并且发送可以包括直接发送注射历史和患者参数信息或通过一个或多个中间装置间接发送注射历史和患者参数信息。该方法可以包括在医师计算机处理器处接收发送的注射历史和患者参数信息，并且基于该信息，开具用于操作可穿戴装置的操作指令。报告的方法还可以包括将操作指令发送到控制系统以供控制系统在操作可穿戴装置时使用。
[0074]
本发明的可穿戴装置可以包括药物输注装置、例如“泵贴片”，与传统的药物输送泵机构相比，其成本更低并且使用起来更方便和舒适。
[0075]
该装置可以包括被设计用于患者佩戴在患者身体上的柔性泵贴片。泵贴片可以具有药物或药物的储存器并且允许将药品或药物输送给患者。泵贴片的示例可以在美国专利申请公开号us2010/0292632a1、us2014/0074062a1、us2017/0056585a1、us2017/0157329a1、us2019/0015581a1、us2019/0091457a1、us2019/0214967a1和us2019/0269862a1中查找，其全部内容通过引用并入本文。
[0076]
此处所附的附图包括图10，其示出了根据本发明的各种实施例的粘附到患者上臂
的可穿戴装置1000。然而，应当理解，根据本发明的可穿戴装置可以粘附到患者身上的任何合适位置，包括例如背部、臀部、腹部、胸部、肩部、大腿、躯干或前臂。可穿戴装置可以粘附在适合骨髓抽吸程序的部位附近，该部位可以是非常有效的药物输送部位。这些部位可包括髋骨后部、髂后嵴或胸骨。
[0077]
图2是示出了由根据本发明的示例性实施例的连接的药物输送系统执行的示例性方法所遵循的各种步骤和顺序的流程图。如图2所示，被称为药物输送和监测装置的可穿戴装置接收药物处方详细信息，在药物量低或过期时提醒医生，计算装置中剩余的药物量，并根据处方从装置向患者给药。
[0078]
图3是示出了根据本发明的各种实施例的系统中的可穿戴贴片形式的esa管理可穿戴装置的构件与远程装置之间的连接性的示意图。该图示出了集成在远程装置中的构件与集成在可穿戴贴片中的构件之间的连接性。图3列出了远程装置中的中央处理器的各种功能，该中央处理器可以与例如集成在可穿戴贴片中的集成电路进行通信。
[0079]
图4示出了根据本发明示例性实施例的可穿戴装置的布局。为清楚起见，简单的电气和数据传输引线示出为连接到被显示为ic的集成电路。通过一个或多个引线，可以将装置的每个构件连接到集成电路ic。也可以或替代地使用无线连接。电池(bat)显示为连接到集成电路ic。电池棒可以是锂离子电池、可充电的、可更换的、一次性的、它们的组合等。每个压电夹都可以作为阀来计量药物(例如epogen)从相应的储液罐到压电泵的流量。易碎密封可以在安装相应的epogen储存器后立即被破坏、基于压电泵产生的吸力串联破坏、根据发送到远程装置的通知由用户根据需要破坏、它们的组合、完全省略等。一旦第一epogen储存器被耗尽或清空时，集成电路可以触发下一个压电夹打开，从而能够访问第二储存器，并使第二个相应的易碎密封破裂。
[0080]
可穿戴装置可以包括一个或多个绝缘层。该层可以防止装置过热。例如，绝缘层可以防止装置达到83
°
f以上的温度。可穿戴装置可以通过任何合适的冷却方式保持凉爽。可在可穿戴装置上使用的示例性冷却装置是来自sunon的微型冷却风扇、例如在www.sunon.com上描述的sunon的ultra micro cooling device。另一种示例性冷却装置是michael irving在2019年10月14日在new atlas(iso18562)voc&particle testing的
““
twist fridges”could cool down by unraveling fiber”中描述的装置。可穿戴装置可以包括稳定介质以防止对装置造成冲击。可穿戴装置可以包括减震热障、例如至少在一个或多个药物储存器下方包括减震热障。
[0081]
可穿戴装置可以配置为执行葡萄糖感测。这种感测可以用biolinq装置完成，例如，使用https://www.biolinq.me/中描述的装置和方法。葡萄糖感测可以使用如可从insulet corporation获得的omnipod dash胰岛素管理系统装置所描述的装置和方法来完成。葡萄糖检测可以使用hemocue系统完成，例如，使用可从瑞典angelholm的hemocueab获得的hemocue hb801系统完成。作为替代，可穿戴装置可以与葡萄糖检测装置、例如hemocue系统通信。有关hemocue hb 801系统的说明，请访问https://www.hemocue.us/en-us/solutions/hematology/hemocue-hb-801-system。此外，葡萄糖检测可以使用可从dexcom,inc.获得的dexcom持续葡萄糖传感器进行。葡萄糖传感器的示例可以是可从http://www.dexcom.com/找到的从dexcom,inc.获得的传感器。
[0082]
rileylink是在可穿戴装置和接收装置、例如智能手机形式的接收装置之间建立
通信的一种方式。rileylink还可用于在可穿戴装置的其它构件和接收装置之间建立通信。例如，rileylink系统可以使用rileylink 916mhz天线套件或433mhz天线套件，其可从乔治亚州卡明市的getrileylink.org获得。
[0083]
血压感测可以使用如2018年9月12日，加州大学圣地亚哥新闻中心，加州大学圣地亚哥分校的labios的wearable ultrasound patch monitors blood pressure deep inside body中所述的装置和方法来完成。该装置可以是压电血压传感器。血红蛋白监测可以使用在joseph等人，non-invasive hemoglobin monitoring，国际外科杂志，第33卷，b部分，2016年9月，第254-257页中描述的装置和方法以非侵入性方式完成。可穿戴装置还可以测量血细胞比容值。血细胞比容测量装置和方法的示例是ekuni等人在noninvasive and continuous hematocrit measurement by optical method without calibration，日本的电子和通信，第99卷，第9期，2016年8月12日(威利在线图书馆)描述的。
[0084]
可穿戴装置可以包括透皮铁贴片。合适的透皮铁贴片的示例是可从fe3medical获得的贴片，网址为https://www.fe3medical.com/。透皮铁贴片可以使用离子电渗电极，例如在网站https://media.lanecc.edu/users/howardc/pta101/101iontophono/101iontophono_print.html中描述的那些。epogen储存器或其它药物储存器可以设置有热和冲击屏障、例如设置在储存器下方或包围储存器。可将日光传感器、内部时钟或两者集成到可穿戴装置中，以便患者在一天中的最佳时间注射。例如，最佳时间可以是患者活动时，因此注射不适不太明显。例如，最佳时间可以是患者不睡觉的时候。例如，最佳时间可以基于由心率监测器检测到的心率来确定。gps监视器、定位信标或两者可以集成到可穿戴装置中，这对儿童或老人特别有用，如果丢失，可以帮助找到装置或患者。可穿戴装置可以包括用于监测药物温度的热传感器以及在药物变得太热、例如即使环境温度变得太热时冷却药物的方法。热传感器可以采取警报的形式，通知患者需要移动到更凉爽的地方。如本文所述，可以集成冷却装置，并且可以基于从热传感器发送的信号来触发。在装置上的冷却风扇可以集成为散热器、小型压缩机、压缩气体排气装置、引起扭曲热量(twistocaloric)冷却的装置。扭曲热量可以通过集成和使用squiggle电机或其它微型电机来实现，该电机配置为在阵列已解捻以实现冷却之后以及在可穿戴装置已充分冷却之后重新扭曲纤维阵列以重置扭曲热量纤维阵列。
[0085]
图5示出了可用作本发明的可穿戴装置的一部分的可穿戴泵贴片。如图5所示，泵贴片通常包括用于柔性药物储存器106或用于供应药物的其它容器的壳体。输注针部署机构108与泵机构114或流体计量装置一起提供，用于控制药物通过输注针部署机构108中提供的输注针输送到患者体内。泵贴片100还优选地包括微处理器或控制器116，用于控制输注针部署机构108和泵机构114以及用于监测和控制泵贴片100的其它操作和系统。还包括电源118、例如任何已知的电源，包括但不限于例如savoie等人的美国专利no.us8,939,928b2号中公开的那种一次性或可再充电标准电池、电容器或能量收集系统，其全部内容通过引用并入本文。
[0086]
根据各种实施例，泵贴片包括底架。底架可以包括至少一个第一框架，该第一框架柔性地连接到第二框架，用于将第一系统构件定位在第一框架中以及将第二系统构件定位在第二框架中，使得第一和第二构件可以相对于彼此定位在壳体中。泵贴片还包括由可部署在壳体内的按钮致动的输注针部署机构。针部署机构可以包括用于将输注针驱动到患者
体内的弹簧盘。针部署机构可以包括由手指杆致动的扭力弹簧，用于将输注针驱动到患者体内。针部署机构可以包括最初彼此接合的针架和插管架，用于使用插入针将柔性插管驱动到用户体内，以及用于在柔性插管插入用户时将插入针从用户撤回的弹簧构件。可以提供类似的针架和生物传感器架，用于在插入针的帮助下将生物传感器插入用户体内，并且可以在插入生物传感器之后将针从患者体内抽出。泵贴片还可以包括用于通过向壳体上部的特定区域施加力来手动致动推注剂量的机构，以及用于部署用于确定生理指标的分析物传感器的机构。
[0087]
将用作根据本发明的可穿戴装置、与可穿戴装置一起使用或在可穿戴装置中使用的泵贴片100的示例性实施例在图6-9中示出。图6-9中示出的每个示例性实施例包括柔性上盖和下盖，相应地在图6中示出为202和204，在图7a和7c中示出为302和304，在图8中示出为402和404，在图9a中示出为502和504。在本发明的示例性实施例中，上盖和下盖构成泵贴片100的外壳或壳体。上盖和下盖中的每一个优选地由薄的柔性聚合物、例如聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp))或聚氯乙烯(pvc)构造。这些材料是示例性的而不是限制性的，并且本领域普通技术人员将认识到，可以使用任何合适的材料来为泵贴片100的构件提供薄的柔性壳体。上盖和下盖优选地在形状上基本相似，以便具有匹配或接近匹配的周边。在一个示例性实施例中，上盖和下盖沿每个的周边声波焊接在一起，以牢固地包封泵贴片100的狗件。下盖优选地通过对于与用户的皮肤接触是安全的任何众所周知的长效粘附剂层210固定到患者的皮肤上。当泵贴片100的下盖被固定到用户身上时，下盖贴合用户并且有利地允许整个泵贴片100弯曲。上盖优选地被设计成最小化相对泵贴片100的弯曲和顺从性的阻力。以这种方式构造的用于泵贴片100的壳体非常薄、柔韧并且符合每个患者独特的体形。泵贴片100的最小厚度和最佳柔韧性为用户提供了一定程度的便利性、多功能性和舒适性。
[0088]
图6和7a-7c相应地示出了可穿戴装置100的第一和第二示例性实施例。根据本发明，每一个都提供了二维顺从性和灵活性。图6中示出的实施例是细长的柔性可穿戴装置200，其实现了最小的厚度，但也提供了增加的表面积，用于皮肤粘附到用户。柔性上盖202和柔性下盖204的设计提高了对圆柱形形状、例如用户的手臂的顺从性。图6中所示的可穿戴装置200的灵活性和顺从性是通过提供“腰部”205或细长上盖和下盖的中间区段的减小的尺寸来增加的。可穿戴装置200具有被限定为从盖的第一边缘220延伸到盖的第二相对边缘222的最长尺寸的长度尺寸。可穿戴装置200具有被限定为垂直于主要尺寸并且从盖的第三边缘221跨越到与第三边缘相反的第四边缘223的最长尺寸的宽度尺寸。装置200的宽度的轮廓优选地在中部或“腰部”205处较窄。在所示的实施例中，腰部当中剖开装置200，形成第一区段207和与第一区段207相反的第二区段209，它们优选地关于腰部对称，使得第一和第二区段具有相似的形状和尺寸。
[0089]
用于图6所示示例性实施例中的可穿戴装置200的上盖202和下盖204的整体形状并不特定限于所示出的形状。适用于本实施例的上盖202和下盖204的替代形状和相对尺寸将为本领域普通技术人员所理解。例如，在另一个实施例中，不是如图6所示沿上盖和下盖的长度尺寸的中间提供“腰部”205或减小的区段。柔性上盖和下盖可在沿长度尺寸的任何点处包括至少一个腰部。该腰部优选地包括垂直于长度尺寸且小于宽度尺寸的尺寸。在这样的实施例中，上盖和下盖不需要包括关于至少一个腰部区段对称的第一和第二区段，或者不需要腰部区段甚至相等地剖开第一区段和第二区段。本领域普通技术人员将理解，任
何形状的柔性上盖和下盖202和204都可以适用于第一示例性实施例中的可穿戴装置100。
[0090]
如图6-9所示，本发明的示例性实施例不仅如上所述为可穿戴装置100提供柔性壳体，而且优选地在壳体内利用柔性和低剖面构件，下文将进一步具体描述、例如柔性储存器106、柔性电路板216、柔性电源118和构件之间的柔性电导体。所述可以包括低剖面泵机构114和低剖面输注针部署机构108。可穿戴装置100的剖面厚度可以在从0.2英寸到1.25英寸的范围内，但在一些情况下可以不大于0.75英寸，这取决于装置的特定功能。剖面可以取决于装置是“智能的”、预编程的还是“简单的”，以及为针部署机构108和流体计量机构114选择的特定构件，以及这些构件的布置。图6中所示的特定构件不限于本发明的所述示例性实施例，并且本领域普通技术人员将认识到，可以在关于图6-9示出和描述的示例性实施例中的每一个中使用构件的任何组合和布置。
[0091]
图7a-7c中所示的柔性和适形可穿戴装置300形成到类似于普通绷带的基本上矩形的封装中，其相对于图6所示的实施例具有减小的覆盖表面积但增加的厚度。如上所述，柔性上盖302和柔性下盖304优选地提供最佳的柔韧性和顺从性。由于本实施例中的柔性上盖302和柔性下盖304的总表面积或占位面积减小了，因此没有必要提供减小的“腰部”或中间区段来帮助顺从性或柔韧性。然而，由于可穿戴装置300的表面积减小，如图7c所示，一些所需构件可以堆叠或布置在彼此之上，这导致可穿戴装置300的厚度增加。为了保持可穿戴装置300的整体柔韧性和顺从性，狗件的布置应该优选地不抑制可穿戴装置300的期望弯曲，如下文将进一步详细描述的。
[0092]
图7a中所示的示例性实施例供了示例性柔性印刷电路板(pcb)316和柔性底架322，用于提供特定系统构件的柔性布置。用于该示例性实施例和其它示例性实施例的柔性印刷电路板316的示例性实施例在图7a中示出。如图所示，在该实施例中对柔性pcb 316被修改以包括沿着pcb 316的外周边的缝、凹部或切口316a和316b。该修改在优选地位于刚性系统构件之间的位置处为pcb 316提供了附加程度的灵活性，从而使得pcb能够基于其它系统构件的紧密定位而根据需要弯曲，如图7c所示。本领域的普通技术人员应该理解，图7a-7c所示的实施例仅提供用于说明，并帮助理解增强可穿戴装置的灵活性和顺从性的概念。切口316a和316b的数量、这种切口的尺寸以及切口在pcb 316上的放置优选地基于特定实施例中的构件的具体数量和布局来选择，并且不受图7a所示示例性实施例的限制。
[0093]
图7a和7b示出了用于本发明示例性实施例的柔性底架322。为了可穿戴装置300的高效操作，优选地，至少储存器106、泵机构114和输注针部署机构108都位于合理地彼此相邻的位置。然而，将这样的构件布置得太近会导致可穿戴装置300的整体弯曲的不合需要的刚性。如图7b所示，柔性底架322被提供优选地容纳至少一个低剖面针部署机构108和泵机构114。底架322至少包括第一和第二框架324和326，用于将相应的构件相对于彼此保持在适当的位置。示出了第三可选框架328，其在一些实施例中可以容纳第二针部署机构、经皮分析物传感器或生物传感器或本领域普通技术人员将理解的任何其它构件。图7b示出了相应框架324、326和328中的每一个如何通过模制到每个连接的框架的柔性接头322a相对于彼此保持。使用底架322上的柔性接头322a的系统构件的互连用于有效地相对于彼此保持相应系统构件，同时提供可穿戴装置300的构件之间的灵活性。图7c是可穿戴装置300的剖面，示出了在本发明的示例性实施例中底架322和pcb 316的相对定位和弯曲。本领域的普通技术人员将理解，彼此灵活互连的框架的相对尺寸和数量不受图7a-7c中的图示限制并
且仅作为示例提供。
[0094]
图8和9a-9b相应地示出了可穿戴装置400和500的第三和第四示例性实施例，它们提供了附加程度的灵活性以便容易地适应复杂的形状。类似于图7a-7c中的pcb 316的修改，在图8所示的示例性实施例中，可穿戴装置400的柔性上盖和下盖可以设计具有沿每个盖的周边的缝、切口或凹部402a和402b。图8中所示的凹部402a和402b的数量、尺寸和布置仅是示例性的。根据该示例性实施例，上盖和下盖可以包括沿每个盖的周边设置的至少一个向内延伸的凹部402a。至少一个凹部可以在盖的相反边缘处设置有第二类似凹部402b。协调凹部可以有效地将可穿戴装置400分隔成模块403a、403b和403c，并且为可穿戴装置提供附加维度的灵活性和顺从性，以使可穿戴装置400能够舒适地放置在用户身体的复杂轮廓上。
[0095]
图8中示出的隔间或模块优选地容纳至少一个系统构件、例如模块403a中的电池电源118、模块403b中的柔性储存器106和泵机构114以及模块403c中的柔性pcb 416。整个构件可以定位在单个隔间或模块之内。如图8所示，通过将系统构件定位在隔间内，只有柔性连接从一个隔间延伸到下一个。可穿戴装置400的最大灵活性和顺从性的区域是各个隔间结合的地方。因此，通过将系统构件定位在单独的隔间中，可实现可穿戴装置400的最大灵活性和顺从性。
[0096]
图9a和9b示出了多维柔性可穿戴装置500的第四示例性实施例，其也被划分为模块或叶瓣并且甚至进一步增强了可穿戴装置的多维顺从性。可穿戴装置500的上盖和下盖502和504可以包括任意形状和尺寸的中央“集线器”区域503，以及也具有任意形状的多个模块或凸角505a-505d，它们从中央集线器503径向延伸。类似于结合图8示出的示例性实施例，可穿戴装置500可以在每个叶瓣505a-505d和中央集线器503中容纳至少一个系统构件。每个叶瓣可以完全集成定位在其中的系统构件。可穿戴装置500在每个叶瓣505a-505d结合中央集线器区域503的区域附近是最柔韧和适形的。因此，该装置可以配置为使得从每个叶瓣505a-505d延伸到中央集线器503只有柔性连接。在本发明的示例性实施例中，特定构件可以被布置和成形，以便采用上盖和下盖的整体或隔间形状和弯曲方式，例如采用中央集线器区域503的形状的图9a和9b所示的柔性pcb 516，以及图8中示出的柔性pcb 416。
[0097]
被包含在可穿戴装置500中的如图9a-9b所示的特定构件仅作为示例提供，并不旨在进行限制。本领域普通技术人员将理解，可穿戴装置500内并且特别是个性化隔间内的特定构件和构件的布置将根据可穿戴装置500的预期功能而变化。实现可穿戴装置500的预期功能所需的任何构件组合可以有利地被选择并定位在柔性壳体内，以实现可穿戴装置500的最大灵活性和顺从性。此外，如图9a和9b所示的上盖和下盖502和504的形状不限制本发明的示例性实施例。本领域的普通技术人员将理解，装置可以被形成为任何合适的形状，该形状是柔性的并且适形用户的身体。
[0098]
除了通过灵活设计实现的舒适度之外，图9a所示的实施例为用户提供了附加水平的舒适度。如图9a所示，下盖504可以使用设置在每个径向延伸的叶瓣505a-505d上的粘附垫510固定到使用者的皮肤上。替代地，可以提供基本上覆盖被固定到用户的壳体部分的整个表面区域的粘附剂层。
[0099]
一些用户的皮肤可能对使用的粘附剂特别敏感。如图9a所示，分离的粘附垫510减少了用户皮肤上涂有粘附剂的总表面积，并允许在垫之间的用户皮肤更舒适地伸展，从而
使与使用可穿戴装置500相关的潜在皮肤刺激和疼痛最小化。
[0100]
在其它实施例中，与可穿戴装置的示例性实施例一起使用的粘附剂层可以采用增强沿可穿戴装置周边的柔韧性的图案，从而能够在用户皮肤和示例性可穿戴装置的界面处增加运动自由度，例如作为之字形图案。例如，图9c中所示的图案511与图9a和9b所示的可穿戴装置可以在示例性实施例中一起使用。如本领域普通技术人员将理解的，可以采用类似的图案与上述示例性可穿戴装置的任何形状一起使用。这种图案降低了用户对伴随着粘附剂界面的身体感觉的意识，并且通过允许在正常身体活动期间在皮肤表面上发生细微运动来实现灵活性。粘附剂层也可以由柔性材料形成或配制，以便能够细微地拉伸粘附剂层，从而进一步提高可穿戴装置的舒适性和柔韧性。由这种粘附剂提供的运动自由度可以是微妙的，并且可以配置为不会在输注部位引起不希望的运动。然而，可以在输注部位提供附加的非柔性粘附环或周边，作为锚，以防止在该部位发生任何不希望的运动。本发明的另外的实施例还可以包括具有增加的厚度的任何期望形状或尺寸的粘附剂层，或夹在粘附剂层和可穿戴装置之间的弹性体或泡沫层512，如图9d所示出的可穿戴装置500的侧面轮廓中所示，用于提供附加的运动自由度和灵活性。可以选择层512的厚度以提供示例性可穿戴装置的增加的整体柔韧性，而不会过度增加可穿戴装置在固定到用户皮肤时的侧面轮廓。上述实施例不限于所示的可穿戴装置500，而是可以以任何上述示例性可穿戴装置提供。
[0101]
图6-9中示出的特定构件和构件的布置不意在限制而是被提供来说明本发明的各种实施例的概念。根据本发明示例性实施例的可穿戴装置可以集成将在下文讨论的构件以及本领域中可用于实现可穿戴医疗装置的特定功能的任何其它构件的任何组合。如本领域普通技术人员将理解的，特定构件优选地以任何有利的布置提供，以实现薄的、柔性的、适形的可穿戴装置。
[0102]
如图5所示，本发明的示例性实施例中的控制器116可以被提供至少用于控制泵机构114或流体计量装置。控制器116可以包括一个超低功耗(ulp)可编程控制器，它结合了必要的处理能力和外围组来通过泵机构114控制药物输送，以及执行其它可选的系统任务、例如系统或流量监测以及与主机装置或其它外部装置的通信。控制器116可以实施在集成电路(ic)或“片上系统”(soc)中，包括任何其它电路，例如与主机装置通信所必需的电路。与多芯片系统相比，可以使用功耗更低、成本更低、可靠性更高的soc设计。通过提供单芯片系统，可以减小电子构件的整体尺寸和面积，并且可以简化这些构件的布置。
[0103]
在本发明的示例性实施例中，ic或soc优选地设置在如图6-9相应所示柔性印刷电路板(pcb)216、316、416和516上。柔性pcb在本领域中是众所周知的。柔性印刷电路板可以为将各种电子构件、例如泵机构114、自动输注针机构108和可选的通信收发器、血细胞比容传感器、血压传感器、血糖传感器、spo2传感器、压电泵、波形电机以及任何其它电子构件的引线连接到控制器116和电源118提供布线和支持。在每个示例性实施例中，柔性pcb可以像可穿戴装置的示例性下盖一样具有柔韧性，从而不会抑制可穿戴装置的整体柔韧性。
[0104]
在本发明的示例性实施例中，电源118可以包括薄的柔性电池或多个电池和/或超级电容器。柔性、薄的超级电容器和锂聚合物电池在本领域中是众所周知的并且可以用于本发明的示例性实施例中。电源118可以包括一次性或可充电电源。本领域普通技术人员将理解，任何已知的薄电源都可以适用于在本发明的示例性实施例中提供电源118。电源可以是柔性的。在替代实施例中，可以使用由柔性导体连接的小型刚性电池。在图6-9中示出的
电源118的实施例不是限制性的并且仅被提供来示出根据本发明示例性实施例的可穿戴医疗装置中的电源的示例性布置。在本发明的一个替代实施例中，电源118可以使用能量收集技术单独提供或与标准功率源组合提供，例如在先前并入的美国专利no.us8,939,928b2中公开的那些。电源118可以使用柔性触点连接到柔性pcb。如果实施多个电池，则每个电池可以使用柔性触点相互连接并且可以间隔开以促进可穿戴装置100的最佳灵活性。
[0105]
在图6-9中所示的示例性实施例中的储存器106可以包括用于储存药物或其它治疗物质以输送给用户的柔性储存器、袋或囊。在示例性实施例中，储存器106被预先填充提供给用户。储存器106可以由与待储存在其中的药物或物质相容的柔性聚合物构成。储存器106的各种形状和尺寸在6-9中示出。本领域的普通技术人员将理解，特定图示不是限制性的，并且可以根据可穿戴装置100的特定实施例改变储存器106的设计。储存器106可以被设计成低剖面的，以便实现降低的可穿戴装置100的整体高度/厚度。在示例性实施例中，储存器106可以容纳足够用于可穿戴装置的预期使用持续时间的药物量。然而，在某些情况下，所需的大量药物对于示例性薄可穿戴装置来说可能是禁止的。替代实施例可以包括设置在上盖上的填充端口和隔膜，用于使用户能够重新填充储存器106、例如使用预填充的或可填充的注射器来填充，从而能够减小储存器106的表面积。在这些实施例中，储存器106可由用户在使用前填充。可穿戴装置可以配置为使得储存器106是可更换的、例如设置有粘附剂、粘附剂周边、作为塞等。可穿戴装置的顶层可以配置为剥离并露出储存器，以便更换或重新填充。
[0106]
本领域可用的普通贴片泵通常包括刚性圆柱形管作为用于容纳药物的储存器，并且包括用于移动储存器内的体积以将药物提供给泵送或输注机构的机构、类似于注射器、柱塞、活塞等。本发明的示例性实施例可以采用能够从柔性储存器106抽取或排出流体或药物的泵送机构或流体计量装置。正位移或负位移可以用于移动储存器的内容物。
[0107]
图10示出了根据本发明示例性实施例的佩戴可穿戴装置1000并持有无线用户界面组件14以监测和调整可穿戴装置1000的操作的患者12。用户界面组件14通常包括用于输入信息的设备(例如触摸屏或小键盘)。用户界面可用于向用户传输信息(例如lcd显示器、扬声器或振动警报器)。可穿戴装置1000通常足够小且重量轻，足以舒适地粘附在患者身上数天或数周。
[0108]
图11示出了流体输送系统的示例性实施例的数据采集和控制方案的流程图。患者或护理人员使用外部用户界面14，其通常是与可穿戴装置1000分开容纳的基站或手持单元。在一些实施例中，用户界面14与计算机、手机、个人数字助理、或诸如apple手表的其它消费类装置集成。用户界面组件可以通过无线射频传输(例如，通过lf、rf或标准无线协议，如“蓝牙”)与可穿戴装置1000进行连续或间歇的数据通信，但也可以通过数据线缆、光学连接或其它合适的数据连接。外部用户界面14与处理器1504通信以输入控制参数、例如体重、流体剂量范围或其它数据，并接收状态和功能更新、例如由阻塞流、泄漏、空储存器、差电池状况、需要维护、过期日期已过、输送的流体总量或剩余或未经授权的一次性构件而导致的任何错误条件的存在。接口14可以通过电话、电子邮件、寻呼机、即时消息传递或其它合适的通信介质向患者的监护人或医疗专业人员发送错误信号。储存器致动器组件1519包括致动器1518和储存器1520。给药组件120将与通过流动管线的流量相关的数据发送到处理器1504。处理器1504使用流动数据来调节致动器1518的动作，以便增加或减少来自泵组件
1519的流量以接近所需剂量和时间。可选地，处理器1504的反馈控制器1506可以接收与储存器泵组件1519的操作相关的数据，用于检测诸如开路或短路故障或致动器温度等状况。
[0109]
在本发明的另一个方面，可穿戴泵贴片可以包括心率、血压和血氧传感器。替代地，或除了可穿戴泵贴片之外，可以将单独的贴片应用到患者的身体，其包括心率传感器、血压传感器和血氧传感器中的任何一个。具有这些传感器的可穿戴贴片的示例可在美国专利申请公开no.us2019/0254541a1中找到，其全部内容通过引用并入本文。
[0110]
可穿戴装置和感测系统可以配置为通过光电容积描记法记录脉冲压力波。外周动脉的血容量变化通过基于光散射原理的光学传感器检测。这种光学传感器可以放置在对象的胸部、手腕或手指上。无创动脉压测量值可以通过血压计测量，其包括在医生办公室、诊所和家庭环境中常使用的充气袖带。
[0111]
在本发明的一些实施例中，半导体应变仪传感器被包括在贴片系统中，该贴片系统可以应用于对象的皮肤。在本发明的一些实施例中，半导体应变仪传感器被包括在电极中。通过将包括半导体应变仪材料的传感器放置在血管上或血管附近、例如外部地放置在动脉附近、例如颈部、手腕或太阳穴上、内部地放置在动脉上或附近、或此类放置的组合，半导体应变仪材料可用于测量血压波的传播时间和波形。包括半导体应变仪材料的传感器可用于确定血压。
[0112]
本发明的实施例可以提供由压力脉冲波引起的血管扩张的可靠、非侵入性测量，以提供血压监测和对象健康。脉冲波从心脏传播到外周动脉或从近端动脉传播到远端动脉所需的时间间隔，被称为脉冲传输时间(ptt)，可以提供与监测对象健康相关的信息。当心脏收缩导致血液流向外周动脉时会产生压力脉冲波。脉冲压力波包含与许多内部系统和过程相关的信息。脉冲波速度部分取决于动脉压力。
[0113]
收缩压和舒张压可以通过ptt估算。ptt可以通过使用记录心电图(ecg)和体积描记图的两个传感器获得或者由压电或压阻传感器在不同位置拍摄的两个体积描记图获得。考虑到动脉僵硬度的本构定律，动脉压力可以通过moens-korteweg方程从ptt确定。在某些情况下，动脉压力可以通过线性回归或拟合ptt-pa数据的实验分布的非线性公式与ptt相关。本发明的实施例可以通过使用例如moens-korteweg方程放置应变仪传感器来测量血流特性。
[0114]
根据本发明的多个方面，图12示出了示例性压力脉冲波形图。该图示出了典型的ecg波形2020。用于获得此类信号的方法和设备是已知的。例如，ecg信号可以根据各种已知方法进行数字化和分析，以表征许多全身特征和状况、例如心率和心律失常。该图还示出了可以根据本发明的实施例获得的基于应变仪的波形2040。如图所示，r代表一个r峰值，它可以发挥重要作用、例如在诊断心律异常方面。根据本发明的实施例，可以通过使用记录ecg和体积描记图的两个传感器来获得ptt。ptt在这里被定义为心电图的r峰(如图所示)与脉冲波到达外周动脉之一(例如桡动脉)之间的时间间隔，这可以如图12中的点p1所示经由根据本发明的实施例的应变仪传感器观察到。获得的信息可用于开具药物或剂量、自动调节给药剂量，或两者兼而有之。
[0115]
根据本发明的实施例的系统可以在多个外围位置(例如两个或更多个位置)记录压力脉冲波，以表征生物系统和状况，包括例如心率变异性和收缩压的表征和确定。根据本发明的实施例的传感器，包括使用压阻效应的半导体或金属应变仪传感器和/或基于压电
的应变仪传感器和电极，可用于记录脉冲传播时间和血液压力波的波形。在本发明的一些实施例中，血液压力波形和ecg的特征可以用于连续估算收缩压和舒张压。
[0116]
本发明的实施例包括位于动脉上或动脉附近的传感器。在本发明的一些实施例中，生物传感器，包括应变仪传感器，被放置在皮肤上动脉能够在身体表面附近被压缩的位置，包括颈动脉、肱动脉、桡动脉、股动脉动脉、腘动脉、胫后动脉和/或背侧足动脉。在本发明的一些实施例中，生物传感器，包括压阻型应变仪传感器和/或压电型应变仪传感器，被植入动脉附近。例如，可以将生物传感器插入皮下或直接放置在动脉上。在本发明的一些实施例中，生物传感器在插入或植入之前涂有生物相容性材料。
[0117]
图13a示出了根据本发明的实施例的示例性生物监测系统3000的侧视图。如图所示，感测系统3000的各个方面可以应用于紧邻动脉的区域的皮肤表面、例如手腕处的皮肤表面3080。系统3000可以包括压电或压阻传感器单元3060和电路模块3040。压电或压阻传感器单元可以是能够检测通过对象皮肤的压力脉冲波的可穿戴传感器。电路模块3040可以包括例如微控制器、放大器、模数(a/d)转换器、以及能够以无线方式或经由有线连接与诸如智能手机、手表、平板电脑、笔记本电脑等的外部装置通信的功率和数据通信单元。在本发明的一些实施例中，压电或压阻传感器单元3060和电路模块3040被固定到能够环绕身体部位(例如手腕)的带或带子3020上。在本发明的一些实施例中，压电或压阻传感器单元3060紧靠皮肤表面定位。电路模块3040可以包括功率源并且可以从应变仪传感器3060和诸如智能手机、手表、平板电脑、计算机的外部装置或其它电子装置接收信号。
[0118]
图13b示出了另一个示例性生物监测系统3090的俯视图。系统3090包括压电或压阻传感器单元3060、电连接到传感器单元3060的电路模块3040、以及带或带子3020。如图所示，带或带子3020在传感器单元3060的位置处包括突起3100以改善或增强传感器单元3060与皮肤3080的表面之间的接触。在本发明的一些实施例中，带或带子3020包括扣环3120以将带或带子3020紧固在身体周围。
[0119]
压电或压阻传感器单元306可以包括基于压阻的应变仪传感器或基于压电的应变仪传感器。在本发明的一些实施例中，系统包括包含压电材料的生物传感器。在本发明的一些实施例中，系统包括基于半导体的应变仪传感器和基于压电的应变仪传感器。如本领域技术人员将理解的，可以通过修改掺杂剂和/或掺杂条件、例如掺杂剂的图案和浓度来调整基于半导体的应变仪中的半导体材料的电特性，这取决于所需的特性和应用。
[0120]
本发明的实施例包括包含半导体和/或金属(例如基于纳米粒子的)应变仪材料的传感器。应变仪测量应力、扭矩和许多其它刺激(如位移、加速度和位置)产生的应变。半导体的规格因数可以比金属的规格因数大几个数量级。因此，相对于导电应变仪材料，半导体应变仪材料中由应变引起的电导率变化可能要大得多，从而提供高灵敏度的应变检测和测量。
[0121]
本发明的实施例包括基于金属的应变仪传感器，其包括例如基于纳米粒子的材料、基于碳纳米管的材料、基于纳米纤维的材料和/或它们的组合。
[0122]
在半导体应变仪材料中，半导体衬底可以提供使硅芯片应变的方法。可以掺杂半导体基底材料、例如通过掺杂材料的扩散，以获得所需的基底电阻。有利地，应变仪材料可以比金属传感器小几个数量级，这部分是由于应变仪因数的差异。在某些情况下，应变仪可以描述为具有如下功能：
[0123][0124]
其中ρ是材料的电阻率，l是材料的长度，a是材料的横截面积。
[0125]
制造应变仪传感器(包括半导体应变仪传感器)的方法是已知的。在本发明的一些实施例中，可以掺杂基于半导体的应变仪传感器的半导体基底材料。掺杂可以是选择性掺杂，使得衬底的特定区或区位被掺杂，或者掺杂可以是非选择性的，例如使得整个硅衬底被掺杂以获得所需的基极电阻。合适的掺杂剂材料的非限制性示例包括p型掺杂剂(例如硼)、n型掺杂剂(例如磷、砷化物、锑)或它们的任何组合。衬底可以为硅芯片提供应变。在一些实施例中，可以在装置的端部提供金属连接。
[0126]
可以使用的压电材料包括，例如，基于钙钛矿材料的压电材料和非钙钛矿材料的压电材料。压电材料可以包括例如锆酸铅钛酸盐(pzt)、铌酸钾、钨酸钠、钛酸钡(batio3)和钛酸铅(pbtio3)。直接产生作为应变的函数的电压的压电材料可以有利地比压阻材料具有更高的效率并且可能需要更少的表面积。此外，基于压电的应变仪传感器可以集成在半导体制造工艺线的后端(beol)中。
[0127]
压电材料和压阻材料(基于半导体的应变仪材料)的选定示例性特性如下面所描绘。基于期望的特性和应用，压电材料的特性可以变化、例如取决于所使用的材料。
[0128][0129]
图14a和14b示出了根据本发明的一个或多个实施例的另一示例性系统4000，其中图14a示出了根据本发明示例性实施例的系统4000的侧视图，该系统4000被应用于紧邻动脉的区域处的皮肤表面、例如手腕4020处的皮肤表面。图14b示出了系统4000的俯视图。系统4000可以包括压电或压阻传感器单元3060、粘附贴片4060和电路模块4080，电路模块4080包括用于应变仪传感器的控制和通信电路。应变仪传感器可以包括压阻材料(例如半导体)或压电材料。粘附贴片4060可以促进压电或压阻传感器单元3060与皮肤接触的放置。粘附贴片可以包括例如诸如织物或柔性聚合物的背衬材料，以及能够保持传感器贴靠皮肤放置的粘附剂材料，包括已知的皮肤粘附剂。压电或压阻传感器单元3060可以经由电路模块4080将信号发送到外部装置、例如计算机、平板电脑或智能装置。
[0130]
图15示出了根据本发明的一个或多个实施例的另一示例性系统5000。系统5000包括头带5040，头带5040包括压电或压阻传感器单元3060和电路模块5060。头带5040可以放置在用户的头部5020周围以便将传感器3060定位在颞动脉附近。如图所示，可以包括通信电路的电路模块5060可以放置在头带上。
[0131]
根据本发明的实施例的应变仪传感器单元，例如图17和18中示出的系统可以放置在身体上的单个或多个位置。包括多个应变仪传感器的本发明的实施例可以以多种形式和配置形成。图16a-16d示出了根据本发明的实施例的压阻型应变仪传感器的形状。
[0132]
图16a描绘了线性形式，其中两个应变仪感测垫呈线性配置，由距离y1从50μm到
50mm的连接线隔开，并且具有从2μm到10mm的宽度x1。每个感测垫的宽度x2可以从50μm到5mm，高度y3可以从50μm到5mm。图16b示出了两个感测垫的u形形式，其中连接线x3可以具有例如6μm至30mm的长度。图16c和图16d示出了包括包含多个偏转点的连接线的替代配置。
[0133]
图17示出了根据本发明的实施例的示例性应变仪传感器单元7000的示意图。应变仪传感器单元7000包括包含惠斯通电桥电路7020的基于半导体的应变仪传感器。惠斯通电桥电路7020由电阻器组成并且它具有提供准确测量的能力。单元7000还包括用于增加来自惠斯通电桥电路7020的输出信号幅度的放大器电路7040和模数(a/d)转换器7060。应变仪传感器单元7000还可以包括微控制器7080。微控制器7080接收来自a/d转换器7060的信号并且可以具有信号处理能力。在本发明的一些实施例中，信号处理由与示例性应变仪传感器单元7000通信的一个或多个外部装置执行。应变仪传感器单元7000还可以包括包含例如闪存和/或sram的寄存器7100。
[0134]
图18示出了根据本发明的实施例的另一示例性应变仪传感器单元8000的示意图。应变仪传感器单元8000包括压电应变仪传感器8020。单元8000还包括模数(a/d)转换器8040，其将来自压电应变传感器802的模拟信号转换成用于输入到微控制器8060的数字信号。应变仪传感器单元8000还可以包括微控制器8060。微控制器8060从a/d转换器8040接收信号并且可以具有信号处理能力。应变仪传感器单元8000还可以包括寄存器8080。
[0135]
有利地，pzt传感器可以是自供电的、例如直接产生作为应变的函数的电压。在本发明的一些实施例中，压电应变仪传感器单元不具有外部功率系统。
[0136]
图19示出了根据本发明的一个或多个实施例的示例性应变仪传感器系统9000的示意图。系统9000包括感测贴片或带9040以及通过电线电连接和机械连接的外部计算装置9020。感测贴片或带9040可以包括集成在粘附贴片、腕带、头带、腿带或其它适合将应变仪传感器定位在动脉处或动脉附近的贴片或带内的应变仪传感器。
[0137]
本公开中引用的所有参考文献的全部内容通过引用整体并入本文。此外，当量、浓度或其它值或参数作为范围、优选范围或上限优选值和下限优选值的列表给出时，这应被理解为特定公开了由任何范围上限或优选值和任何范围下限或优选值的任何对形成的所有范围，无论该范围是否单独被公开。在本文中列举数值范围的情况下，除非另有说明，否则该范围旨在包括其端点，以及该范围内的所有整数和分数。并不意图将本发明的范围限制为在定义范围时列举的特定值。
[0138]
除非另有说明，否则本文提及的所有专利、专利申请和出版物均通过引用整体并入本文。
[0139]
通过考虑本说明书和在此公开的本发明的实践，本发明的其它实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。本说明书和实施例旨在仅被认为是示例性的，本发明的真实范围和精神由所附权利要求及其等同物指示。