具有多个电源的通信系统的制作方法

具有多个电源的通信系统的制作方法
【专利摘要】本发明的系统包括导电元件、电子组件和呈相异材料形式的部分电源。在与导电流体接触后，形成电势且完成电源，这激活所述系统。所述电子组件控制所述相异材料之间的电导以产生唯一的电流签名。所述系统还可测量包围所述系统的环境的条件。
【专利说明】具有多个电源的通信系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是2011年7月11日提交的发明名称为“Communication System withMultiple Sources of Power”的第13，180，498号美国申请的部分接续案，所述第13，180,498号美国申请是2009年9月21日提交的发明名称为“Communication Systemwith Partial Power Source”并且在 2010 年 4 月 I 日作为第 US2010-0081894A1 号美国公开案公开的第12/564,017号美国专利申请的部分接续案，所述第12/564,017号美国专利申请是2008年6月23日提交的发明名称为“Pharma-1nformatics System”并且在2008年11月20日作为第2008-0284599A1号美国公开案公开的第11/912,475号美国专利申请的部分接续申请，所述第11/912，475号美国专利申请是2006年4月28日提交的发明名称为“Pharma-1nformatics System” 的第 PCT/US06/16370 号 PCT 申请的 371 申请，所述申请依据35U.S.C.§ 119(e)，主张以下申请的 申请日期:的优先权:2005年4月28日提交的发明名称为“Pharma-1nformatics System”的第60/675，145号美国临时专利申请；2005年6月24日提交的发明名称为“Pharma-1nformatics System”的第60/694，078号美国临时专利申请；2005 年 9 月 I 日提交的发明名称为“Medical Diagnostic And Treatment PlatformUsing Near-Field Wireless Communication Of Information Within A Patient’ sBody”的第60/713,680号美国临时专利申请；以及2006年4月7日提交的发明名称为“Pharma-1nformatics System”的第60/790，335号美国临时专利申请；这些申请的公开内容以引用的方式并入本文中。
[0003]本申请与2011年7月11日提交的以下美国申请相关，所述美国申请的公开内容以引用的方式并入本文中:第13/180，516号美国申请“COMMUNICATION SYSTEM WITHREMOTE ACTIVATION”;第 13/180, 539 号美国申请“COMMUNICATION SYSTEM USING ANIMPLANTABLE DEVICE”;第 13/180，525 号美国申请“COMMUNICATION SYSTEM WITH ENHANCEDPARTIAL POWER AND METHOD OF MANUFACTURING SAME”；第 13/180,538 号美国申请“POLYPHARMACY CO-PACKAGED MEDICATION DOSING UNIT INCLUDING COMMUNICATION SYSTEMTHEREFOR”；以及第 13/180，507 号美国申请“COMMUNICATION SYSTEM INCORPORATED IN ANINGESTIBLE PRODUCT”。
【技术领域】
[0004]本发明涉及用于检测事件的通信系统。更具体地说，本公开包括一种系统，其包括具有各种电源和通信方案的装置。
【背景技术】 [0005]已经提议在多种不同医学应用中使用包括电子电路的可摄取装置，所述医学应用包括诊断和治疗应用两者。这些装置通常需要用于操作的内部电力供应。此类可摄取装置的实例是可摄取电子胶囊，其在通过身体时收集数据并且将数据发送到外部接收器系统。这类电子胶囊的实例是体内摄像机。可吞食胶囊包括相机系统和光学系统，所述光学系统用于将关注区域成像到相机系统上。发送器发送相机系统的视频输出，并且接收系统接收所发送的视频输出。其它实例包括可摄取成像装置，其具有内部自持电源且从身体内腔或空腔内获得图像。所述装置的电子电路组件由惰性不消化壳体(例如，玻璃壳体)封闭，所述壳体穿过身体内部。其它实例包括可摄取的数据记录器胶囊医学装置。所公开的装置的电子电路(例如，传感器、记录器、电池等)容纳在由惰性材料制成的胶囊中。
[0006]在其它实例中，在药品摄取监视应用中使用脆性射频识别(RFID)标签。为了使RFID标签操作，每个RFID标签需要内部电力供应。RFID标签是被配置为发送穿过身体的射频信号的天线结构。
[0007]这些现有装置造成的问题是，电源在装置内部，且此类电源的生产成本高，且在电源泄漏或受损的情况下可能潜在对周围环境有害。另外，具有从装置延伸出来的天线是与在体内使用装置时天线受损或造成问题有关的关心问题。因此，需要具有不需要内部电源和天线的电路的合适系统。

【发明内容】

[0008]本公开包括一种用于产生指示事件的发生的唯一签名的系统。所述系统包括可放置在包括导电流体的某些环境内的电路和组件。此类环境的一个实例是在容纳导电流体的容器内，例如具有溶液的密封袋，其包括IV袋。另一实例是在活生物体(例如动物或人类)的身体内。所述系统是可摄取和/或可消化或部分可消化的。所述系统包括安置在框架上的相异材料，使得当导电流体与相异材料形成接触时，形成电势差。电势差以及因此电压用以对安置在框架内的控制逻辑上电。离子或电流经由控制逻辑且接着穿过导电流体从第一相异材料流动到第二相异材料以完成电路。控制逻辑控制所述两种相异材料之间的电导，且因此控制或调制电导。
[0009]由于可摄取电路是由可摄取且甚至可消化的组分制成的，所以所述可摄取电路产生极少(如果有的话)不需要的副作用，即使在长期情况下使用时。可包括的组件的范围的实例是:逻辑和/或存储器元件；效应器；信号发送元件；以及无源元件，例如电阻器或电感器。支撑件的表面上的一个或多个组件可按任何便利配置来布置。在固体支撑件的表面上存在两个或两个以上的组件的情况下，可提供互连件。可摄取电路的所有组件和支撑件是可摄取的，且在某些例子中，是可消化或部分可消化的。
【专利附图】

【附图说明】
[0010]图1示出根据本发明的教导的具有事件指示器系统的药物产品，其中所述产品和事件指示器系统组合位于身体内。
[0011]图2A示出图1的药物产品，其具有在药物产品的外部上的事件指示器系统。
[0012]图2B示出图1的药物产品，其具有安置在药物产品内部的事件指示器系统。
[0013]图3是相对端部上安置有相异金属的事件指示器系统的一个方面的框图表示。
[0014]图4是同一端部上安置有相异金属且所述相异金属由不导电材料分开的事件指示器系统的另一方 面的框图表示。
[0015]图5示出当图3的事件指示器系统与导电液体接触且处于活动状态时穿过导电流体的离子转移或电流路径。[0016]图5A示出图5的相异材料的表面的分解图。
[0017]图5B示出具有传感器单元的图5的事件指示器系统。
[0018]图5C是根据本发明的一个方面的事件指示器系统的俯视图。
[0019]图是根据本发明的一个方面的事件指示器系统的俯视图。
[0020]图5E是根据本发明的一个方面的事件指示器系统的俯视图。
[0021]图6是图3和图4的系统中所使用的控制装置的一个方面的框图说明。
[0022]图7是根据一个方面的可存在于接收器中的执行相干解调的解调电路的功能框图。
[0023]图8说明根据一个方面的位于接收器内的信标模块的功能框图。
[0024]图9是根据一个方面的可存在于接收器中的不同功能模块的框图。
[0025]图10是根据一个方面的接收器的框图。
[0026]图11提供根据一个方面的接收器中的高频信号链的框图。
[0027]图12提供根据一 个方面的可如何采用包括信号接收器和可摄取事件标示器的系统的图。
【具体实施方式】
[0028]本公开包括用于指示事件的发生的多个方面。如下文较详细描述，本发明的系统与导电流体一起使用以指示由所述导电流体与所述系统之间的接触所标示的事件。举例来说，本公开的系统可与药物产品一起使用，并且所指示的事件是何时服用或摄取所述产品。术语“摄取”应理解为意指将所述系统以任何方式引入到身体内部。举例来说，摄取包括简单地将系统放在口中直到降结肠。因此，术语“摄取”涉及将系统引入到含有导电流体的环境的任何时刻。另一实例是当不导电流体与导电流体混合时的情形。在此类情形中，所述系统存在于不导电流体中，且当两种流体混合时，所述系统与导电流体形成接触并且所述系统被激活。又一实例是当存在需要被检测的某些导电流体时的情形。在这些例子中，可检测到所述系统(其被激活)在导电流体内的存在，因此将检测到相应流体的存在。
[0029]再次参看系统与由活生物体摄取的产品一起使用的例子，当服用或摄取包括所述系统的产品时，装置与身体的导电流体形成接触。当本发明的系统与体液形成接触时，形成电势且系统被激活。一部分电源由装置提供，而另一部分电源由导电流体提供，这在下文中详细论述。
[0030]现在参看图1，示出在身体内部的包括本发明的系统的可摄取产品14。产品14被配置为呈药丸或胶囊形式的可经口摄取的药物配方。在摄取后，药丸移动到胃部。在到达胃部后，产品14与胃液18接触，且经历与胃液18中的各种物质(例如盐酸和其它消化剂)的化学反应。本发明的系统是参考药物环境来论述的。然而，本发明的范围不限于此。本发明可用于任何环境，其中导电流体存在或通过混合产生导电流体的两种或两种以上的组分而变得存在。
[0031]现在参看图2A，示出类似于图1的产品14的药物产品10，其具有系统12，例如可摄取事件标示器或离子发射模块。本发明的范围不受产品10的形状或类型限制。举例来说，所属领域的技术人员将清楚，产品10可为胶囊、缓释口服剂、药片、凝胶胶囊、舌下药片、或可与系统12组合的任何口服剂产品。在所提及的方面中，产品10使用已知的将微装置紧固到药物产品外部的方法来使系统12紧固到外部。用于将微装置紧固到产品的方法的实例在以下申请中公开:2009年I月I日提交的发明名称为“HIGH-THROUGHPUTPRODUCTION OF INGESTIBLE EVENT MARKERS”的第 61/142，849 号美国临时申请；以及 2009年 5 月 12 日提交的发明名称为 “INGESTIBLE EVENT MARKERS COMPRISING AN IDENTIFIERAND AN INGESTIBLE COMPONENT”的第61/177，611号美国临时申请，上述每个的全部公开内容以引用的方式并入本文中。一旦被摄取，系统12便与体液形成接触且系统12被激活。系统12使用电势差来上电，且此后调制电导以创建唯一的且可识别的电流签名。在激活后，系统12控制电导且因此控制电流流动以产生电流签名。
[0032]存在延迟系统12的激活的各种原因。为了延迟系统12的激活，系统12可被涂覆有屏蔽材料或保护层。所述层在一段时间后溶解，进而允许系统12在产品10已经到达目标位置时被激活。
[0033]现在参看图2B，示出类似于图1的产品14的药物产品20，其具有系统22，例如可摄取事件标示器或可识别发射模块。本发明的范围不受系统22所被引入的环境限制。举例来说，系统22可封闭在除药物产品以外/独立于药物产品来服用的胶囊中。所述胶囊可仅仅是用于系统22的载体，并且可以不含有任何产品。此外，本发明的范围不受产品20的形状或类型限制。举例来说，所属领域的技术人员将清楚，产品20可为胶囊、缓释口服剂、药片、凝胶胶囊、舌下药片、或任何口服剂产品。在所提及的方面中，产品20使系统22安置在产品20内部或紧固到产品20的内部。在一个方面中，系统22紧固到产品20的内壁。当系统22安置在凝胶胶囊内部时，那么凝胶胶囊的内含物是不导电凝胶液体。另一方面，如果凝胶胶囊的内含物是导电凝胶液体，那么在替代方面中，系统22被涂覆有保护罩以防止由凝胶胶囊内含物导致不必要地激活。如果胶囊的内含物是干燥粉末或微球体，那么系统22安置或放置在胶囊内。如果产品20是药片或硬药丸，那么系统22在药片内部保持在位。一旦被摄取，含有 系统22的产品20便溶解。系统22与体液形成接触，且系统22被激活。取决于产品20，系统22可安置在中心附近或周边附近位置中，这取决于系统22的初始摄取与激活时间之间的期望激活延迟。举例来说，用于系统22的中心位置意味着系统22将需要更长时间来与导电液体接触，因此系统22将需要更长时间来激活。因此，将需要更长时间来检测事件的发生。
[0034]现在参看图3，在一个方面中，图2A的系统12和图2B的系统22被更详细地示出为系统30。如上文所提及，系统30可与任何药物产品联合使用，以确定何时患者服用了所述药物产品。如上文所示，本发明的范围不受环境和与系统30 —起使用的产品限制。举例来说，系统30可放置在胶囊内，且胶囊放置在导电液体内。接着胶囊在一段时间后溶解并且将系统30释放到导电液体中。因此，在一个方面中，胶囊含有系统30而没有产品。此类胶囊于是可用于存在导电液体的任何环境中以及与任何产品一起使用。举例来说，胶囊可放入填充有航空燃料、盐水、番茄酱、机油或任何类似产品的容器中。另外，可在摄取任何药物产品的同时摄取含有系统30的胶囊以便记录事件的发生，例如何时服用了所述产品。
[0035]在与药物产品组合的系统30的特定实例中，随着摄取产品或药丸时，系统30被激活。系统30控制电导以产生被检测的唯一电流签名，进而指示已经服用所述药物产品。系统30包括框架32。框架32是用于系统30的底架，且多个组件附接到框架32、沉积在框架32上、或紧固到框架32。在系统30的这个方面中，可消化材料34在物理上与框架32相关联。根据本发明的一个方面，框架32还包括储存电力的能力。举例来说，电容器可放置在框架32上或并入到框架32中。如下文中详细论述，电容器可储存电力且充当电力储存单元。根据本发明的另一方面，框架32包括紧固到其的电力储存单元，如下文所论述。
[0036]材料34可化学沉积在框架上、蒸镀到框架上、紧固到框架、或构建在框架上，其全部可以在本文中称为关于框架32“沉积”。材料34沉积在框架32的一侧。可用作材料34的关注材料包括但不限于=Cu或CuI。材料34通过物理气相沉积、电沉积或等离子体沉积以及其它方法来沉积。材料34可为约0.05到约500 μ m厚，例如约5到约IOOym厚。形状由阴影掩模沉积或光刻和刻蚀来控制。另外，尽管只示出一个区域用于沉积所述材料，但每个系统30可根据需要含有两个或两个以上的电性唯一区域，在所述区域处可沉积材料34。
[0037]在不同侧(其为如图3所示的相对侧)沉积另一可消化材料36，使得材料34和36相异。虽然未图示，但所选择的不同侧可为与针对材料34所选择的一侧邻接的一侧。本发明的范围不受所选择的侧的限制，并且术语“不同侧”可意指不同于第一选定侧的多个侧中的任一者。此外，尽管系统的形状被示出为方形，但形状可为任何几何上适合的形状。材料34和36被选择为使得其在系统30与导电液体(例如体液)接触时产生电势差。用于材料36的关注材料包括但不限于:Mg、Zn或其它电负性金属。如上文关于材料34所不,材料36可化学沉积在框架上、蒸镀到框架上、紧固到框架、或构建在框架上。而且，粘附层可能是必要的，以帮助材料36 (以及在需要时帮助材料34)粘附到框架32。用于材料36的典型粘附层是Ti、TiW、Cr或类似材料。阳极材料和粘附层可通过物理气相沉积、电沉积或等离子体沉积来沉积。材料36可为约0.05到约500 μ m厚，例如约5到约100 μ m厚。然而，本发明的范围既不受任何材料的厚度限制，也不受用以将材料沉积或紧固到框架32的工艺类型限制。
[0038]根据所陈述的公开内容，材料34和36可为具有不同电化学电势的任何成对材料。另外，在体内使用系统30的方面中，材料34和36可为能被吸收的维生素。更具体地说，材料34和36可由适合于系统30进行操作的环境的任何两种材料制成。举例来说，当与可摄取产品一起使用时，材料34和36为可摄取的具有不同电化学电势的任何成对材料。说明性的实例包括当系统30与离子溶液(例如胃酸)接触时的例子。合适的材料不限于金属，且在某些方面中，成对的材料选自金属和非金属，例如，由金属(例如Mg)与盐(例如CuCl或CuI)组成的对。关于活性电极材料，具有适当不同的电化学电势(电压)和低界面阻力的任何配对的物质(金属、盐或嵌入化合物)是合适的。
[0039]关注的材料和配对包括但不限于以下表1中所报告的那些。在一个方面中，所述金属中的一者或两者可被掺杂有非金属，例如，以便增强在所述材料与导电液体形成接触时在所述材料之间形成的电势。在某些方面中可用作掺杂剂的非金属包括但不限于:硫、碘等。在另一方面中，材料为作为阳极的碘化铜(CuI)和作为阴极的镁(Mg)。本发明的多个方面使用对人体无害的电极材料。
[0040]
【权利要求】
1.一种用以与接收器通信的装置，所述装置包括: 支撑结构，其由半导体材料制成； 部分电源，其包括: 第一材料，其与所述支撑结构相关联；以及 第二材料，其与所述第一材料隔离且与所述支撑结构相关联，其中所述第一材料和所述第二材料被选择为在与导电流体接触时表示电势差且在与导电流体接触后对所述装置上电； 控制模块，其与所述支撑结构相关联，且电连接到所述第一材料和所述第二材料以用于控制所述第一材料与所述第二材料之间的电导，从而用于控制供应到所述装置的电力； 通信模块，其用以与所述接收器通信且耦合到所述部分电源；以及 导电条带，其位于所述支撑结构上且电耦合到所述通信模块，其中所述通信模块使用所述条带来与所述接收器通信。
2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括与支撑结构相关联的电力储存单元，所述电力储存单元用于通过所述条带接收电力，且储存所述电力。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制模块通过改变所述第一材料与所述第二材料之间的电导来在电流 签名中编码信息。
4.根据权利要求1所述的装置，其中当所述装置与所述导电流体接触时，所述通信模块由所述部分电源供电。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述条带是围绕所述装置的上表面和下表面连续盘绕的导电油墨。
6.根据权利要求2所述的装置，其中当所述装置储存在不导电环境中时，所述通信模块由所述电力储存单元供电。
7.根据权利要求2所述的装置，其中所述通信模块控制所述条带与所述电力储存单元之间的连接，使得外部电源向所述电力储存单元供应电力。
8.根据权利要求2所述的装置，其中外部询问装置将询问信号发送到所述通信模块以使用所述电力储存单元来激活所述装置并向所述装置供电。
9.一种用以与接收器通信的装置，所述装置包括: 支撑结构，其由半导体材料制成，其中所述支撑结构包括电力储存单元以储存电力； 部分电源，其包括: 第一材料，其与所述支撑结构相关联；以及 第二材料，其与所述第一材料隔离且与所述支撑结构相关联，其中所述第一材料和所述第二材料被选择为在与导电流体接触时表示电势差； 控制模块，其与所述支撑结构相关联且电连接到所述电力储存单元以及所述第一材料和所述第二材料，其中所述控制模块在所述装置与所述导电流体接触时改变所述装置的电导以改变所述装置的电流签名，并且由此在所述接收器能够检测的所述电流签名中编码信息；以及 不导电膜，其紧固在所述支撑结构周围且相对于所述第一材料和所述第二材料安置，以促进所述第一材料与所述第二材料之间的电流路径的延伸， 其中在所述部分电源低于阈值电平时，所述电力储存单元对所述控制模块供电。
10.根据权利要求9所述的装置，进一步包括导电条带，所述导电条带紧固到所述膜上且电耦合到所述电力储存单元，其中所述电力储存单元通过所述导电条带接收电力以接收并储存所述电力。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述控制模块经由所述导电条带将信息发送到所述接收器。
12.根据权利要求10所述的装置，其中所述导电条带呈线圈的形状。
13.根据权利要求10所述的装置，其中所述导电条带是安置到所述膜上的导电油墨。
14.根据权利要求7所述的装置，其中所述导电条带围绕所述膜的上表面和下表面连续盘绕。
15.一种用以与接触用户的外部装置和接收器通信的装置，所述装置包括: 支撑结构，其由半导体材料制成且储存电力； 部分电源，其包括: 第一材料，其沉积在所述支撑结构上；以及 第二材料，其与所述第一材料隔离且沉积在所述支撑结构上，其中所述第一材料和所述第二材料被选择为在与导电流体接触时包括电压差； 控制模块，其紧固到所述支撑结构且电连接到所述第一材料和所述第二材料以用于控制所述第一材料与所述第二材料之间的电导，使得电导上的变化对应于所述装置的电流签名上的变化，所述电流签名上的变化表`示所述电流签名中的信息，并且接收器能够检测所述信息； 通信模块，其紧固到所述支撑结构以与所述外部装置通信，且耦合到所述控制模块和所述支撑结构中的被储存的电力，其中所述通信模块至少发送信息或接收信息； 不导电膜，其紧固到所述支撑结构且相对于所述第一材料和所述第二材料安置，以延伸所述第一材料与所述第二材料之间的电路径；以及 条带，其安置在所述膜上且电耦合到所述通信模块，其中所述条带至少进行传送信息和接收电力之一。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述控制模块和所述通信模块由所述部分电源供电，且其中编码在所述电流签名中的所述信息还经由所述条带来发送。
17.根据权利要求15所述的装置，其中所述条带是天线。
18.根据权利要求15所述的装置，其中所述条带是线圈。
19.根据权利要求15所述的装置，其中所述条带是导电油墨且围绕所述膜的上表面和下表面连续盘绕。
【文档编号】A61B5/05GK103781412SQ201280043438
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年7月10日 优先权日:2011年7月11日
【发明者】亚当·惠特沃思, 马克·J.·兹德伯雷科 申请人:普罗秋斯数字健康公司