用于节能电气装置激活的系统、装置以及方法

用于节能电气装置激活的系统、装置以及方法
【技术领域】
[0001] 在本文中描述的主题总体上设及通过有效的方式改变电气装置的功耗的状态，例 如，在分析物监测环境内。
【背景技术】
[0002] 检测和/或监测分析物水平（例如，葡萄糖、酬、乳酸盐、氧、血红蛋白Aic等），对 于具有糖尿病的人的健康极其重要。糖尿病患者通常监测其葡萄糖水平，W确保维持在临 床安全范围内，并且还可W使用运个信息来确定是否需要膜岛素来降低在其体内的葡萄糖 水平和/或所需要的时间，或者需要额外的葡萄糖来提高在其体内的葡萄糖水平的时间。
[0003] 越来越多的临床数据表明在葡萄糖监测的频率与血糖控制之间有强烈的相关性。 即使具有运种相关性，由于包括方便性、测试的自由裁量权、葡萄糖测试带来的痛苦W及成 本的因素的组合，所W被诊断患有糖尿病的很多个体没有尽可能频繁地监测其葡萄糖水 平。由于运些和其他原因，所W需要改进的分析物监测系统、装置W及方法。

【发明内容】

[0004] 开发了多个系统，用于自动监测用户的体液内（例如，血液、间质液（"ISF")、皮 肤津液（dermalfluid)内）或者其他生物津液的分析物（如葡萄糖）。运些系统中的一些 包括传感器，其可W至少部分地例如，经皮地、皮下地或者皮肤地位于用户的"体内"，W与 用户的体液接触并且感测包含在其内的分析物水平。运些系统因此称为体内分析物监测系 统。
[0005] 传感器通常是传感器控制装置，其位于用户的身体上（或身体内）并且包含使得 能够进行分析物感测和控制分析物感测的电子设备和电源。仅举几例，传感器控制装置及 其变形可W称为"传感器控制单元"、"体上电子"装置或单元、"体上"装置或单元、或"传感 器数据通信"装置或单元。
[0006] 通过传感器控制装置感测的分析物数据可W传送给单独装置，该装置可W通过很 多形式处理该感测的分析物数据和/或向用户显示该感测的分析物数据。仅举几例，运个 装置及其变形可W称为"读取器装置"（或者简称为"读取器"）、手持式电子设备（或手持 设备）、"便携式数据处理"装置或单元、"数据接收器"、"接收器"装置或单元（或简称为接 收器）、或"远程"装置或单元。读取器装置可W是专用装置、智能电话、平板电脑、可佩戴电 子设备（例如，智能眼镜装置）等。
[0007] 体内分析物监测系统可W基于在读取器装置与传感器控制装置之间传送数据的 方式广泛地分类。一种体内系统是"分析物持续监测"系统（或"葡萄糖持续监测"系统）， 其中，数据可W从传感器控制装置连续地播送给读取器装置而没有提示，例如，根据广播计 划，通过自动的方式。另一种体内系统是"闪光分析物监测（FlashAnal^eMonitoring)" 系统（或"闪光葡萄糖监测"系统或者简称为"闪光"系统），其中，数据可W响应于读取器 装置的数据扫描或请求而从传感器控制装置传输，例如，通过近场通信（NFC)或射频识别 (RFID)协议。
[0008] 在本文中提供了系统、装置W及方法的多个示例性实施方式，其允许装置（例如， 传感器控制装置）的功耗的状态（或模式）通过节能的方式改变。例如，功耗的状态的改 变可W包括从低功率状态（例如，断电）变成更高的功率状态（例如，通电）。在某些情况 下，运个状态变化称为"激活"，并且例如，在传感器控制装置首先由佩戴者投入使用时被采 用。为了容易说明，本文中描述的多个实施方式将设及传感器控制装置的功率状态的变化， 尽管运些实施方式并不限于此。
[0009] 在某些实施方式中，激活传感器设置有传感器控制装置，并且激活传感器的操作 引起激活内部电子设备。激活传感器可W是光学激活传感器，该光学激活传感器在暴露于 环境可见光或另一个光源时产生响应。暴露于光（或某个其他触发物，诸如磁场）和随后 的激活可W在将装置应用于用户的身体之前（例如，在拆开施放器组件期间）完成。光学 激活传感器可W是传感器控制装置的激活电路的一部分。在暴露于光时，可WW光学可激 活开关的形式的光学激活传感器可W使激活电路启动机载处理器。处理器进而在传感器控 制装置的使用持续时间期间或者在装置的电源的寿命期间可W将内部电子设备保持在激 活状态中。电子设备的启动的验证可W由用户或者由系统自动执行，例如，通过在读取器装 置上向用户生成消息或其他指示。还提供了通过传感器控制激活传感器（例如，光学传感 器）制造传感器控制装置的方法。
[0010] 在其他实施方式中，传感器控制装置能够使用在无线通信协议之上的传输，W改 变功率状态，或者识别何时应实现运样的变化。
[0011] 例如，第二控制装置能够根据蓝牙低能量度TL巧协议发送和接收通信。在某些实 施方式中，在W第一功率状态（例如，低功率状态，例如，断电或停用状态、储存状态或睡眠 状态）操作时，传感器控制装置可W从读取器装置接收运样的无线通信，并且识别到其是 BTLE广告序列或者该序列的一部分（或者是单个广告消息）。可W通过硬件或软件进行识 另IJ。在进行该识别时，传感器控制装置可W变成第二更高的功率状态（例如，比第一功率状 态功耗更大的状态，例如，通电或激活状态或者唤醒状态）。在某些实施方式中，传感器控制 装置可W识别到广告序列，无需首先解调通信。
[0012] 在一些实施方式中，在第二功率状态中时，传感器控制装置从读取器装置中接收 第二或后续广告序列。传感器控制装置可W解调第二广告序列并且确定是否包含激活请求 消息，并且如果包含的话，那么将确认响应传输给读取器装置。如果解调的通信不包含激活 请求消息，那么传感器控制装置的状态可W变回第一功率状态。在一些实施方式中，第一功 率模式是睡眠（或储存）模式，并且第二功率模式是正常操作模式。
[0013] 还提供了上述实施方式的多个变化。例如，广告序列可W包括通过预定的时间间 隔传输的一系列广告数据包。广告序列可W包括可连接的定向广告数据包型、可连接的未 定向广告数据包型、不可连接的未定向广告数据包型、或可扫描的未定向广告数据包型，运 些类型均可W是激活请求消息。
[0014] 在另外其他实施方式中，连续射频（R巧通信可W用于给，如传感器控制装置，供 应功率。传感器控制装置可W处于低功率状态（例如，关机或停用模式、储存模式或睡眠模 式）中，其中，不供应完全操作功率。传感器控制装置可W使用接收的无线通信的功率来促 使局部电源开始供应操作功率，从而将传感器控制装置过渡到更高的功率状态（例如，正 常、唤醒或激活的操作状态）。在很多运种实施方式中，虽然还可W使用其他协议，但是根据 近场通信（NFC)协议，发送和接收无线通信。
[0015] 还描述了自适应实施方式，其中，传感器控制装置的功率模式由读取器装置直接 或间接监测，并且连续的无线通信的数量、类型、间隔或功率中的一个或多个由读取器装置 调整，直到供应充足的功率，W使传感器控制装置能够过渡到更高的功率模式。在读取器装 置具有智能电话的形式时，在本文中描述的实施方式特别合适。
[0016] 在检查下面的示图和详细描述时，对于本领域的技术人员，在本文中描述的主题 的其他系统、装置、方法、特征W及优点即将或者即将变得显而易见。其目的在于，所有运种 额外的系统、装置、方法、特征W及优点包含在本说明书内，在本文中描述的主题的范围内， 并且受到所附权利要求的保护。如果在权利要求中没有明确叙述那些特征，那么示例性实 施方式的特征决不应理解为限制所附权利要求。
【附图说明】
[0017] 通过研究附图，在本文中提出的主题的细节在结构和操作方面都显而易见，其中， 相似的参考数字表示相似的部件。在图中的部件不必按比例绘出，而是重点示出本主题的 原理。而且，所有说明旨在传达概念，其中，可W示例性（而非照字面地或者精确地）示出 相对尺寸、形状W及其他详细属性。
[0018] 图1是描述用于实时分析物（例如，葡萄糖）测量、数据采集和/或处理的分析物 监测系统的一个示例性实施方式的高级图；
[0019] 图2A是描述被配置为智能电话的读取器装置的一个示例性实施方式的方框图；
[0020] 图2B-C是描述传感器控制装置的示例性实施方式的方框图；
[0021] 图3是描述具有基于光学的激活电路的传感器电子设备的一个示例性实施方式 的方框示意图；
[0022] 图4是描述使用具有光学传感器的分析物监测系统的方法的一个示例性实施方 式的流程图；
[0023] 图5A-I是在执行使用具有光学传感器的分析物监测系统的方法的一个示例性实 施方式时的步骤的示图；
[0024] 图6A是施放器的一个示例性实施方式的分解图；
[00巧]图6B是用于传感器组件的容器的一个示例性实施方式的分解图；
[0026] 图7是描述具有基于磁性的激活电路的传感器电子设备的一个示例性实施方式 的方框示意图；
[0027] 图8是描述使用具有磁传感器的分析物监测系统的方法的一个示例性实施方式 的流程图；
[0028] 图9A-D是传感器控制装置子组件的构造图；
[0029] 图9E是整个传感器电子设备子组件的透视图；
[0030] 图IOA-D示出了图犯的共成型/二次成型实施方式的工艺；
[0031] 图IlA-C是用于图犯的组件的交替的组合式实施方式的组件和剖视图；
[0032] 图12A-C是示出在产生准备使用的最终传感器控制装置时的粘合剂底布应用的 组装图；
[0033] 图13-14是描述用于在传感器控制装置与读取器装置之间建立通信的方法的示 例性实施方式的方框图；
[0034] 图15是描述传感器控制装置的另一个示例性实施方式的方框图；
[0035] 图16是描述功率管理电路的一个示例性实施方式的方框图；
[0036] 图17A-B是描述通过由读取器装置发送的连续RF通信给传感器控制装置供应功 率的方法的一个示例性实施方式的流程图；
[0037] 图18是描述读取器装置和传感器控制装置的功率电平W及在那些装置之间的各 种通信和通信尝试的概念时间图；
[0038] 图19是将功率自适应地供应给传感器控制装置的方法的一个示例性实施方式的 流程图。
【具体实施方式】
[0039] 本主题不限于所描述的特定实施方式，运是因为运些仅仅是实例，并且当然可W 变化。同样，在本文中使用的术语用于仅仅描述特定的实施方式，并且并非旨在进行限制， 运是因为本公开的范围仅仅由所附权利要求限制。
[0040] 在传统的分析物监测系统中，传感器控制装置具有小物理形式，使其能够由用户 不明显地佩戴。运限制了装置的内部电子设备的尺寸和电源。如果传感器控制装置具有由 传感器的长期可靠性支配的有限寿命（例如，14天），那么该装置是一次性并且可W用另一 个装置代替。尽可能减小每个装置的成本的愿望增加进一步压力，W尽可能减小电源的尺 寸和使用的速率。因此，在设计过程中，尽可能减小传感器控制装置电子设备的功率要求W 及软件操作那些电子设备的速率。
[0041] 为此，通常在低功率模式中运送和储存传感器控制装置，其中，电源不给所有或大 部分传感器电子设备供应操作功率。在一些实施方式中，仅仅无线通信电路活动，在消耗最 少静态电流来收听激活RF信号的模式中操作。
[0042] 在运个低功率模式中，通过尽可能减少从电源中泄露电流的方式或者其他方式， 电源可W与内部电子设备（例如，通过将可移动的绝缘体放在装置的触点与电源之间）在 电子上（例如，通过可控隔离电路）机械断开。一旦佩戴者准备开始使用传感器，电源就可 W连接。
[0043] 在本文中描述的很多实施方式提供技术，与传统技术相比，该技术用于改变（其 中）具有更高的效率、成本W及更少的硬件和软件的传感器控制装置的功率状态。
[0044] 在图1的示图中描述了在本文中描述的实施方式可W使用的体内分析物监测系 统100的一个示例性实施方式。在此处，系统100包括传感器控制装置102和读取器装置 120，其可W通过可W是单向或双向的局部无线通信路径（或链路）140彼此通信。通过链路 140发送的通信包含具有帖格式（包括数据包）的数字消息，并且可W基于近场通信（NFC) 协议（包括RFID协议）、蓝牙或蓝牙低能量度TL巧协议、Wi-Fi协议、专有协议等。读取器 装置120还能够通过通信路径（或链路）141和142与其他系统或装置（例如，计算机系统 170 (例如，用于网站的服务器、个人电脑、平板电脑等）或基于云的储存器190)进行有线、 无线或组合式通信。
[0045] 任何版本的蓝牙可W用于通信链路140、141W及142。一个运种版本是蓝牙低能 量度TLE、BLE)，其也称为蓝牙SMART或现成的蓝牙SMART。在于2010年6月30日公布的 版本4. 0蓝牙规范中，描述了BTLE版本，其实际上通过引证结合于此。应注意的是，本领域 的技术人员会容易识别到，在本文中描述的实施方式可W供后续迭代的蓝牙协议使用，或 者供通过与在本文中描述的蓝牙协议相似的方式操作的新协议使用，无论截至运个提交时 间是否存在那些协议。
[0046] 使用BTLE通信（或其他低能量无线标准），允许减少能量使用，运在传感器控制装 置102与读取器装置120之间通过链路140执行数据传输时尤其重要。运反过来允许减小 在传感器控制装置102内的电池尺寸或者延长电池寿命（或其组合）。
[0047] 使用低能量无线通信协议，可W允许相应的通信接口具有（例如）更低的占空比 (即，更小频率的活动操作，其消耗更少的电池功率）、更短的使用周期、或其任何组合。除 了BTLEW外，还可W使用Wi-Fi、蜂窝、ZigbeeW及自定义协议，来代替或者加入链路140、 141W及142的BTLE。然而，运些其他协议通常需要比BTLE更多的能量，不广泛地整合到 智能电话或平板电脑内，或者未批准全球使用。如今并且对于可预见的未来，给客户提供具 有蓝牙功能的智能电话、平板电脑W及其他便携式计算装置，运是因为该族协议广泛地被 视为对于在如平板电脑与平板电脑的外围设备（例如，无线耳机、鼠标、键盘等）之间实现 极为贴近的通信最方便。
[004引在美国专利申请公开号2011/0213225(' 225公布）中描述了传感器控制装置102 与读取器装置120W及适用于在本文中陈述的系统、装置W及方法实施方式的基于体内的 分析物监测系统的其他部件的其他实施方式，该专利的全文实际上通过引证结合于此。
[0049] 传感器控制装置102可W包括外壳103,其包含体内分析物监测电路和电源（在图 2B-C中显示）。体内分析物监测电路与分析物传感器104电气禪接，该传感器延伸穿过贴 片105并且远离外壳103投射。粘合层（未示出）可W放在用于连接至用户身体的皮肤表 面的贴片105的基底。除了粘合剂或者代替粘合剂，可W使用与身体连接的其他形式。传 感器104适于至少部分插入用户的身体内，其中，可W与用户的体液进行接触，并且一旦激 活，就供体内分析物监测电路使用，W测量和收集用户的分析物相关的数据。通常，传感器 控制装置102及其部件可W在包含的' 225公布中描述的一个或多个步骤中或者通过任何 其他期望的方式，通过机械施放器150应用于身体中。
[0050] 在激活之后，传感器控制装置102可W将收集的分析物数据（例如，对应于监测的 分析物水平的数据和/或监测的溫度数据和/或储存的历史分析物相关数据）无线传送给 读取器装置120,其中，在某些实施方式中，可W在算法上处理成表示用户的分析物水平的 数据，然后，向用户显示和/或另外包含在糖尿病监测体系内。
[0051] 如图1中所示，读取器装置120包括用于将信息输出给用户和/或接受用户的输 入（例如，如果配置为触摸屏）的显示器122W及一个可选的用户界面部件121 (或更多）， 例如，按钮、激活器、触敏开关、电容开关、压敏开关、调节手轮等。读取器装置120还可W包 括一个或多个数据通信端口 123,用于与外部装置有线数据通信，例如，计算机系统170 (下 面描述的）。读取器装置120还可W包括体内分析物仪表，包括体内测试条端口（未示出）， 用于接收体内分析物测试条，用于执行体内分析物测量。
[0052] 计算机系统170可W由用户或者医疗技术人员用于显示和/或分析具有信息学软 件程序的收集的分析物数据。计算机系统170可W是个人电脑、服务器