(57)【要約】制御デバイスと、制御デバイスに電気的に結合される無線エネルギー源とを備える、システムが開示される。無線エネルギー源は、その入力で一形態のエネルギーを受信し、制御デバイスを通電するために、エネルギーを電位差に変換するエネルギーハーベスタを有する。また、部分電源をさらに備えるシステムも開示される。また、電源をさらに備えるシステムも開示される。
2014507922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御デバイスと、
該制御デバイスに電気的に結合される無線エネルギー源であって、その入力で一形態のエネルギーを受信し、前記制御デバイスに通電するために、前記エネルギーを電位差に変換するエネルギーハーベスタを有する無線エネルギー源と
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記エネルギーハーベスタは、前記エネルギーハーベスタの前記入力で光エネルギーを受信し、該光エネルギーを電気エネルギーに変換する光エネルギー変換要素を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記エネルギーハーベスタは、前記エネルギーハーベスタの前記入力で振動／運動エネルギーを受信し、該振動／運動エネルギーを電気エネルギーに変換する振動／運動エネルギー変換要素を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記エネルギーハーベスタは、前記エネルギーハーベスタの前記入力で音響エネルギーを受信し、該音響エネルギーを電気エネルギーに変換する音響エネルギー変換要素を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記エネルギーハーベスタは、前記エネルギーハーベスタの前記入力で高周波エネルギーを受信し、該高周波エネルギーを電気エネルギーに変換する高周波エネルギー変換要素を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記エネルギーハーベスタは、前記エネルギーハーベスタの前記入力で放射熱エネルギーを受信し、該放射熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱エネルギー変換要素を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記エネルギーハーベスタからの電気エネルギーを、前記制御デバイスに通電するのに好適な電位差に変換する、前記エネルギーハーベスタに結合される電力管理回路を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
体外に位置する外部システムに情報を通信するように動作する体内デバイスを備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記体内デバイスは、前記無線エネルギー源が、体外に位置する外部エネルギー源によって通電される際にのみ、体外に情報を通信するように動作することを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
導電率を変化させるための制御デバイスと、
該制御デバイスに電気的に結合される無線エネルギー源であって、その入力で一形態のエネルギーを受信し、前記制御デバイスに通電するために、前記エネルギーを第１の電位差に変換するエネルギーハーベスタを有する無線エネルギー源と、
前記制御デバイスに電気的に結合される第１の材料、および
前記制御デバイスに電気的に結合され、かつ前記第１の材料から電気的に絶縁される第２の材料
を有する部分電源とを備えており、
前記第１および第２の材料は、導電性液体と接触する際に、第２の電位差を提供するように選択され、
前記制御デバイスは、電流の大きさが情報を符号化するよう変動されるように、前記第１の材料と前記第２の材料との間の前記導電率を変化させることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
前記制御デバイスが前記無線エネルギー源によって通電される際、前記制御デバイスは、前記第１の電圧差の大きさが情報を符号化するよう変動されるように、前記第１の材料と前記第２の材料との間の前記第１の電位差を変化させることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記エネルギーハーベスタは、前記エネルギーハーベスタの前記入力で光エネルギーを受信し、該光エネルギーを電気エネルギーに変換する光エネルギー変換要素を有することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記エネルギーハーベスタからの電気エネルギーを、前記制御デバイスに通電するのに好適な前記第１の電位差に変換する、前記エネルギーハーベスタに結合されるチャージポンプを備えることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記エネルギーハーベスタからの電気エネルギーを、前記制御デバイスに通電するのに好適な前記第１の電位差に変換する、前記エネルギーハーベスタに結合されるＤＣ−ＤＣ変換器を備えることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記エネルギーハーベスタからの電気エネルギーを、前記制御デバイスに通電するのに好適な前記第１の電位差に変換する、前記エネルギーハーベスタに結合されるＡＣ−ＤＣ変換器を備えることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
制御デバイスと、
該制御デバイスに電気的に結合される無線エネルギー源であって、その入力で一形態のエネルギーを受信し、前記制御デバイスに通電するために、前記エネルギーを第１の電位差に変換するエネルギーハーベスタを有する前記無線エネルギー源と、
前記制御デバイスに電気的に結合される電源であって、前記制御デバイスに第２の電位差を提供する電源と
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
前記電源は、薄膜集積電池であることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記電源は、超コンデンサであることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記電源は、薄膜集積再充電可能電池であることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記エネルギーハーベスタからの電気エネルギーを、前記制御デバイスに通電するのに好適な前記第１の電位差に変換する、前記エネルギーハーベスタに結合されるチャージポンプを備えることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項２１】
前記エネルギーハーベスタからの電気エネルギーを、前記制御デバイスに通電するのに好適な前記第１の電位差に変換する、前記エネルギーハーベスタに結合されるＤＣ−ＤＣ変換器を備えることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項２２】
前記エネルギーハーベスタからの電気エネルギーを、前記制御デバイスに通電するのに好適な前記第１の電位差に変換する、前記エネルギーハーベスタに結合されるＡＣ−ＤＣ変換器を備えることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、集積回路のための無線エネルギー源に関する。より具体的には、本開示は、集積回路を備える摂取可能な識別子への無線電力送達のためのエネルギーハーベスティングおよび電力管理回路を備える、無線エネルギー源に関する。
【背景技術】
【０００２】
摂取可能な事象マーカ（ＩＥＭ）等の摂取可能な識別子の文脈において、処方薬は、適切に、例えば、指示に従って服用される際、多くの患者にとって効果的な治療薬である。しかしながら、研究は、平均で約５０％の患者が、処方された投薬計画を順守しないことを示した。投薬計画の低い順守率は、毎年多くの入院および養護施設への入所をもたらしている。米国単独では、近年、患者の不順守の結果としてもたらされる医療関連費は、年間１０００億ドルに達すると推定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−０４６５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
結果として、医薬情報科学対応医薬組成物に組み込まれてもよい、一般的に事象マーカと称される識別子が開発された。これらのデバイスは、摂取可能である、および／または消化可能もしくは部分的に消化可能である。摂取可能なデバイスは、診断用途および治療用途の両方を含む、様々な異なる医学的用途で使用するための電子回路を含む。Ｐｒｏｔｅｕｓ  Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ，  Ｉｎｃ．，  Ｒｅｄｗｏｏｄ  Ｃｉｔｙ，  Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａによって作製されるＩＥＭ等のいくつかの摂取可能なデバイスは、典型的に、動作に内部エネルギー源を必要としない。これらのＩＥＭのエネルギー源は、標的部位での所定の特異的刺激の存在、例えば、液体（湿潤）、時間、ｐＨ、イオン強度、導電度、生体分子（例えば、胃、小腸、大腸に存在する特定のタンパク質または酵素）、血液、温度、特定の補助的物質（脂肪、塩、もしくは糖等の食物成分、または共存が臨床的に関連する他の医薬品）、胃の細菌、圧力、光の存在による、体の標的部位との関連を受けて作動される。所定の特異的刺激は、制御作動識別子が作動によって応答するように設計または構成される、既知の刺激である。
【０００５】
通電された摂取可能な識別子によって一斉送信される通信は、次いで識別子、例えば、１つ以上の活性剤および医薬組成物と関連付けられるものが、標的部位に実際に到達したことを記録し得る別のデバイス、例えば、体内または体の近くのいずれかの受信器によって受信されてもよい。
【０００６】
内部エネルギー源および回路の消化可能性または部分的消化可能性は、摂取可能な識別子に通電すること、および／またはデバイスを溶解することなく、したがってその最終的な最終使用の前に、それを展開および／または破壊することなく、回路または他の構成要素に診断試験を実行することを困難にする。したがって、摂取可能な識別子システムを無線モードで通電し、診断試験を実施し、その最終的な使用の前に、摂取可能な識別子の動作、存在、および／または機能性を検証する、無線エネルギー源を提供することが有利であり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様では、システムは、制御デバイスと、制御デバイスに電気的に結合される無線エネルギー源とを備える。無線エネルギー源は、その入力で一形態のエネルギー受信し、制御デバイスに通電するために、エネルギーを電位差に変換する、エネルギーハーベスタを備える。
【０００８】
別の態様では、システムは、導電率を変化させるための制御デバイスと、制御デバイスに電気的に結合される無線エネルギー源と、部分電源とを備える。無線エネルギー源は、その入力で一形態のエネルギーを受信し、制御デバイスに通電するために、エネルギーを第１の電位差に変換する、エネルギーハーベスタを備える。部分電源は、制御デバイスに電気的に結合される、第１の材料と、制御デバイスに電気的に結合され、かつ第１の材料から電気的に絶縁される、第２の材料とを備える。第１および第２の材料は、導電性液体と接触する際に、第２の電位差を提供するように選択される。制御デバイスは、電流の大きさが情報を符号化するよう変動されるように、第１の材料と第２の材料との間の導電率を変化させる。
【発明の効果】
【０００９】
さらに別の態様では、システムは、制御デバイスと、制御デバイスに電気的に結合される無線エネルギー源と、制御デバイスに電気的に結合される電源とを備える。無線エネルギー源は、その入力で一形態のエネルギーを受信し、制御デバイスに通電するために、エネルギーを第１の電位差に変換する、エネルギーハーベスタを備える。電源は、制御デバイスに電気的に結合され、制御デバイスに第２の電位差を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】無線エネルギー源と、事象の発生を示すための識別子システムとを備えるシステムの一態様を示す図である。
【図２】図１の無線エネルギー源と同様の無線エネルギー源と、事象の発生を示すための識別子システムとを備えるシステムの一態様を示す図である。
【図３】図１および図２の無線エネルギー源と同様の無線エネルギー源と、事象の発生を示すための識別子システムとを備えるシステムの一態様を示す図である。
【図４】環境から光学的放射の形態の電磁エネルギーを得るように構成される、エネルギーハーベスタと、電力管理回路とを備える無線エネルギー源の一態様を示す図である。
【図５】光学的放射に基づくエネルギーハーベスティング技法を採用するシステムの一態様を示す図である。
【図６】変調された光学的放射に基づくエネルギーハーベスティング技法を採用するシステムの一態様を示す図である。
【図７】図８〜図１１に関連して本明細書に記載される、振動エネルギーハーベスタで採用されてもよい振動／運動システムの概略図である。
【図８】図７に関連して記載されるように、振動／運動エネルギーを電気エネルギーに変換する、静電エネルギー変換要素を備える、エネルギーハーベスタを備える、無線エネルギー源を備えるシステムの一態様を示す図である。
【図９】図７に関連して記載されるように、振動／運動エネルギーを電気エネルギーに変換する、圧電エネルギー変換要素を備える、エネルギーハーベスタを備える、無線エネルギー源を備えるシステムの一態様を示す図である。
【図１０】図７に記載される振動／運動エネルギーハーベスティング原理に基づいて動作するように構成される無線エネルギー源の圧電型コンデンサ要素の概略図である。
【図１１】図７に関連して記載されるように、振動／運動エネルギーを電気エネルギーに変換する、電磁エネルギー変換要素を備える、エネルギーハーベスタを備える、無線エネルギー源を備えるシステムの一態様を示す図である。
【図１２】音響エネルギー変換要素を備える、エネルギーハーベスタを備える、無線エネルギー源を備えるシステムの一態様を示す図である。
【図１３】高周波エネルギー変換要素を備える、エネルギーハーベスタを備える、無線エネルギー源を備えるシステムの一態様を示す図である。
【図１４】熱電エネルギー変換要素を備える、エネルギーハーベスタを備える、無線エネルギー源を備えるシステムの一態様を示す図である。
【図１５】図１４に関連して考察される要素と同様の熱電エネルギー変換要素を備える、エネルギーハーベスタを備える、無線エネルギー源を備えるシステムの一態様を示す図である。
【図１６】事象の発生を示すためのシステムを備える、体内に示されている摂取可能な製品の一態様を示す図である。
【図１７Ａ】摂取可能な事象マーカまたはイオン放出モジュール等のシステムと共に示されている医薬品を示す図である。
【図１７Ｂ】摂取可能な事象マーカまたは識別可能放出モジュール等のシステムと共に示されている、図１７Ａの製品と同様の医薬品を示す図である。
【図１８】図１７Ａおよび図１７Ｂのシステムの一態様をより詳細に示す図である。
【図１９】センサを備え、かつ導電性流体と接触しているシステムの一態様を示す図である。
【図２０】図１８および図１９に関連して記載されるデバイスのブロック図である。
【図２１】図１７Ａおよび図１７Ｂのそれぞれのシステムをシステムとしてより詳細に表している別の態様を示す図である。
【図２２】実施される特定の種類の感知機能に従って選択される材料に接続される、ｐＨセンサモジュールを含む、図１８のシステムと同様のシステムの一態様を示す図である。
【図２３】医薬品供給チェーン管理システムの概略図である。
【図２４】様々な態様を表し得る回路の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示は、事象の発生を示す識別子に通電するための無線エネルギー源を備える、システムの複数の態様を提供する。加えて、システムは、他のエネルギー源を含んでもよく、以下に記載されるように、複数の他のモードで作動されてもよい。一態様では、無線エネルギー源は、外部源によって、無線モードで作動されてもよい。加えて、別の態様では、システムは、システムを導電性流体に暴露することによる化学反応によって、ガルバニックモードで作動されてもよい。
【００１２】
無線作動モードでは、識別子システムは、外部および／または内部源、例えば、埋め込み型パルス生成器（ＩＰＧ）からの刺激によって作動されてもよい。刺激は、無線エネルギー源によって得ることができるエネルギーを提供する。外部刺激は、光もしくは高周波（ＲＦ）の形態の電磁放射、振動、運動、および／または熱源によって提供されてもよい。刺激に応えて、システムは、通電され、システムと関連付けられる情報をデバイスに通信するために、そのような外部および／または内部デバイスによって検出することができる信号を生成する。一態様では、システムは、システムに診断試験を実施するため、その動作を検証するため、その存在を検出するため、および／またはその機能性を判定するために使用することができる情報を通信するように動作する。他の態様では、システムは、システムと関連付けられる特異的電流シグネチャを通信するように動作する。
【００１３】
ガルバニック作動モードでは、システムは、導電性流体と接触する際に作動される。システムが生体によって摂取されることが意図される製品で使用される場合、摂取されると、システムは、導電性体液と接触し、作動される。一態様では、システムは、導電性流体が異種材料と接触する際に、電位差を生じるように、骨格上に位置付けられる異種材料を含む。電位差、およびしたがって電圧は、骨格内に位置付けられる制御論理に通電するため、またはそれに電力提供するために使用される。電位差は、制御論理を介して、第１の異種材料から第２の異種材料にイオンまたは電流を流れさせ、次いで導電性流体を通して回路を完成させる。制御論理は、２つの異種材料間の導電率を制御するように動作し、したがって、導電率を制御または変調する。加えて、制御論理は、電流シグネチャ上の情報を符号化することができる。
【００１４】
図１は、無線エネルギー源１１と、事象の発生を示すための制御デバイスを備える識別子システム１６とを備える、システム１０の一態様を図示する。無線エネルギー源１１は、制御デバイスを無線モードで通電する。無線エネルギー源１１は、その入力で受信される一形態のエネルギーを、その出力で別の形態のエネルギーに変換する、エネルギーハーベスタ１２を備える。様々な態様では、出力エネルギーは、電位差の形態である。任意選択で、無線エネルギー源は、識別子システム１６の回路を動作させるのに好適なエネルギーを提供するための電力管理回路１４（任意選択であることを示すように点線で示されている）を備えてもよい。一態様では、システム１０は、例えば、物品を識別するための物品と関連付けられる電子標識等のタグであってもよい。システム１０は、ＩＥＭ、例えば、医薬情報科学対応医薬組成物等の摂取可能な識別子の構成要素等、様々な異なる用途で使用することができる。一態様では、識別子システム１６は、通電される際に、体外に位置する外部システムに情報を通信するように動作する、体内デバイスを備える。一態様では、体内デバイスは、無線エネルギー源が体外に位置する外部エネルギー源によって通電される際にのみ、体外に情報を通信するように動作する。
【００１５】
図１で参照される最も一般的な態様では、システム１０は、例えば、部分電力供給装置（以下に記載される）、電池、または超コンデンサ等の単独型内部エネルギー源を含有せず、本明細書に開示されるように、エネルギーハーベスタ１２によって収集されるエネルギーから無線エネルギー源１１によって生成される電圧（Ｖ１−Ｖ２）によってのみ電力提供される。
【００１６】
以下により詳細に記載される様々な態様では、エネルギーハーベスタ１２は、電磁放射（例えば、光またはＲＦ放射）、振動／運動、音波、熱を含むが、これらに限定されない、様々な技法を使用して、環境からエネルギーを収集する。そのような技法は、例えば、中でも特に、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、電磁、圧電、熱電（例えば、ゼーベックまたはペルチェ効果）等の様々な技術を使用して実現されてもよい。エネルギーハーベスタ１２は、システム１０によって実現される特定のエネルギーハーベスティング技法に順応するように最適化されてもよい。
【００１７】
いくつかの態様では、エネルギーハーベスタ１２への入力は、エネルギーハーベスタ１２の出力で、識別子システム１６の回路を動作させるのに好適な電圧の形態の電池等の直流電源をもたらすように、専用源によって直接駆動または刺激することができる。そのような態様では、電力管理回路１４は、排除されてもよい。他の態様では、エネルギーハーベスタ１２によって発現される電圧が、識別子システム１６の回路を動作させるのに好適ではない場合、識別子システム１６の回路に電力提供するのに好適な電圧を提供するために、電力管理回路１４が採用されてもよい。電力管理回路１４は、システム１０によって実現されるエネルギーハーベスタ１２へのその入力、および負荷、例えば、識別子システム１６へのその出力を適応させることができる。様々な態様では、電力管理回路１４は、エネルギーハーベスタ１２によって生成される入力電圧を、識別子システム１６を動作させるのに好適な電圧に変換する、ある形態の変換器を備えてもよい。変換器は、異なる構成で実現されてもよいが、ＤＣ−ＤＣ変換器、チャージポンプ、昇圧変換器、および整流ＡＣ−ＤＣ変換器が、電力管理回路１４で使用するために適応されてもよい。加えて、電力管理回路１４は、中でも特に、電圧調整器と、バッファと、制御回路とを備えてもよい。
【００１８】
一態様では、システム１０および／または識別子システム１６のいずれかは、集積回路（ＩＣ）上に加工されてもよい。特定の態様では、識別子システム１６は、オンボードランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を備えてもよい。識別子システム１６は、ＩＣの上表面上に位置するコンデンサプレート上の、ＩＣの基板電圧に対する電圧を変調して、通信される情報を変調するように動作する、制御論理を備える。容量結合されたリーダ（図示せず）によって、変調された電圧を検出することができる。したがって、無線エネルギー源１１が外部源によって作動される際、識別子システム１６は、システム１０と関連付けられる情報を通信するように動作する。情報は、システム１０を機能的に試験するため、およびそれに診断試験を実施するため、ならびにシステム１０の動作を検証するため、およびその存在を検出するために採用されてもよい。他の態様では、識別子システム１６は、システム１０と関連付けられる特異的シグネチャを通信するように動作する。
【００１９】
本明細書では、概して電圧の観点から記載されるが、開示されるシステムの範囲は、そのように限定されない。その関連で、識別子システム１６の回路の動作が、所定の電圧というよりはむしろ所定の電流の送達に依存する場合、エネルギーハーベスタ１２および／または電力管理回路１４は、それに応じて動作するように設計され、実現されてもよい。
【００２０】
図２は、図１の無線エネルギー源１１と同様の無線エネルギー源２１と、事象の発生を示すための識別子システム２２とを備える、システム２０の一態様を図示する。無線エネルギー源２１は、制御デバイスを無線モードで通電する。無線エネルギー源２１は、その入力で受信される一形態のエネルギーを、その出力で別の形態のエネルギーに変換する、エネルギーハーベスタ１２を備える。様々な態様では、出力エネルギーは、電位差の形態である。任意選択で、無線エネルギー源は、識別子システム１６の回路を動作させるのに好適なエネルギーを提供するための電力管理回路１４（任意選択であることを示すように点線で示されている）を備えてもよい。参照される態様では、システム２０は、識別子システム２２内に無線エネルギー源１１と、部分電源とを備える、ハイブリッドエネルギー源を備える。無線エネルギー源１１は、部分電源とは別個に、識別子システム２２の回路に電力を供給するように、制御デバイス２４に電気的に結合される。一態様では、部分電源は、導電性液体、気体、ミスト、またはそれらの任意の組み合わせで構成されてもよい、導電性流体と接触する際に、ガルバニックモードで作動させることができる。無線エネルギー源１１および部分電源は、個々または組み合わせのいずれかで作動されてもよい。したがって、システム２０は、無線モード、ガルバニックモード、またはそれらの組み合わせで動作させられてもよい。システム２０は、ＩＥＭ、例えば、医薬情報科学対応医薬組成物等の摂取可能な識別子の構成要素として含む、様々な異なる用途で使用することができる。
【００２１】
識別子システム２２は、導電率を変化させるための制御デバイス２４と、制御デバイス２４に電気的に結合される、第１の導電性材料２６と、制御デバイスに電気的に結合され、かつ第１の材料２６から電気的に絶縁される、第２の導電性材料２８とを備える、部分電源とを備える。第１および第２の導電性材料２６、２８は、導電性流体と接触する際に、電位差を提供するように選択される。制御デバイス２４は、電流の大きさが情報を符号化するよう変動されるように、第１の導電性材料２６と第２の導電性材料２８との間の導電率を変化させる。図１を参照して考察されるように、任意選択で、その入力をエネルギーハーベスタ１２に適応させ、その出力を負荷、例えば、識別子システム２２に適応させる、電力管理回路１４が採用されてもよい。制御デバイス２４は、情報を通信するために、第１および第２の導電性材料２６、２８上の電圧を変調する、無線モードまたはガルバニックモードのいずれかで動作する、制御論理を備える。変調された電圧は、システム２０の外部に位置付けられるリーダの第１および第２の容量結合プレートのそれぞれによって検出することができる。一態様では、システム２０は、システム２０と関連付けられる情報を通信するように動作する、類似または異種導電性材料で形成される、追加の容量性プレートを備えてもよい。
【００２２】
図３は、図１および図２の無線エネルギー源１１、２１と同様の無線エネルギー源３１と、事象の発生を示すための識別子システム３２とを備える、システム３０の一態様を図示する。無線エネルギー源３１は、制御デバイスを無線モードで通電する。無線エネルギー源３１は、その入力で受信される一形態のエネルギーを、その出力で別の形態のエネルギーに変換する、エネルギーハーベスタ１２を備える。様々な態様では、出力エネルギーは、電位差の形態である。任意選択で、無線エネルギー源は、識別子システム１６の回路を動作させるのに好適なエネルギーを提供するための電力管理回路１４（任意選択であることを示すように点線で示されている）を備えてもよい。システム３０は、ＩＥＭ、例えば、医薬情報科学対応医薬組成物等の摂取可能な識別子の構成要素としてを含む、様々な異なる用途で使用することができる。
【００２３】
参照される態様では、システム３０は、無線エネルギー源３１と、マイクロ電池または超コンデンサ等のオンボード電源３５とを備える、ハイブリッドエネルギー源を備える。無線エネルギー源３１は、オンボード電源３５に結合され、識別子システム３２に無線モードで電力提供するために採用することができる。一態様では、マイクロ電池は、任意の形状またはサイズでＩＣパッケージ内に直接加工される、薄膜集積電池であってもよい。別の態様では、薄膜再充電可能電池または超コンデンサは、電池と従来のコンデンサとの間の隙間を埋めるように設計され、実現されてもよい。再充電可能薄膜マイクロ電池または超コンデンサを組み込む設計実現形態では、電池もしくは超コンデンサを充電または再充電するために、無線エネルギー源３１が採用されてもよい。したがって、オンボード電源３５のエネルギー流出を最小限にするために、無線エネルギー源３１を採用することができる。
【００２４】
識別子システム３２は、導電率を変化させるための制御デバイス３４と、制御デバイス３４に電気的に結合される、第１の容量性プレート３６と、制御デバイスに電気的に結合され、かつ第１の容量性プレート３６から電気的に絶縁される、第２の容量性プレート３８とを備える、部分電源とを備える。制御デバイス３４は、電流の大きさが情報を符号化するよう変動されるように、第１の容量性プレート３６と第２の容量性プレート３８との間の導電率を変化させる。無線エネルギー源３１は、オンボード電源３５とは別個に、またはそれと連動して識別子システム３２の回路に電力を供給するように、制御デバイス３４に結合される。図１および図２を参照して考察されるように、任意選択で、電力管理回路１４の入力は、エネルギーハーベスタ１２の出力に適応されてもよく、電力管理回路１４の出力は、負荷、例えば、識別子システム３２に適応されてもよい。制御デバイス３４は、通信される情報を変調するために、第１および第２の導電性プレート３６、３８上の電圧を変調するように動作する、制御論理を備える。第１および第２の導電性プレート３６、３８上の変調された電圧は、リーダの第１および第２の容量結合されたプレートのそれぞれによって検出することができる。第１および第２の容量性プレート３６、３８は、類似または異種材料で形成されてもよい。
【００２５】
図１〜図３で参照される態様では、電力管理回路１４は、任意選択であってもよいことを示すように、点線で示されている。エネルギーハーベスタ１２によって収集されるエネルギーを調整、昇圧、または調節して、システム１６、２２、３２の回路を動作させるのに好適な電圧の形態の電池等の直流電源を提供するために、電力管理回路１４が採用されてもよい。システム１６、２２、３２のいずれの構成要素または要素も、単独で、または本開示の範囲内の他のシステムと組み合わせて使用することができることが理解される。
【００２６】
図１〜図３に関連して記載されるシステム１０、２０、３０の様々な態様では、エネルギーハーベスタ１２、電力管理回路１４、および識別子システム１６、２２、３２の回路を、１つまたは複数のＩＣ上に集積することができる。動作において、システム１０、２０、３０は、無線モードまたはガルバニックモードのいずれかで作動される際、事象の発生を示すように動作可能である。異なるモードの通信が採用されてもよいが、通信される情報は、同一であってもよい。無線モードでは、情報は、１０〜２０Ｈｚの速度の一連のパルスとして通信されてもよく、１ｋＨｚに位相変調されてもよい。情報は、二相位相変調（ＢＰＳＫ）、周波数変調（ＦＭ）、振幅変調（ＡＭ）、オンオフキーイング、オンオフキーイングを用いたＰＳＫ等の様々な技法を使用して符号化されてもよい。特定の態様では、システム１０、２０、３０および／または識別子システム１６、２２、３２は、オンボードＲＡＭを備えてもよい。情報は、識別番号、薬剤、日付コード、および製造日付等のオンボードＲＡＭに含有される情報を含んでもよい。一態様では、情報は、ＩＣの上表面上に形成されるプレートの、ＩＣの基板電圧に対する電圧を変調させることによって通信されてもよい。変調された電圧を検出するために、容量結合されたリーダを使用することができる（例えば、図２３、２４に示される）。
【００２７】
さらに、図１〜図３のそれぞれに関連して記載される識別子システム１６、２２、３２のいずれも、複数のモードで通電することができ、複数の技法を使用して、体外に情報を通信することができる、ＩＥＭ等の体内デバイスを含むように実現することができる。限定としてではなく一例として、一態様では、ＩＥＭは、異なる時間点で、外部（体外）電位および内部（体内）電位を得ることによって通電され、体内もしくは部分的に体内に、または体外に位置する少なくとも１つの外部デバイスに通信することによって、そのような外部電位および内部電位に応答してもよい。別の態様では、ＩＥＭは、外部および内部通電要素（例えば、無線エネルギー源、内部ガルバニックエネルギーシステム、マイクロ電池、または超コンデンサを備える、エネルギーハーベスタ）を通して、異なるレベルの電位を得、そのように得られた異なるレベルの電位に応えて、外部デバイスに通信してもよい。別の態様では、ＩＥＭは、外部源からエネルギーを得、得たエネルギーを、コンデンサまたは超コンデンサ、例えば、ＩＥＭがある遅延の後に外部デバイスに通信するために蓄積されたエネルギーを採用することができる場所に蓄積してもよい。さらに別の態様では、例えば、食道、胃、腸の下方部分、大腸等の体内の異なる位置で、外部または内部源によって、ＩＥＭに通電することができる。別の態様では、ＩＥＭは、異なる時間点で異なる外部デバイスに通信するために、外部および内部エネルギーを選択的に採用してもよい。様々な態様では、ＩＥＭは、異なる外部デバイス、例えば、パッチまたは腕時計内、ネックレス内、または外部位置に定置される他の受信器と通信してもよい。ＩＥＭが通信し得る外部デバイスの例は、それぞれの開示の全体が参照することによって本明細書に組み込まれる、同一出願人による、２００９年１２月１５日に出願された、名称が「Ｂｏｄｙ−Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」の米国特許出願公開第２０１０／０３１２１８８号（出願第１２／６７３３２６号）、２００６年４月２８日に出願された、名称が「Ｐｈａｒｍａ−Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ  Ｓｙｓｔｅｍ」の米国特許出願公開第２００８／０２８４５９９号（出願第１１／９１２４７５号）、および２００９年３月１３日に出願された、名称が「Ｐｈａｒｍａ−Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ  Ｓｙｓｔｅｍ」の米国特許出願公開第２００９／０２２７２０４号（出願第１２／４０４１８４号）に記載されている。さらに別の態様では、ＩＥＭは、ＩＥＭが上記のモードのいずれかによって通電されている間のみ、任意の外部および／または内部デバイスから、その作動のための制御コマンドを受信してもよい。
【００２８】
図４は、環境から光学的放射の形態の電磁エネルギーを得るように構成される、エネルギーハーベスタ１２と、電力管理回路１４とを備える、無線エネルギー源４１の一態様を図示する。エネルギーハーベスタ１２は、光４４の量子形態の入射放射電磁エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成される、フォトダイオード４２等の光エネルギー変換要素を備える。特定のフォトダイオード４２は、可視スペクトルから不可視スペクトルの範囲に及ぶことができる、入射光４４の波長に最適に応答するように選択されてもよい。本明細書で使用される場合、放射電磁エネルギーという用語は、紫外線から赤外線の周波数範囲に及ぶ、可視または不可視スペクトルの光を指す。
【００２９】
図４に示されるように、光４４は、フォトダイオード４２のＰ−Ｎ接合に打ち当たり、動作のモードによって、電流または電圧のいずれかがフォトダイオード４２によって生成される。参照される態様では、フォトダイオード４２は、逆バイアスがかけられ、フォトダイオード４２に打ち当たる光４４の量に比例する電流ｉが、フォトダイオード４２からチャージポンプ４６回路に流れる。チャージポンプ４６は、様々な構成で実現されてもよい。本質的に、チャージポンプは、より高い電圧（昇圧）電源をもたらすように、エネルギー蓄積要素としてコンデンサを使用する、ＤＣ−ＤＣ変換器の一種である。チャージポンプ４６回路は、比較的簡単であり、かつ９０〜９５％と高い、高効率が可能であり、昇圧用途に有効な解決策である。
【００３０】
チャージポンプ４６は、コンデンサへの電圧の接続を制御するために、ある形態のスイッチングデバイス（単数または複数）を使用する。より高い電圧を生成するために、第１の段階は、コンデンサを充電するよう電圧を通して接続することを伴う。第２の段階では、コンデンサは、元の充電電圧から切断され、その負端子で元の正の充電電圧に再接続される。コンデンサは、その間に電圧を保持するため（漏れ影響を無視する）、正端子電圧が、元に追加され、電圧を効率的に２倍にする。より高い電圧出力のパルス的な性質は、典型的に、出力コンデンサの使用によって平滑化することができる。したがって、チャージポンプ４６は、フォトダイオード４２によって生成される電流ｉを出力電圧ｖｏに変換する。チャージポンプ４６は、入力電圧を任意の好適なレベルに昇圧させる、任意の好適な数の段階を有してもよい。制御回路４９は、チャージポンプ４６のコンデンサへの電圧の接続を調整して、図１〜図３の識別子システム１６、２２、３２の回路を動作させるのに好適な出力電圧ｖｏを生成するように、スイッチングデバイス（単数または複数）の動作を制御する。
【００３１】
ＤＣ−ＤＣ変換器は、昇圧変換器またはチャージポンプのいずれかであってもよい。高効率のために、大部分の従来のＤＣ−ＤＣ変換器は、外部インダクタを採用する。モノリシックまたは平面微細加工プロセスを使用して、多くの巻線を有する大きい値のインダクタを加工することは困難であるため、チャージポンプは、インダクタというよりはむしろコンデンサが使用されることから、集積回路実現形態により容易に適応される。これは、効率的なＤＣ−ＤＣ変換を可能にする。スイッチングコンデンサを使用するＤＣ−ＤＣ変換器の多くの代替構成が存在する。そのようなＤＣ−ＤＣ変換器には、制限なく、中でも特に、電圧ダブラー、ディクソンチャージポンプ、リング変換器、およびフィボナッチ変換器が挙げられる。
【００３２】
任意選択で、電圧調整器４８が、チャージポンプ４６に結合されてもよい。電圧調整器は、チャージポンプ４６の出力電圧ｖｏを調整し、基板電圧Ｖ２に対して調整された出力電圧Ｖ１をもたらす。電圧（Ｖ１−Ｖ２）は、図１〜図３のシステム１６、２２、３２の任意の回路を動作させるのに好適である。様々な態様では、チャージポンプ４６は、昇圧調整器、フライバック、ステップアップ（昇圧）、またはフォワード変換器等の任意の好適な昇圧回路で置換されてもよい。他の態様では、チャージポンプ４６は、ＤＣ−ＤＣ変換器型昇圧回路で置換されてもよい。
【００３３】
一態様では、フォトダイオード４２は、従来のフォトダイオード、ＰＩＮフォトダイオード、または相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）ＰＮダイオードであってもよい。フォトダイオードは、他の半導体材料の中でも特に、シリコン（Ｓｉ）、シリコン窒化物（ＳｉＮｉ）、ヒ化ガリウムインジウム（ＩｎＧａＡｓ）等の半導体材料を使用して加工される、モノリシック集積回路要素であってもよい。フォトダイオード４２は、単一構成要素として示されているが、特定の設計および実現形態によって、直列ならびに／または並列に接続される複数のフォトダイオードを備えてもよい。様々な態様では、フォトダイオード４２は、ダイオードまたはフォトトランジスタを用いて実現されてもよい。他の態様では、フォトダイオード４２は、その表面に打ち当たる入射光４４に比例する電圧を生成する、光電池で置換されてもよい。光電池の電圧出力を、識別子システム１２、２２、３２の回路を動作させるのに好適なレベルに上昇させるために、チャージポンプ４６回路が採用されてもよい。
【００３４】
様々な態様では、フォトダイオード４２は、システム１０、２０、３０のＩＣ部分と共に集積されてもよく、ＩＣの表面上に層状化されてもよく、またはＩＣのスカートもしくは電流経路エクステンダ部分にコーティングされてもよい。入射光４４がフォトダイオード４２のＰ−Ｎ接合に打ち当たることができるように、システム１０、２０、３０ＩＣ上に、光開口が形成されてもよい。システム１０、２０、３０の他の領域を入射光４４から遮蔽するために、ＭＥＭＳプロセスが使用されてもよい。
【００３５】
基盤エネルギーハーベスタ１２技術が、光放射技法を採用する場合、チャージポンプ４６によって、好適な電圧出力が直接発現されるように、エネルギーハーベスタ１２のフォトダイオード４２要素に正確に打ち当たる光ビームを生成するために、所定のスペクトル組成および照射レベルを有する光源が使用されてもよい。基盤エネルギーハーベスタ１２技術が、振動／運動技法を採用する場合、エネルギーハーベスタ１２を駆動する、振動または運動エネルギー源が採用されてもよい。同様に、基盤エネルギーハーベスタ１２技術が、熱エネルギー技法を採用する場合、好適な電圧に変換することができる温度勾配を生成する、熱エネルギー源を採用することができる。同様に、基盤エネルギーハーベスタ１２技術が、ＲＦ放射技法を採用する場合、例えば、コイルまたはアンテナ等のエネルギーハーベスタ１２の入力要素を駆動する電磁ビームを生成するために、所定の周波数および電力レベルを有するＲＦエネルギー源が使用されてもよい。これらおよび他の技法は、以下により詳細に記載される。
【００３６】
図５は、光学的放射に基づくエネルギーハーベスティング技法を採用する、システム５０の一態様を図示する。無線エネルギー源５１の遠隔に位置する光源５３は、所定の波長および電力レベルの光５４を発するように構成される、発光要素５５を含む。放射される光５４は、エネルギーハーベスタ１２の図４のフォトダイオード４２と同様のフォトダイオード５２等の光エネルギー変換要素によって検出される。参照される態様では、フォトダイオード５２は、逆バイアスをかけられ、フォトダイオード５２に打ち当たる光５４の量に比例する電流ｉ（または動作のモードによっては電圧）は、電力管理回路１４によって電圧（Ｖ１−Ｖ２）に変換され、コンデンサ５７に蓄積される。
【００３７】
発光要素５５は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード、レーザー、またはフォトダイオード５２を通る好適な電流ｉを生成するのに好適な波長（または周波数）および電力レベルの光５４を生成することができる、任意の放射エネルギー源であってもよい。様々な態様では、発光要素５５は、紫外線波長から赤外線波長の範囲に及ぶ波長の光５４を含む、可視および／または不可視スペクトルの波長の光５４を生成するように設計され、実現されてもよい。一態様では、光源５３は、単一の単色波長の光を放射するように構成されてもよい。光源５３は、電気電源によって通電される際に可視スペクトルならびに不可視スペクトルの電磁エネルギーを放射するように構成されてもよい、１つ以上の発光要素５５を備えてもよいことが、当業者によって理解される。そのような態様では、光源５３は、複数の単色波長の混合から構成される光を放射するように構成されてもよい。
【００３８】
光学スペクトルまたは照明スペクトルと称される場合がある、可視スペクトルとは、電磁スペクトルの人の目に見える（例えば、人の目によって検出することができる）部分であり、可視光または単に光と称される場合がある。典型的な人の目は、約３８０ｎｍ〜約７５０ｎｍの空気中の波長に反応する。可視スペクトルは、連続的で、ある色と隣の色との間に明確な境界がない。色波長の近似値として、以下の範囲、
紫色：約３８０ｎｍ〜約４５０ｎｍ、
青色：約４５０ｎｍ〜約４９５ｎｍ、
緑色：約４９５ｎｍ〜約５７０ｎｍ、
黄色：約５７０ｎｍ〜約５９０ｎｍ、
オレンジ色：約５９０ｎｍ〜約６２０ｎｍ、および
赤色：約６２０ｎｍ〜約７５０ｎｍ、
が使用されてもよい。
【００３９】
不可視スペクトル（すなわち、非照明スペクトル）とは、電磁スペクトルの可視スペクトル未満および超（例えば、約３８０ｎｍ未満および約７５０ｎｍ超）の部分である。不可視スペクトルは、人の目によって検出可能ではない。約７５０ｎｍより大きい波長は、赤色可視スペクトルより長く、それらは、不可視の赤外線、マイクロ波、および高周波電磁放射となる。約３８０ｎｍより小さい波長は、紫色スペクトルより短く、それらは、不可視の紫外線、Ｘ線、およびガンマ線電磁放射となる。
【００４０】
様々な他の態様では、発光要素５４は、Ｘ線、マイクロ波、および高周波の形態の放射電磁エネルギー源であってもよい。そのような態様では、エネルギーハーベスタ１２は、光源５３によって放出される特定の種類の放射電磁エネルギーに適合するように設計され、実現されてもよい。
【００４１】
図６は、変調された光学的放射に基づくエネルギーハーベスティング技法を採用する、システム６０の一態様を図示する。無線エネルギー源６１の遠隔に位置する光源６３は、所定の波長および電力レベルの光６４を発する、図５の発光要素５５と同様の発光要素６５を含む。光６４は、スイッチ６６によって変調され、制御信号の周波数で放射される。変調された光６４は、図５のフォトダイオード５２と同様のフォトダイオード６２等の光エネルギー変換要素によって検出される。フォトダイオード６２に打ち当たる光６４の量に比例する、交流（ＡＣ）電流ｉ（または動作のモードによっては電圧）が、ＡＣ／ＤＣ変換器６６に提供され、そこで、電圧（Ｖ１−Ｖ２）に変換され、コンデンサ６７に蓄積される。ＡＣ電流ｉの周波数は、制御信号の周波数と実質的に等しい。
【００４２】
一態様では、スイッチ６６によって変調され、制御信号の周波数で放射される光６４を使用してフォトダイオード６２を変調することによって、システム６０からの情報が通信されてもよい。例えば、システム６０が、ＩＥＭまたは医薬情報科学対応医薬組成物等の摂取可能な識別子の構成要素として使用される際、例えば、情報は、制御信号の周波数で放射される光６４でフォトダイオード６２を変調することによって、システム６０からフォトダイオード６２に通信されてもよい。別の態様では、システム６０からの情報を通信するために、フォトダイオードを制御信号で変調するように、スイッチ６６と同様のスイッチが、フォトダイオード６２と直列に配置されてもよい。
【００４３】
図７は、図８〜図１１に関連して本明細書に記載される振動エネルギーハーベスタで採用されてもよい、振動／運動システム７０の概略図である。振動／運動システム７０は、振動または運動エネルギーの電気エネルギーへの変換の一般的な概念を理解するのに有用なモデルである。振動／運動エネルギーを電気エネルギーに変換するための既知のトランスデューサ機構は、静電気、圧電、または電磁である。静電トランスデューサでは、有極コンデンサは、一方の可動電極の他方に対する移動もしくは振動のために、有極コンデンサの２つの電極の距離または重なりが変化する際、ＡＣ電圧をもたらす。圧電トランスデューサでは、振動または移動が、圧電コンデンサを変形させる際に、電圧が生成される。最後に、電磁トランスデューサでは、可動磁性質量がコイルに対して移動され、磁束が変化される際に、コイルにわたりＡＣ電圧が発現される（またはコイルを通してＡＣ電流が誘起される）。
【００４４】
また、図７を参照すると、振動／運動システム７０は、慣性フレーム７１内に挿入されるトランスデューサを備える。トランスデューサの一方部分は、慣性フレーム７１に固定され、他方部分は、振動／運動入力と共に自由に移動する。慣性フレーム７１は、振動または運動源に結合され、トランスデューサの部分の相対運動は、慣性の法則に従って移動する。図７に示されるシステム７０は、ばね７４に可動質量７２を取り付けることによって共振化される。他の態様では、ばねが使用されない、非共振システムが採用されてもよい。振動／運動システム７０に基づくエネルギーハーベスタは、Ｚ（ｔ）が、質量７２の運動を表し、ｄが、空気抵抗、摩擦等によるダンパー７６係数であり、Ｋが、ばね７４懸架定数であり、ｍが、移動質量７２であり、Ｙ（ｔ）が、フレーム７１のＺ方向への移動の振幅である、速度減衰質量７２ばね７４システムとして扱うことができる。加えて、機械エネルギーの伝達による、生成器７８による負荷７９への電気エネルギーＶｇの減衰が存在する場合がある。電力は、生成器および寄生減衰を均等化することによって最大化され得ることが理解される。
【００４５】
静電および圧電振動／運動ベースのエネルギーハーベスタは、ＭＥＭＳプロセス等のマイクロマシニングプロセスを使用して加工されてもよい。電磁エネルギーハーベスティングデバイスは、効率的な電磁変換に十分な巻線を有する大きいインダクタ（コイル）を使用する際、必ずしもモノリシックまたは平面微細加工プロセスに適合しなくてもよい、マイクロマシニングおよび機械ツール技法の組み合わせを使用して加工されてもよい。代替として、トランジスタを作製するために使用されるものと同一のプロセスを使用して、集積回路上に、小さい値のインダクタを加工することができる。集積インダクタは、アルミニウム相互接続を有するスパイラルコイルパターンで配置されてもよい。しかしながら、集積インダクタの小さい寸法は、集積コイルにおいて達成することができるインダクタンスの値を制限する。別の任意選択は、インダクタと同様の電気的挙動を生じさせるために、コンデンサと、能動構成要素とを使用する、「ジャイレータ」を使用することである。
【００４６】
図８は、図７に関連して記載されるように、振動／運動エネルギーを電気エネルギーに変換する、静電エネルギー変換要素を備える、エネルギーハーベスタ１２を備える、無線エネルギー源８１を備える、システム８０の一態様を図示する。図８で参照される態様では、エネルギーハーベスタ１２の静電エネルギー変換要素は、静電エネルギー変換技法を使用して、振動／運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。エネルギーハーベスタ１２トランスデューサは、第１の電極８２ａと、第２の電極８２ｂとを備える、有極コンデンサ８２を含有する、慣性フレーム８４を備える。第１のコンデンサ電極８２ａは、振動／運動入力Ｙ（ｔ）に応えて自由に移動する、可動要素８６（ばね定数Ｋを伴うばねとして概略的に示されている）に接続される。第１のコンデンサ電極８２ａの運動は、Ｚ（ｔ）で表される。第２の電極８２ｂは、フレーム８４に固定され、それに対して移動しない。有極コンデンサ８２は、第１のコンデンサ電極８２ａの移動Ｚ（ｔ）または振動に応えて、第１の電極８２ａと第２の電極８２ｂとの間の距離が変化する際に、ＡＣ電流ｉ（ｔ）をもたらす。
【００４７】
電力管理回路１４のＡＣ／ＤＣ変換器８６は、ＡＣコンデンサ電流ｉ（ｔ）を、図１〜図３のそれぞれの識別子システム１６、２２、３２の回路を動作させるのに好適な電圧に変換する。ＡＣ／ＤＣ変換器は、ＡＣ入力をＤＣ出力に整流する、整流回路を備える。また、識別子システム１６、２２、３２に好適な電圧（Ｖ１−Ｖ２）を提供するために、ＤＣレベルシフタおよび電圧調整回路も、ＡＣ／ＤＣ変換器８６に含まれてもよい。ＡＣ／ＤＣ変換器８６は、整流器部分にダイオードを採用するが、トランジスタは、より低い電圧降下を有し、したがって、より効率的な整流を促すため、ダイオードをトランジスタスイッチで置換することによって、より高い効率を達成することができる。コンデンサ８７は、出力電圧を平滑化し、エネルギー蓄積デバイスとしての機能を果たす。
【００４８】
図９は、図７に関連して記載されるように、振動／運動エネルギーを電気エネルギーに変換する、圧電エネルギー変換要素を備える、エネルギーハーベスタ１２を備える、無線エネルギー源９１を備える、システム９０の一態様を図示する。図９で参照される態様では、エネルギーハーベスタ１２トランスデューサ機構の圧電エネルギー変換要素は、圧電エネルギー変換技法を使用して、振動／運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。エネルギーハーベスタ１２トランスデューサは、第１の電極９２ａと、第２の電極９２ｂとを備える、圧電コンデンサ９２を含有する、慣性フレーム９４を備える。圧電トランスデューサは、圧電コンデンサ９２が振動／運動入力Ｙ（ｔ）に応えて変形する際に、ＡＣ電圧ｖ（ｔ）をもたらす。電力管理回路１４は、その入力でのＡＣ電圧ｖ（ｔ）を、その出力で、図１〜図３のそれぞれの識別子システム１６、２２、３２の回路を動作させるのに好適な電圧に変換する、図８のＡＣ／ＤＣ変換器８６と同様のＡＣ／ＤＣ変換器９６を備える。コンデンサ９７は、出力電圧を平滑化し、エネルギー蓄積デバイスとしての機能を果たす。
【００４９】
図１０は、図７に記載される振動／運動エネルギーハーベスティング原理に基づいて動作するように構成される、無線エネルギー源の圧電型コンデンサ１００要素の概略図である。圧電コンデンサ１００は、慣性フレームとしての機能を果たす、本体１０２と、本体１０２に固定される１つの端部と、振動／運動入力Ｙ（ｔ）に応えて自由に移動する第２の端部とを有する、カンチレバー１０４とを備える。カンチレバー１０４は、所定のばね定数を有するように設計され、実現されてもよい。カンチレバー１０４は、その表面上に形成される、圧電材料１０６の薄層を備える。カンチレバー１０４が振動／運動入力Ｙ（ｔ）に応えて移動する際、電極１０８ａから電極１０８ｂにわたりＡＣ電圧Ｖ（ｔ）が発現する。ＡＣ電圧は、図８および図９のそれぞれのＡＣ／ＤＣ変換器８６、９６と同様のＡＣ／ＤＣ変換器によって、好適なＤＣ電圧に変換することができる。
【００５０】
図１１は、図７に関連して記載されるように、振動／運動エネルギーを電気エネルギーに変換する、電磁エネルギー変換要素を備える、エネルギーハーベスタ１２を備える、無線エネルギー源１１１を備える、システム１１０の一態様を図示する。図１１で参照される態様では、エネルギーハーベスタ１２トランスデューサ機構の電磁エネルギー変換要素は、電磁エネルギー変換技法を使用して、振動／運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。エネルギーハーベスタ１２トランスデューサは、固定コイル１１２（例えば、インダクタ）と、可動磁性質量１１４（例えば、磁石）とを含有する、慣性フレーム１１４を備える。磁性質量１１４は、ばね要素１１６に固定される、第１の端部と、自由な第２の端部とを有する。可動磁性質量１１４が固定コイル１１２に対して移動し、磁束を変化させる際、コイル１１２によって、ＡＣ電流ｉ（ｔ）（または特定の実現形態によっては電圧）が生成される。他の態様では、可動磁性質量１１４がコイル１１２に対して移動し、磁束を変化させる際、コイル１１２にわたりＡＣ電圧ｖ（ｔ）が発現する。他の態様では、磁性質量１１４が固定され、コイル１１２が可動であってもよいことが理解される。
【００５１】
図８および図９のそれぞれのＡＣ／ＤＣ変換器８６、９６と同様のＡＣ／ＤＣ変換器１１６は、その入力でのＡＣ電流ｉ（ｔ）または電圧ｖ（ｔ）を、その出力で、図１〜図３のそれぞれの識別子システム１６、２２、３２の回路を動作させるのに好適な電圧に変換する。コンデンサ１１７は、出力電圧を平滑化し、エネルギー蓄積デバイスとしての機能を果たす。
【００５２】
図１２は、音響エネルギー変換要素を備える、エネルギーハーベスタ１２を備える、無線エネルギー源１２１を備える、システム１２０の一態様を図示する。図１２で参照される態様では、エネルギーハーベスタ１２トランスデューサ機構の音響エネルギー変換要素は、音響エネルギーを電気エネルギーに変換する。圧電トランスデューサ１２８は、音響源１２２によって生成される音波１２７を検出するように構成される。音響源１２２は、オシレータ１２４と、スピーカ１２６とを備える。オシレータ１２４は、スピーカ１２６を所定の周波数で駆動する。周波数は、システム１２０の設計および実現形態によって、可聴周波数帯であってもよく、または超音波エネルギー帯であってもよい。圧電トランスデューサ１２８は、音響源１２２によって生成される音波１２７を検出する。圧電トランスデューサ１２８に入射する音圧に比例する電圧が、圧電トランスデューサ１２８にわたり発現する。電圧は、電力管理回路１４によって、図１〜図３のそれぞれの識別子システム１６、２２、３２の回路を動作させるのに好適な電圧に変換される。図８、図９、および図１１に関連して記載されるように、電力管理回路１４は、ＡＣ／ＤＣ変換器であってもよい。コンデンサ１２９は、出力電圧を平滑化し、エネルギー蓄積デバイスとしての機能を果たす。
【００５３】
図１３は、ＲＦエネルギー変換要素を備える、エネルギーハーベスタ１２を備える、無線エネルギー源１３１を備える、システム１３０の一態様を図示する。図１３で参照される態様では、エネルギーハーベスタ１２のＲＦエネルギー変換要素は、ＲＦエネルギーを電気エネルギーに変換する。エネルギーハーベスタ１２は、ＲＦエネルギーを受信する、アンテナ１３２を備える。電力管理回路１４は、入力アンテナ１３２に結合される、ＲＦ変換器１３４を備える。ＲＦ変換器１３４は、入力アンテナ１３２によって受信されるＲＦ放射を電圧ｖｏに変換する。電圧ｖｏは、出力電圧（Ｖ１−Ｖ２）を調整する電圧調整器１３６に提供される。コンデンサ１３８は、電圧調整器１３６の出力に結合される。コンデンサ１３８は、出力電圧を平滑化し、エネルギー蓄積デバイスとしての機能を果たす。
【００５４】
ＲＦ源１３３は、ＲＦ波形を生成するように構成される。オシレータ１３５は、ＲＦ波形の周波数を生成するために使用することができる。オシレータ１３５の出力は、ＲＦ波形の電力レベルを判定する、増幅器１３７に結合される。増幅器１３７の出力は、エネルギーハーベスタ１２の入力アンテナ１３２を駆動する電磁ビームを生成する、出力アンテナ１３９に結合される。一態様では、入力アンテナ１３２は、集積回路アンテナであってもよい。
【００５５】
図１４は、熱電エネルギー変換要素を備える、エネルギーハーベスタ１２を備える、無線エネルギー源１４１を備える、システム１４０の一態様を図示する。一態様では、熱電エネルギーハーベスティングは、ゼーベック効果に基づいてもよい。他の態様では、熱電エネルギーハーベスティングは、ペルチェ効果に基づいてもよい。図１４で参照される態様では、エネルギーハーベスタ１２の熱電エネルギー変換要素は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。エネルギーハーベスタ１２は、熱電対１４２、温度差に関連する電圧をもたらす、２つの異なる金属間の接合を備える。熱電対１４２は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換するために使用することができる。異種金属の任意の接合は、温度に関連する電圧をもたらす。熱電対は、温度と電圧との間に予測可能かつ再現可能な関係を有する、特定の合金の接合である。異なる温度範囲に異なる合金が使用されてもよい。測定点が、測定無線エネルギーハーベスタ１２から遠い場合、延長ワイヤによって、中間接続を作製することができる。
【００５６】
電力管理回路１４は、図４のチャージポンプ４６と同様のチャージポンプ１４４を備える。チャージポンプ１４４は、熱電対１４２の接合によってもたらされる電圧ｖｔを上昇させ、出力電圧ｖｏをもたらす。チャージポンプ１４４は、入力電圧を好適なレベルに上昇させる、任意の好適な数の段階を有してもよい。制御回路１４６は、出力電圧ｖｏを生成するチャージポンプ１４４のコンデンサへの電圧の接続を制御する、スイッチングデバイス（単数または複数）の動作を制御する。出力電圧ｖｏは、出力電圧Ｖ１を、図１〜図３の識別子システム１６、２２、３２の回路を動作させるのに好適な電圧に調整する、電圧調整器１４８に提供される。コンデンサ１４９は、出力電圧を平滑化し、エネルギー蓄積デバイスとしての機能を果たす。システム１４０を駆動するために、任意の好適な熱源（例えば、温または冷）を使用することができる。
【００５７】
図１５は、図１４に関連して考察される要素と同様の熱電エネルギー変換要素を備える、エネルギーハーベスタ１２を備える、無線エネルギー源１５１を備える、システム１５０の一態様を図示する。図１５で参照される態様では、エネルギーハーベスタ１２の熱電エネルギー変換要素は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。エネルギーハーベスタ１２は、熱電対列１５２、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する電子デバイスを備える。熱電対列１５２は、直列に接続される複数の熱電対を備える。他の態様では、熱電対は、並列に接続されてもよい。熱電対列１５２は、局所温度差または温度勾配に比例する出力電圧ｖｔを生成する。
【００５８】
電力管理回路１４は、図１４のチャージポンプ１４４と同様のチャージポンプ１５４を備える。チャージポンプ１５４は、熱電対列１５２によってもたらされる電圧ｖｔを上昇させ、出力電圧ｖｏをもたらす。制御回路１５６は、出力電圧ｖｏを生成するように、チャージポンプ１５４のコンデンサへの電圧の接続を制御する、スイッチングデバイス（単数または複数）の動作を制御する。出力電圧ｖｏは、出力電圧Ｖ１を、図１〜図３の識別子システム１６、２２、３２の回路を動作させるのに好適な電圧に調整する、電圧調整器１５８に提供される。コンデンサ１５９は、出力電圧を平滑化し、エネルギー蓄積デバイスとしての機能を果たす。システム１５０を駆動するために、任意の好適な熱源（例えば、温または冷）を使用することができる。
【００５９】
光学、振動／運動、音響、ＲＦ、および熱エネルギー変換原理に基づく無線エネルギー源を備える、様々な態様システムを記載してきたところで、本開示は、ここで、図２に関連して記載されるシステム２０の一用途例に戻る。簡潔に、図２のシステム２０は、無線エネルギー源２１と、事象の発生を示すための識別子システム２２とを備える。システム２０は、無線エネルギー源２１と、第１および第２の導電性材料２６、２８が導電性液体、気体、ミスト、またはそれらの任意の組み合わせで構成されてもよい導電性流体と接触する際に電位差を提供する際、事象を示すように作動させることができる、識別子システム２２内に部分電源とを備える、ハイブリッドエネルギー源を備える。図２で参照される態様では、事象は、無線エネルギー源２１を作動させることによって、または導電性流体とシステム２０との間の接触、より具体的には、識別子システム２２と導電性流体との間の接触によって示されてもよい。
【００６０】
一態様では、システム２０は、医薬品と共に使用されてもよく、示される事象は、いつ製品が服用または摂取されたかである。「摂取される（ｉｎｇｅｓｔｅｄ）」、「摂取する（ｉｎｇｅｓｔ）」、または「摂取する（ｉｎｇｅｓｔｉｎｇ）」という用語は、システム２０の体内への任意の導入を意味すると理解される。例えば、摂取することには、口から下流の大腸までの中にシステム２０を単に設けることを含む。したがって、摂取するという用語は、システムが導電性流体を含有する環境に導入される任意の瞬間を指す。別の実施例は、非導電性流体が導電性流体と混合される状況であり得る。そのような状況では、システム２０は、非導電流体中に存在してもよく、２つの流体が混合される際、システム２０は、導電性流体と接触し、システムが作動される。さらに別の実施例は、特定の導電性流体の存在が検出される必要がある状況であり得る。そのような場合では、導電性流体内で作動され得るシステム２０の存在を検出することができ、したがって、それぞれの流体の存在が検出され得る。
【００６１】
ここで、図２および図１６を参照すると、システム２０は、生体によって摂取される製品１６４と共に使用される。システム２０を含む製品１６４が服用または摂取される際、システム２０は、導電性体液と接触する。現在開示されているシステム２０が体液と接触する際、電圧が生じ、システム２０が作動される。電源の一部分は、デバイスによって提供され、一方、電源の別の部分は、以下により詳細に考察される導電性流体によって提供される。
【００６２】
ここで、図１６を参照すると、事象の発生を示すためのシステムを備える、摂取可能な製品１６４の一態様が、体内に示されている。システムは、システムの電子構成要素への無線電力送達のための、上述されるエネルギーハーベスタと、電力管理回路とを備える、無線エネルギー源を備える。参照される態様では、製品１６４は、丸薬またはカプセルの形態の経口摂取可能な医薬製剤として構成される。摂取すると、丸薬は、胃に移動する。胃に到達すると、製品１６４は、胃液１６８と接触し、塩酸および他の消化物質等の胃液１６８中の様々な物質と化学反応する。システムは、医薬環境を参照して考察される。しかしながら、本開示の範囲はそれによって限定されない。本開示による製品１６４およびシステムは、導電性流体が存在する、または結果として導電性液体をもたらす２つ以上の構成要素の混合を通して存在するようになる、任意の環境で使用することができる。
【００６３】
ここで、図１７Ａを参照すると、ＩＥＭまたはイオン放出モジュールとしても知られるもの等のシステム１７２を伴う医薬品１７０が示されている。参照される態様では、システム１７２は、図２のシステム２０と同様である。他の態様では、図１および図３のそれぞれのシステム１０および３０が、図２のシステム２０と置換されてもよい。これらのシステム１０、２０、３０のいずれも、システム１７２を無線モードで作動させるために、本明細書に記載される図４〜図６、図８〜図９、および図１１〜図１５のそれぞれの無線エネルギー源５１、６１、８１、９１、１１１、１２１、１３１、１４１、１５１のうちの１つまたは２つ以上を備えてもよい。しかしながら、簡潔化および明確化のために、医薬品と組み合わせた図２のシステム２０のみが詳細に記載される。本開示の範囲は、製品１７０の形状または種類によって限定されない。例えば、製品１７０は、カプセル、持続放出型経口投薬、錠剤、ジェルカプセル、舌下錠剤、またはシステム１７２と組み合わせることができる任意の経口投薬製品であってもよいことが、当業者には明白である。参照される態様では、製品１７０は、マイクロデバイスを医薬品の外側に固着する既知の方法を使用して外側に固着された、システム１７２を有する。マイクロデバイスを製品に固着するための方法の例は、それぞれの開示が参照することによってその全体が本明細書に組み込まれる、２００９年１月６日に出願された、名称が「ＨＩＧＨ−ＴＨＲＯＵＧＨＰＵＴ  ＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮ  ＯＦ  ＩＮＧＥＳＴＩＢＬＥ  ＥＶＥＮＴ  ＭＡＲＫＥＲＳ」の米国特許仮出願第６１／１４２，８４９号、ならびに２００９年５月１２日に出願された、名称が「ＩＮＧＥＳＴＩＢＬＥ  ＥＶＥＮＴ  ＭＡＲＫＥＲＳ  ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ  ＡＮ  ＩＤＥＮＴＩＦＩＥＲ  ＡＮＤ  ＡＮ  ＩＮＧＥＳＴＩＢＬＥ  ＣＯＭＰＯＮＥＮＴ」の米国特許仮出願第６１／１７７，６１１号に開示されている。いったん摂取されると、システム１７２は、体液と接触し、システム１７２は、作動される。ガルバニックモードでは、システム１７２は、電力提供するために、電位差を使用し、その後に特異的かつ識別可能な電流シグネチャを生じるように導電率を変調する。作動すると、システム１７２は、電流シグネチャをもたらすように、導電率、およびしたがって電流を制御する。
【００６４】
システム１７２は、本明細書に記載される様々な態様のうちのいずれか１つによる、無線エネルギーハーベスタおよび電力管理回路のうちのいずれか１つを備える、無線エネルギー源を備える。したがって、システム１７２は、導電性流体を用いてシステム１７２を作動させることなく、無線エネルギー源によって通電されてもよい。
【００６５】
一態様では、システム１７２の作動は、様々な理由のために遅延されてもよい。システム１７２の作動を遅延させるために、システム１７２は、遮蔽材料または保護層でコーティングされてもよい。層は、経時的に溶解され、それによって製品１７０が標的位置に到達した際に、システム１７２が作動されるようにすることを可能にする。
【００６６】
ここで、図１７Ｂを参照すると、図１７Ａの製品１７０と同様の医薬品１７４が、ＩＥＭまたは識別可能放出モジュール等のシステム１７６と共に示されている。図１７Ｂのシステム１７６は、図２のシステム２０と同様である。他の態様では、図１および図３のそれぞれのシステム１０および３０は、図２のシステム２０と置換されてもよい。これらのシステム１０、２０、３０のいずれも、本明細書に記載される無線エネルギー源を備えてもよい。本開示の範囲は、システム１７６が導入される環境によって限定されない。例えば、システム１７６は、医薬品に加えて／それとは独立して服用されるカプセルに封入することができる。カプセルは、単にシステム１７６の担体であってもよく、いかなる製品も含有しなくてもよい。さらに、本開示の範囲は、製品１７４の形状または種類によって限定されない。例えば、製品１７４は、カプセル、持続放出型経口投薬、錠剤、ジェルカプセル、舌下錠剤、または任意の経口投薬製品であってもよいことが、当業者には明白である。参照される態様では、製品１７４は、製品１７４の内部に位置付けられた、またはその内側に固着されたシステム１７６を有する。一態様では、システム１７６は、製品１７４の内壁に固着される。システム１７６がジェルカプセルの内部に位置付けられる際、ジェルカプセルの内容物は、非導電ジェル液体である。一方、ジェルカプセルの内容物が導電ジェル液体である場合、代替態様では、システム１７６は、ジェルカプセル内容物による望ましくない作動を防止するために、保護カバーでコーティングされる。カプセルの内容物が乾燥粉末または微小球である場合、システム１７６は、カプセル内に位置決められる、または設置される。製品１７４が錠剤または硬質丸薬である場合、システム１７６は、錠剤の内部の適所に保持される。いったん摂取されると、システム１７６を含有する製品１７４は、溶解される。システム１７６は、体液と接触し、システム１７６は、作動される。製品１７４によって、システム１７６は、初期摂取時間とシステム１７６の作動との間の所望の作動遅延によって、中心付近または周辺付近位置のいずれかに位置付けられてもよい。例えば、システム１７６が中心位置にあることは、システム１７６が導電性液体と接触するのにより長くかかり、したがって、システム１７６が作動されるのにより長くかかることを意味する。したがって、事象の発生が検出されるのにより長くかかる。
【００６７】
システム１７６は、本明細書に記載される様々な態様のうちのいずれか１つによる、無線エネルギーハーベスタおよび電力管理回路のうちのいずれか１つを備える、無線エネルギー源（例えば、図４〜図６、図８〜図９、および図１１〜図１５のそれぞれの５１、６１、８１、９１、１１１、１２１、１３１、１４１、１５１）を備える。したがって、システム１７６は、導電性流体を用いてシステム１７６を作動させることなく、無線エネルギー源によって通電されてもよい。エネルギーハーベスティング目的のために、カプセル、持続放出型経口投薬、錠剤、硬質丸薬、ジェルカプセル、舌下錠剤、もしくは任意の経口投薬製品、非導電ジェル液体、保護カバーコーティング、乾燥粉末、または微小球は、それらが採用されるエネルギーハーベスティング機構に適合するように選択されるべきである。具体的には、製品１７４に関して、システム１７６が、図４〜図６のそれぞれのシステム４１、５０、および６０と同様の光学システムである際、システム１７６が適切に動作するために、製品１７４内に、光学的に透明な開口が提供されてもよい。光学的に透明な開口は、製品１７４が光学的に透明なジェル、または他のコーティングでコーティングされている場合、必須ではなくてもよいことが理解される。
【００６８】
ここで、図１８を参照すると、一態様では、図１７Ａのシステム１７２および図１７Ｂのシステム１７６のそれぞれが、システム１８０としてより詳細に示されている。システム１８０は、患者がいつ医薬品を服用するかを判定するために、上述されるように、任意の医薬品と関連して使用することができる。上記に示されるように、本開示の範囲は、システム１８０が使用される環境および製品によって限定されない。例えば、システムは、無線エネルギー源による無線モード、システム１８０をカプセル内に設置し、カプセルを導電性流体内に設置することによるガルバニックモード、またはそれらの組み合わせのいずれかで作動されてもよい。次いで、カプセルは、経時的に溶解し、システム１８０を導電性流体に放出する。したがって、一態様では、カプセルは、システム１８０を含有するが、製品を含有しなくてもよい。その結果、そのようなカプセルは、導電性流体が存在する任意の環境で、任意の製品と共に使用されてもよい。例えば、カプセルは、ジェット燃料、塩水、トマトソース、モータオイル、または任意の同様の製品で充填された容器に投下されてもよい。加えて、システム１８０を含有するカプセルは、製品が服用された際等の事象の発生を記録するために、任意の医薬品が摂取されるのと同時に摂取されてもよい。
【００６９】
図１７Ａ、図１７Ｂを参照して上述されるように、システム１８０は、本明細書に記載される無線エネルギーハーベスタおよび電力管理回路のいずれかを備える、無線エネルギー源を備える。したがって、システム１８０は、システムを導電性流体に暴露することによって、システム１８０をガルバニックモードで作動させることなく、無線エネルギー源によって無線モードで通電されてもよい。代替として、システム１８０は、システム１８０を導電性流体に暴露することによって、ガルバニックモードでのみ通電されてもよく、または無線およびガルバニックモードの両方で通電されてもよい。他の態様では、システム１８０は、無線モードおよびガルバニックモードの組み合わせで作動されてもよい。システム１８０が無線モードで作動される際、システム１８０は、システム１８０と関連付けられる情報を通信するように動作する。情報は、システム１８０を診断するため、その動作を検証するため、その存在を検出するため、およびその機能性を試験するために使用されてもよい。他の態様では、システムは、システム１８０と関連付けられる特異的シグネチャを通信するように動作する。
【００７０】
医薬品と組み合わせられたシステム１８０の特定の実施例では、製品または丸薬が摂取される際、システム１８０は、ガルバニックモードで作動される。システム１８０は、検出される特異的電流シグネチャをもたらすように導電率を制御し、それによって、医薬品が服用されたことを示す。無線モードで作動される際、システムは、検出されるシステム１８０と関連付けられる特異的電圧シグネチャをもたらすように、容量性プレートの変調を制御する。
【００７１】
一態様では、システム１８０は、骨格１８２を含む。骨格１８２は、システム１８０のシャーシであり、複数の構成要素が骨格１８２に取り付けられる、その上に堆積される、またはそれに固着される。システム１８０の本態様では、消化可能な材料１８４が、骨格１８２と物理的に関連付けられる。材料１８４は、骨格上に化学的に堆積されてもよく、その上に蒸着されてもよく、それに固着されてもよく、またはその上に積み重ねられてもよく、それらのすべては、本明細書において、骨格１８２に対して「堆積する」と称され得る。材料１８４は、骨格１８２の片側上に堆積される。材料１８４として使用することができる該当材料には、ＣｕまたはＣｕＩが挙げられるが、これらに限定されない。材料１８４は、他の手順の中でも特に、物理蒸着、電着、またはプラズマ蒸着によって堆積される。材料１８４は、約５〜約１００μｍの厚さ等の約０．０５〜約５００μｍの厚さであってもよい。形状は、シャドウマスク堆積、またはフォトリソグラフィおよびエッチングによって制御される。加えて、材料を堆積するための１つの領域のみが示されているが、各システム１８０は、所望により、材料１８４が堆積され得る２つ以上の電気的に特異的な領域を含有してもよい。
【００７２】
図１８に示される、反対側である異なる側は、材料１８４および１８６が異種となるように、別の消化可能な材料１８６が堆積される。図示されていないが、選択される異なる側は、材料１８４に選択された側の隣の側であってもよい。本開示の範囲は、選択される側によって限定されず、「異なる側」という用語は、最初に選択される側とは異なる、複数の側のいずれかを意味することができる。さらに、システムの形状は、正方形として示されているが、形状は、任意の幾何学的に好適な形状であってもよい。材料１８４および１８６は、システム１８０が体液等の導電性液体と接触する際に、それらが電位差をもたらすように選択される。材料１８６の該当材料には、Ｍｇ、Ｚｎ、または他の電気陰性金属が挙げられるが、これらに限定されない。材料１８４に関して上述されるように、材料１８６は、骨格上に化学的に堆積されてもよく、その上に蒸着されてもよく、それに固着されてもよく、またはその上に積み重ねられてもよい。また、材料１８６（ならびに必要に応じて材料１８４）を骨格１８２に接着するのを助長するために、接着層が必要である場合もある。材料１８６の典型的な接着層は、Ｔｉ、ＴｉＷ、Ｃｒ、または同様の材料である。アノード材料および接着層は、物理蒸着、電着、またはプラズマ蒸着によって堆積されてもよい。材料１８６は、約５〜約１００μｍの厚さ等の約０．０５〜約５００μｍの厚さであってもよい。しかしながら、本開示の範囲は、材料のいずれかの厚さによっても、材料を骨格１８２に堆積させる、もしくは固着するために使用されるプロセスの種類によっても限定されない。
【００７３】
説明される開示によると、材料１８４および１８６は、異なる電気化学電位を有する材料の任意の対であることができる。加えて、システム１８０が生体内で使用される態様では、材料１８４および１８６は、吸収することができるビタミンであってもよい。より具体的には、材料１８４および１８６は、システム１８０が動作する環境に適切な任意の２つの材料で作製することができる。例えば、摂取可能な製品と共に使用される際、材料１８４および１８６は、異なる電気化学電位を有する摂取可能な材料の任意の対である。例示的な例には、システム１８０が胃酸等のイオン溶液と接触する場合が挙げられる。好適な材料は、金属に限定されず、特定の態様では、対合される材料は、金属および非金属から選択される、例えば、金属（Ｍｇ等）および塩（ＣｕＣｌまたはＣｕＩ等）で構成される対である。活性電極材料に関して、好適に異なる電気化学電位（電圧）および低界面抵抗を有する物質、金属、塩、または層間化合物の任意の対合が好適である。
【００７４】
該当材料および対合には、以下の表１に報告されるものが挙げられるが、これらに限定されない。一態様では、例えば、材料が導電性液体と接触する際に材料間に生じる電圧を高めるために、金属の一方または両方が、非金属でドープされてもよい。特定の態様でドープ剤として使用されてもよい非金属には、硫黄、ヨウ素等が挙げられるが、これらに限定されない。別の態様では、材料は、アノードとしてヨウ化銅（ＣｕＩ）、およびカソードとしてマグネシウム（Ｍｇ）である。本開示の態様は、人体に無害な電極材料を使用する。
【００７５】
【表１】
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【００７６】
したがって、システム１８０が導電性流体と接触する際、例が図１９に示されている、材料１８４と材料１８６との間の導電性流体を通る電流経路が形成される。制御デバイス１８８は、骨格１８２に固着され、材料１８４および１８６に電気的に結合される。制御デバイス１８８は、電子回路、例えば、材料１８４と材料１８６との間の導電率を制御し、変化させることができる制御論理を含む。
【００７７】
材料１８４と材料１８６との間に生じる電圧は、システムを動作させるための電力を提供し、また、導電性流体およびシステム１８０を通る電流ももたらす。一態様では、システム１８０は、直流モードで動作する。代替態様では、システム１８０は、交流と同様に、電流の方向が周期的に反転されるように、電流の方向を制御する。システムが、流体もしくは電解液構成要素が生理液、例えば、胃酸によって提供される、導電性流体または電解液に到達する際、システム１８０の外部に、材料１８４と材料１８６との間の電流の経路が完成され、システム１８０を通る電流経路は、制御デバイス１８８によって制御される。電流経路の完成は、電流が流れることを可能にし、それを受けて、受信器（図示せず）は、電流の存在を検出し、システム１８０が作動され、所望の事象が発生していること、または発生したことを認識することができる。
【００７８】
一態様では、２つの材料１８４および１８６は、電池等の直流電源に必要とされる２つの電極と機能が類似する。導電性液体は、電源を完成するために必要とされる電解液としての機能を果たす。記載される完成した電源は、システム１８０の材料１８４と材料１８６との間の物理化学反応、および本体の周囲の流体によって定義される。完成した電源は、胃液、血液、または他の体液およびいくつかの組織等のイオンまたは導電溶液における逆電解を活用する電源と見なされてもよい。加えて、環境は、体以外のものであってもよく、液体は、任意の導電性液体であってもよい。例えば、導電性流体は、塩水または金属ベースの塗料であってもよい。
【００７９】
特定の態様では、２つの材料１８４および１８６は、材料の追加の層によって、周囲の環境から遮蔽される。したがって、遮蔽体が溶解され、２つの異種材料が標的部位に暴露される際に、電圧が生成される。
【００８０】
特定の態様では、完全な電源または電力供給装置は、電流コレクタ等の活性電極材料、電解液、および不活性材料のパッケージで構成されるものである。活性材料は、異なる電気化学電位を有する材料の任意の対である。好適な材料は、金属に限定されず、特定の態様では、対合される材料は、金属および非金属から選択される、例えば、金属（Ｍｇ等）および塩（ＣｕＩ等）で構成される対である。活性電極材料に関して、好適に異なる電気化学電位（電圧）および低界面抵抗を伴う物質、金属、塩、または層間化合物の任意の対合が好適である。
【００８１】
電極を形成する材料として、様々な異なる材料が採用されてもよい。特定の態様では、電極材料は、標的生理学的部位、例えば、胃と接触すると、識別子のシステムを駆動するのに十分な電圧を提供するように選択される。特定の態様では、電源の金属が標的生理学的部位と接触すると電極材料によって提供される電圧は、０．１Ｖ以上、例えば、０．３Ｖ以上等の０．０１Ｖ以上を含む、０．５ボルト以上を含む、および１．０ボルト以上を含む、０．００１Ｖ以上であり、特定の態様では、電圧は、約０．０１〜約１０Ｖ等の約０．００１〜約１０ボルトの範囲に及ぶ。
【００８２】
再び図１８を参照すると、材料１８４および１８６は、制御デバイス１８８を作動させる電圧を提供する。いったん制御デバイス１８８が作動される、または電力提供されると、制御デバイス１８８は、第１の材料１８４と第２の材料１８６との間の導電率を特異的に変化させることができる。制御デバイス１８８は、第１の材料１８４と第２の材料１８６との間の導電率を変化させることによって、システム１８０を包囲する導電性液体を通る電流の大きさを制御することができる。これは、体内または体外に位置付けることができる受信器（図示せず）によって検出し、測定することができる、特異的電流シグネチャをもたらす。材料間の電流経路の大きさを制御することに加えて、内容全体が参照することによって本明細書に組み込まれる、２００８年９月２５日に出願された、名称が「ＩΝ−ＢＯＤＹ  ＤＥＶＩＣＥ  ＷＩＴＨ  ＶＩＲＴＵＡＬ  ＤＩＰＯＬＥ  ＳＩＧＮＡＬ  ＡＭＰＬＩＦＩＣＡＴＩＯＮ」の米国特許出願第１２／２３８，３４５号に開示されるように、電流経路の「長さ」を増加させる、およびしたがって、導電経路を増強するよう作用する、非導電材料、膜、または「スカート」が使用される。代替として、本明細書の開示を通して、「非導電材料」、「膜」、および「スカート」という用語は、本態様および本明細書の特許請求の範囲の範囲に影響を及ぼすことなく、「電流経路エクステンダ」という用語と交換可能である。１８５および１８７のそれぞれに一部が示されているスカートは、骨格１８２と関連付けられてもよく、例えば、それに固着されてもよい。本開示の範囲内であるスカートの様々な形状および構成が熟考される。例えば、システム１８０は、スカートによって完全に、または部分的に包囲されてもよく、スカートは、システム１８０の中心軸に沿って、または中心軸に対して中心を外れて位置付けられてもよい。したがって、本明細書において主張される本開示の範囲は、スカートの形状またはサイズによって限定されない。さらに、他の態様では、材料１８４および１８６は、材料１８４と材料１８６との間の任意の画定領域内に位置付けられる１つのスカートによって分離されてもよい。
【００８３】
また、システム１８０は、上記の構成要素に加えて、システム１８０を無線モードで作動させるための無線エネルギー源１８３も備える。前述されるように、システム１８０は、無線モード、ガルバニックモード、またはそれらの組み合わせで通電されてもよい。参照される態様では、無線エネルギー源１８３は、無線エネルギー源２１、およびより具体的には図４の無線エネルギー源４１と同様である。他の態様では、無線エネルギー源１８３は、図４〜図６、図８〜図９、および図１１〜図１５のそれぞれの無線エネルギー源５１、６１、８１、９１、１１１、１２１、１３１、１４１、１５１のうちのいずれか１つとして実現されてもよい。
【００８４】
したがって、前述されるように、無線エネルギー源１８３は、図４に関連して記載される光学的放射技法を使用して、環境からエネルギーを得るように構成される、エネルギーハーベスタと、電力管理回路とを備える。エネルギーハーベスタは、光量子の形態の入射放射電磁エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成される、フォトダイオードを備える。特定のフォトダイオードは、可視スペクトルから不可視スペクトルの範囲に及ぶことができる入射光の波長に最適に応答するように選択されてもよい。本明細書で使用される場合、放射電磁エネルギーという用語は、紫外線から赤外線の周波数範囲に及ぶ、可視または不可視スペクトルの光を指す。チャージポンプＤＣ−ＤＣ変換器は、制御デバイス１８８を動作させ、システムを無線モードで作動させるのに好適に電圧レベルを上昇させる。いったん作動されると、制御デバイス１８８は、第１の材料１８４および第２の材料１８６によって形成される容量性プレート要素上の電圧を、システム１８０と関連付けられる情報を通信するように変調する。変調された電圧は、容量結合されたリーダ（図示せず）によって検出することができる。
【００８５】
ここで、図１９を参照すると、制御デバイスに結合されるセンサ１９９要素が追加された、作動状態であり、導電性液体と接触している、図１８のシステム１８０と同様のシステム１９０が示されている。システム１９０は、接地１９４を通して接地される。また、システム１９０は、図２０に関連してより詳細に記載される、センサモジュール１９９も含む。第１の材料１８４と第２の材料１８６との間、およびシステム１８０と接触する導電性流体を通る、イオンまたは電流経路１９２が確立される。第１の材料１８４と第２の材料１８６との間に生じる電圧は、第１の材料１８４／第２の材料１８６と導電性流体との間の化学反応を通して生じる。第１の材料１８４の表面は、平面ではなく、むしろ不規則な表面である。不規則な表面は、材料の表面積、およびしたがって、導電性流体と接触する面積を増加させる。
【００８６】
一態様では、第１の材料１８４の表面で、質量が導電性流体中に放出されるように、材料１８４と周囲の導電性流体との間に化学反応が起こる。本明細書で使用される場合、質量という用語は、物質を形成する陽子および中性子を指す。一実施例には、材料がＣｕＣｌであり、導電性流体と接触する際に、ＣｕＣｌが、溶液中でＣｕ（固体）およびＣｌ−になるという事例が挙げられる。導電流体へのイオン流動は、イオン経路１９２によって描写される。同様に、第２の材料１８６と周囲の導電性流体との間に化学反応が起こり、イオンは、第２の材料１８６によって捕獲される。第１の材料１８４でのイオンの放出、および第２の材料１８６によるイオンの捕獲は、まとめてイオン交換と称される。イオン交換速度、およびしたがって、イオン放出速度または流動は、制御デバイス１８８によって制御される。制御デバイス１８８は、インピーダンスを変化させる、第１の材料１８４と第２の材料１８６との間の導電率を変化させることによって、イオン流動速度を増加または減少させることができる。システム１９０は、イオン交換を制御することを通して、イオン交換過程において情報を符号化することができる。したがって、システム１９０は、イオン交換において情報を符号化するために、イオン放出を使用する。
【００８７】
制御デバイス１８８は、周波数が変調される際に振幅が一定であるのと同様に、速度または大きさをほぼ一定に保ちながら、固定イオン交換速度または電流の大きさの持続時間を変動させることができる。また、制御デバイス１８８は、持続時間をほぼ一定に保ちながら、イオン交換速度または電流の大きさのレベルを変動させることもできる。したがって、制御デバイス１８８は、持続時間の変化の様々な組み合わせを使用し、速度または大きさを変化させて、電流またはイオン交換において情報を符号化する。例えば、制御デバイス１８８は、以下の技法、すなわち、二相位相変調（ＰＳＫ）、周波数変調（ＦＭ）、振幅変調（ＡＭ）、オンオフキーイング、およびオンオフキーイングを用いたＰＳＫのいずれかであってもよいが、これらに限定されない、技法を使用してもよい。
【００８８】
上述されるように、図１８のシステム１８０等の本明細書に開示される様々な態様は、制御デバイス１８８の一部として、電子構成要素を備える。存在し得る構成要素には、論理および／またはメモリ要素、集積回路、インダクタ、抵抗器、および様々なパラメータを測定するためのセンサが挙げられるが、これらに限定されない。各構成要素は、骨格および／または別の構成要素に固着されてもよい。支持体の表面上の構成要素は、任意の簡便な構成で配置されてもよい。固体支持体の表面上に２つ以上の構成要素が存在する場合、相互接続が提供されてもよい。
【００８９】
上述されるように、システム１８０は、異種材料間の導電率、およびしたがってイオン交換速度または電流を制御する。システムは、導電率を特異的に変化させることを通して、イオン交換および電流シグネチャにおいて情報を符号化することができる。イオン交換または電流シグネチャは、特定のシステムを一意的に識別するために使用される。加えて、システム１８０は、様々な異なる特異的交換またはシグネチャをもたらすことができ、したがって、追加の情報を提供する。例えば、物理的環境に関連してもよい追加の情報を提供するために、第２の導電率変化パターンに基づく第２の電流シグネチャが使用されてもよい。さらに例証するために、第１の電流シグネチャは、チップ上のオシレータを維持する、非常に低い電流状態であってもよく、第２の電流シグネチャは、第１の電流シグネチャと関連付けられる電流状態より少なくとも１０倍高い電流状態であってもよい。
【００９０】
図２０は、図１８および図１９に関連して記載されるデバイス１８８のブロック図である。デバイス１８８は、制御モジュール２０１と、カウンタまたはクロック２０２と、メモリ２０３とを含む。加えて、デバイス１８８は、センサモジュール２０６、ならびに図１９で参照されたセンサモジュール１９９を含むように示されている。制御モジュール２０１は、第１の材料１８４（図１８、図１９）に電気的に結合される入力２０４と、第２の材料１８６（図１８、図１９）に電気的に結合される出力２０５とを有する。また、制御モジュール２０１、クロック２０２、メモリ２０３、およびセンサモジュール２０６／１９９は、電力入力（いくつかは図示せず）も有する。一態様では、これらの構成要素のそれぞれの電力は、システム１９０が導電性流体と接触する際に、第１の材料１８４および第２の材料１８６と導電性流体との間の化学反応によってもたらされる電圧によって供給される。別の態様では、これらの構成要素のそれぞれの電力は、無線エネルギー源によってもたらされる電圧によって供給される。制御モジュール２０１は、システム１９０の総インピーダンスを変化させる論理を通して、導電率を制御する。制御モジュール２０１は、クロック２０２に電気的に結合される。クロック２０２は、制御モジュール２０１にクロックサイクルを提供する。制御モジュール２０１のプログラムされる特性に基づき、設定数のクロックサイクルが経過した際、制御モジュール２０１は、第１の材料１８４と第２の材料１８６との間の導電特性を変化させる。このサイクルは、繰り返され、それによって制御デバイス１８８は、特異的電流シグネチャ特性をもたらす。また、制御モジュール２０１は、メモリ２０３にも電気的に結合される。クロック２０２およびメモリ２０３の両方は、第１の材料１８４と第２の材料１８６との間に生じる電圧によって電力提供される。
【００９１】
加えて、制御モジュール２０１は、センサモジュール２０６および１９９に電気的に結合され、それらと通信している。示される態様では、センサモジュール２０６は、制御デバイス１８８の一部であり、センサモジュール１９９は、別個の構成要素である。代替態様では、センサモジュール２０６および１９９のうちのいずれか１つを、他方なしに使用することができる。しかしながら、本開示の範囲は、センサモジュール２０６または１９９の構造的または機能的位置によって限定されない。加えて、システム１９０の任意の構成要素は、本開示の範囲を限定することなく、機能的または構造的に移動されてもよく、組み合わせられてもよく、または位置付け直されてもよい。したがって、以下のモジュール、制御モジュール２０１、クロック２０２、メモリ２０３、およびセンサモジュール２０６または１９９のすべての機能を実施するように設計される、１つの単一構造、例えば、プロセッサを有することが可能である。一方、また、電気的に連結され、通信することができる独立構造内に位置する、これらの機能的構成要素のそれぞれを有することも、本開示の範囲内である。
【００９２】
再び図２０を参照すると、センサモジュール２０６または１９９は、以下のセンサ、温度センサ、圧力センサ、ｐＨレベルセンサ、および導電度センサのいずれかを含むことができる。一態様では、センサモジュール２０６または１９９は、環境から情報を集め、アナログ情報を制御モジュール２０１に通信する。次いで、制御モジュールは、アナログ情報をデジタル情報に変換し、デジタル情報は、イオン流動をもたらす電流または質量移動速度において符号化される。別の態様では、センサモジュール２０６または１９９は、環境から情報を集め、アナログ情報をデジタル情報に変換し、次いで、デジタル情報を制御モジュール２０１に通信する。図２０に示される態様では、センサモジュール１９９は、第１の材料１８４および第２の材料１８６、ならびに制御デバイス１８８に電気的に結合されるように示されている。別の態様では、図２０に示されるように、センサモジュール１９９は、接続２０４で制御デバイス１８８に電気的に結合される。接続２０４は、センサモジュール１９９への電力供給源、およびセンサモジュール１９９と制御デバイス１８８との間の通信チャネルの両方としての機能を果たす。
【００９３】
ここで、図２１を参照すると、別の態様では、図１７Ａおよび図１７Ｂのそれぞれのシステム１７０および１７４が、システム２１０としてより詳細に示されている。システム２１０は、骨格２１２を含む。骨格２１２は、図１８の骨格１８２と同様である。システム２１０の本態様では、消化可能または溶解可能な第１の材料２１４が、骨格２１２の片側の一部分上に堆積される。第１の材料２１４および第２の材料２１６が異種となるように、骨格２１２の同一側の異なる部分に、別の消化可能な第２の材料２１６が堆積される。より具体的には、材料２１４および２１６は、体液等の導電性液体と接触する際に、それらが電位差を形成するように選択される。したがって、システム２１０が導電性液体と接触する、および／または部分的に接触する際、例が図１９に示されている、第１の材料２１４と第２の材料２１６との間の導電性液体を通る電流経路１９２が形成される。制御デバイス２１８は、骨格２１２に固着され、第１の材料２１４および第２の材料２１６に電気的に結合される。制御デバイス２１８は、第１の材料２１４と第２の材料２１６との間の導電経路の部分を制御することができる、電子回路を含む。第１の材料２１４および第２の材料２１６は、非導電スカート２１９によって分離される。スカート２１９の様々な実施例は、それぞれの開示全体が参照することによって本明細書に組み込まれる、２００９年４月２８日に出願された、名称が「ＨＩＧＨＬＹ  ＲＥＬＩＡＢＬＥ  ＩＮＧＥＳＴＩＢＬＥ  ＥＶＥＮＴ  ＭＡＲＫＥＲＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＵＳＩＮＧ  ＳＡＭＥ」の米国特許仮出願第６１／１７３，５１１号、および２００９年４月２８日に出願された、名称が「ＩＮＧＥＳＴＩＢＬＥ  ＥＶＥＮＴ  ＭＡＲＫＥＲＳＨＡＶＩＮＧ  ＳＩＧＮＡＬ  ＡＭＰＬＩＦＩＥＲＳ  ＴＨＡＴ  ＣＯＭＰＲＩＳＥ  ＡＮ  ＡＣＴＩＶＥ  ＡＧＥＮＴ」の米国特許仮出願第６１／１７３，５６４号、ならびに２００８年９月２５日に出願された、名称が「ＩＮ−ＢＯＤＹ  ＤＥＶＩＣＥ  ＷＩＴＨ  ＶＩＲＴＵＡＬ  ＤＩＰＯＬＥ  ＳＩＧＮＡＬ  ＡＭＰＬＩＦＩＣＡＴＩＯＮ」の米国特許出願第１２／２３８，３４５号に開示されている。
【００９４】
制御デバイス２１８が、無線モードもしくはガルバニックモードのいずれかで作動または電力提供される際、制御デバイス２２８は、材料２１４と材料２１６との間の導電率を変化させることができる。したがって、制御デバイス２１８は、システム２１０を包囲する導電性液体を通る電流の大きさを制御することができる。図１８のシステム１８０に関して記載されているように、システム２１０の作動を示す、システム２１０と関連付けられる特異的電流シグネチャは、受信器（図示せず）によって検出することができる。電流経路の長さを増加させるために、スカート２１９のサイズが変化される。電流経路がより長いと、受信器にとって電流を検出することがより容易であり得る。
【００９５】
上記の構成要素に加えて、また、システム２１０は、システム２１０を無線モードで作動させるための無線エネルギー源２１３も備える。前述されるように、システム２１０は、無線モード、ガルバニックモード、またはそれらの組み合わせで通電されてもよい。参照される態様では、無線エネルギー源２１３は、図２の無線エネルギー源２１、およびより具体的には、図４の無線エネルギー源４１と同様である。他の態様では、無線エネルギー源２１３は、図４〜図６、図８〜図９、および図１１〜図１５のそれぞれの無線エネルギー源５１、６１、８１、９１、１１１、１２１、１３１、１４１、１５１のいずれか１つとして実現されてもよい。したがって、前述されるように、無線エネルギー源２１３は、図４に関連して記載される光学的放射技法を使用して、環境からエネルギーを得るように構成される、エネルギーハーベスタと、電力管理回路とを備える。エネルギーハーベスタは、光量子の形態の入射放射電磁エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成される、フォトダイオードを備える。特定のフォトダイオードは、可視スペクトルから不可視スペクトルの範囲に及ぶことができる、入射光の波長に最適に応答するように選択されてもよい。本明細書で使用される場合、放射電磁エネルギーという用語は、紫外線から赤外線の周波数範囲に及ぶ、可視または不可視スペクトルの光を指す。チャージポンプＤＣ−ＤＣ変換器は、制御デバイス２１８を動作させ、システムを無線モードで作動させるのに好適に電圧レベルを上昇させる。いったん作動されると、制御デバイス２１８は、第１の材料２１４および第２の材料２１６によって形成される容量性プレート要素上の電圧を、システム２１０と関連付けられる情報を通信するように変調する。変調された電圧は、容量結合されたリーダ（図示せず）によって検出することができる。
【００９６】
ここで、図２２を参照すると、図１８のシステム１８０と同様のシステム２２０は、実施される特定の種類の感知機能に従って選択される材料２２９に接続される、ｐＨセンサモジュール２２１を含む。また、ｐＨセンサモジュール２２１は、制御デバイス２２８にも接続される。材料２２９は、非導電性障壁２２３によって材料２２４から電気的に絶縁される。一態様では、材料２２９は、白金である。動作中、ｐＨセンサモジュール２２１は、材料２２４と材料２２６との間の電位差を使用する。ｐＨセンサモジュール２２１は、材料２２４と材料２２９との間の電位差を測定し、後の比較のために、その値を記録する。また、ｐＨセンサモジュール２２１は、材料２２９と材料２２６との間の電位差も測定し、後の比較のために、その値を記録する。ｐＨセンサモジュール２２１は、電圧値を使用して、周囲の環境のｐＨレベルを計算する。ｐＨセンサモジュール２２１は、その情報を制御デバイス２２８に提供する。制御デバイス２２８は、イオン移動および電流をもたらす質量移動速度を、イオン移動においてｐＨレベルに関する情報を符号化するように変動させ、これは、受信器（図示せず）によって検出することができる。したがって、システム２２０は、ｐＨレベルに関連する情報を判定し、環境の外部の源に提供することができる。
【００９７】
上述されるように、制御デバイス２２８は、所定の電流シグネチャを出力するように、事前にプログラムすることができる。別の態様では、システムは、システムが作動される際に、プログラミング情報を受信することができる、受信器システムを含むことができる。別の態様では、示されていないが、図２０のクロック２０２およびメモリ２０３を１つのデバイスに組み合わせることができる。
【００９８】
上記の構成要素に加えて、また、システム２２０は、システム２２０を無線モードで作動させるための無線エネルギー源２３１も備える。前述されるように、システム２２０は、無線モード、ガルバニックモード、またはそれらの組み合わせで通電されてもよい。参照される態様では、無線エネルギー源２３１は、図２の無線エネルギー源２１、およびより具体的には、図４の無線エネルギー源４１と同様である。他の態様では、無線エネルギー源２３１は、図４〜図６、図８〜図９、および図１１〜図１５のそれぞれの無線エネルギー源５１、６１、８１、９１、１１１、１２１、１３１、１４１、１５１のいずれか１つとして実現されてもよい。したがって、前述されるように、無線エネルギー源２３１は、図４に関連して記載される光学的放射技法を使用して、環境からエネルギーを得るように構成される、エネルギーハーベスタと、電力管理回路とを備える。エネルギーハーベスタは、光量子の形態の入射放射電磁エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成される、フォトダイオードを備える。特定のフォトダイオードは、可視スペクトルから不可視スペクトルの範囲に及ぶことができる、入射光の波長に最適に応答するように選択されてもよい。本明細書で使用される場合、放射電磁エネルギーという用語は、紫外線から赤外線の周波数範囲に及ぶ、可視または不可視スペクトルの光を指す。チャージポンプＤＣ−ＤＣ変換器は、制御デバイス２２８を動作させ、システムを無線モードで作動させるのに好適に電圧レベルを上昇させる。いったん作動されると、制御デバイス２２８は、第１の材料２２９および第２の材料２２４によって形成される容量性プレート要素上の電圧を、システム２２０と関連付けられる情報を通信するように変調する。変調された電圧は、容量結合されたリーダ（図示せず）によって検出することができる。
【００９９】
上記の構成要素に加えて、また、システム２２０は、１つまたは他の電子構成要素も含んでもよい。対象の電気構成要素には、例えば、集積回路の形態の追加の論理および／またはメモリ要素、電力調整デバイス、例えば、電池、燃料電池またはコンデンサ、センサ、刺激装置、例えば、アンテナ、電極、コイルの形態の信号伝送要素、受動要素、例えば、インダクタ、抵抗器が挙げられるが、これらに限定されない。
【０１００】
図２３は、医薬品２３７の供給チェーン管理システム２３０の概略図である。供給チェーン管理システム２３０は、本明細書に記載される無線エネルギー源の様々な態様による、無線エネルギー源を備える、ＩＥＭまたはイオン放出モジュール等のシステム２３９を備える、医薬品２３７の供給を管理するように設計される。システム２３９は、図１８〜図２２のそれぞれのシステム１８０、１９０、１８８、２１０、２２０を表す。参照される態様では、医薬品２３７は、図２の無線エネルギー源２１、およびより具体的には、図４の無線エネルギー源４１と同様の無線エネルギー源を備える。他の態様では、無線エネルギー源は、図４〜図６、図８〜図９、および図１１〜図１５のそれぞれの無線エネルギー源５１、６１、８１、９１、１１１、１２１、１３１、１４１、１５１のいずれか１つとして実現されてもよい。
【０１０１】
供給チェーン管理システム２３０は、供給チェーン内で、医薬品２３７を無線モードでプローブして、システム２３９に通電し、医薬品２３７の診断試験を実施するため、その動作を検証するため、その存在を検出するため、およびその機能性を判定するために使用される。他の態様では、システム２３９は、通電される際、通信される情報に基づき、医薬品２３７の有効性または無効性を判定するために、医薬品２３７と関連付けられる特異的電流シグネチャを、コンピュータシステム２３６に通信するように動作する。
【０１０２】
様々な態様では、供給管理システム２３０は、無線エネルギー源およびプローブシステム２３９を作動させる、例えば、光学ビーム２３４を生成することができるレーザー等の光エネルギー源２３２を備える。通電される際、第１および第２の容量性プレート２３８ａ、２３８ｂを備える容量結合デバイスは、システム２３９によって通信される情報を検出する。容量性プレート２３８ａ、２３８ｂによって検出される情報は、医薬品２３７の有効性または無効性を判定するコンピュータシステム２３６に提供される。このようにして、様々な供給チェーンまたは他の探求が達成されてもよい。
【０１０３】
製品には、例えば、国際公開第１８８６／１１６７１８号として公開されるＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＵＳ１８８６／０１６３７０号、国際公開第１８８８／０Ｓ２１３６号として公開されるＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＵＳ１８８７／０８２Ｓ６３号、国際公開第１８８８／０６３６２６号として公開されるＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＵＳ１８８７／０２４２２Ｓ号、国際公開第１８８８／０６６６１７号として公開されるＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＵＳ１８８７／０２２２Ｓ７号、国際公開第１８８８／０９Ｓ１８３号として公開されるＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＵＳ１８８８／０Ｓ２８４Ｓ号、国際公開第１８８８／１０１１０７号として公開されるＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＵＳ１８８８／０Ｓ３９９９号、国際公開第１８８８／１１２Ｓ７７号として公開されるＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＵＳ１８８８／０Ｓ６２９６号、国際公開第１８８８／１１２Ｓ７８号として公開されるＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＵＳ１８８８／０Ｓ６２９９号、国際公開第１８８９／０４２８１２号として公開されるＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＵＳ１８８８／０７７７Ｓ３号、ＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＵＳ０９／Ｓ３７２１号、国際公開第１８８８／００８２８１号として公開されるＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＵＳ１８８７／０１ＳＳ４７号、および米国特許仮出願第６１／１４２，８４９号、同第６１／１４２，８６１号、同第６１／１７７，６１１号、同第６１／１７３，５６４号に開示され、記載される、ＩＶバッグ、注射器、ＩＥＭ、ならびに同様のデバイスが挙げられ、上記の出願のそれぞれは、その全体が参照することによって本明細書に組み込まれる。そのような製品は、典型的に、導電性材料／構成要素および無線エネルギー源を含むように設計され、実現されてもよい。容量性プレートによる製品の導電性材料／構成要素のプロービングは、製品の導電性構成要素の正しい構成の存在を示してもよい。代替として、プローブされる際に通信するように結合しないことは、製品不適合、例えば、１つ以上の導電性材料が不在であり、誤って構成されていることを示してもよい。
【０１０４】
図示されるように、賦形剤を用いて医薬品２３７の内部に構成されるシステム２３９等のＩＥＭは、完全にパッケージ化され、例えば、ＩＥＭが依然として機能していることを保証するために、非接触であるか、またはことによっては接触している状態で、光学プロービングを使用してＩＥＭに通電し、さらに、容量結合を利用して、ＩＥＭによって通信される情報を非接触容量性プレートを介して検出するようにして、光エネルギー源２３２プローブを介して試験される。第１のプロービング容量性プレート２３８ａは、ＩＥＭの骨格の一方側上の第１の金属または材料に結合され、第２のプロービング容量性プレート２３８ｂは、ＩＥＭの骨格の他方側上の第２の金属または材料に結合される。例えば、医薬品２３７は、それを安定に保つものでコーティングされてもよく、そのようなコーティングは、非導電性材料である可能性が高いであろう。システム２３７を容量結合する様々な方法、例えば、金属、金属パッドが達成されてもよい。図２３に示されるように、第１の容量性プレート２３８ａおよび第２の容量性プレート２３８ｂは、システム２３７の骨格上に形成される、対応する第１および第２の材料に容量結合される。
【０１０５】
図２４は、様々な態様を表し得る、回路２５０の概略図である。第１の容量性プレート２３８ａおよび第２の容量性プレート２３８ｂは、感知増幅器２５２の入力に結合される。増幅器２５２の出力は、コンピュータシステム２３６に提供される。医薬品２３７が第１の容量性プレート２３８ａと第２の容量性プレート２３８ｂとの間に導入される際、例えば、レーザー等の光エネルギー源２３２（図２３）は、光学ビーム２３４を用いてシステム２３９に通電する。次いで、コントローラは、システム２３９の第１および第２の材料上の電圧を変調する。変調された電圧２５４は、容量性プレート２３８ａ、２３８ｂによって検出され、増幅器２５２によって増幅され、供給チェーン内でシステム２３９に診断試験を実施してもよく、システム２３９の動作を検証してもよく、医薬品２３７内のシステム２３９の存在を検出してもよく、システム２３９の機能性を試験してもよい、コンピュータシステム２３６に提供される。他の態様では、コンピュータシステム２３６は、医薬品２３７と関連付けられる特異的電流シグネチャを受信する。全体的に、コンピュータシステム２３６は、プロービングプロセス中に通信される情報に基づき、医薬品２３７の有効性または無効性を判定する。
【０１０６】
様々な態様では、容量結合デバイスは、無線エネルギー源を伴って設計され、実現される、任意のデバイス、例えば、ＩＥＭ、または相互動作性のために修正されるＤＣ源デバイスであってもよい同様のデバイス、例えば、チップ上に安定した電圧を提供するように、適所に整流器を有し、インピーダンスが変調され得るデバイスと共に使用されてもよい。
【０１０７】
様々な態様では、容量性プレート２３８ａ、２３８ｂは、集積されてもよく、ないしは別の方法で、様々な構造的構成要素および他のデバイス、例えば、容量性プレートを有する管状構造と関連付けられてもよい。ＩＥＭまたは同様のデバイスを有する１つ以上の医薬品２３７は、例えば、手動で、自動化手段を介して、導入されてもよく、ＩＥＭは、システム２３９の無線エネルギー源がプロービング源２３２（図２３）によって通電される際、チューブ内の容量性プレートによってプローブされる。
【０１０８】
一態様では、第１の導電性領域と、第２の導電性領域とを有する医薬品２３７を試験する方法が提供される。医薬品２３７は、容量結合デバイスに導入される。医薬品２３７のシステム２３９内の無線エネルギー源は、システム２３９に通電する源によってプローブされる。容量結合デバイスの第１の容量性プレートは、システム２３９の第１の導電性領域に容量結合され、容量結合デバイスの第２の容量性プレートは、システム２３９の第２の導電領域に容量結合される。コンピュータシステム２３６は、容量性デバイスに結合される。コンピュータシステム２３６は、システム２３９に記憶される情報と関連付けられるデータを記憶する、データストレージを備える。
【０１０９】
様々な態様では、他のデバイスおよび／または構成要素が関連付けられてもよい。一実施例では、容量結合デバイスによって得られるデータおよび／または情報を受信、通信するために、プログラム可能なデバイスが、容量結合デバイスと通信可能に関連付けられてもよい。前述の図示を続けて、いったん医薬品２３７の番号のすべてまたは一部分が、容量結合デバイスによって「読み取られる」と、容量結合デバイスは、さらなる記憶、表示、操作のために、例えば、無線、有線で、データベースと、ディスプレイデバイスとを含んでもよい、コンピュータシステム２３６に通信してもよい。このようにして、個々のデータ、データ、大量のデータが、様々な目的のために処理されてもよい。１つのそのような目的は、例えば、錠剤加圧成形または他のプロセス等の製造プロセス中、薬剤検証プロセス中、薬剤処方プロセス中に、例えば、供給チェーン用途において医薬品を追跡することであってもよい。様々なプロセスが補助的に組み込まれてもよい。１つのそのような例は、番号の読み取りを通した検証である。検証される、例えば、読み取り可能である場合、錠剤は、合格となる。そうではない場合、錠剤は、不合格となる。
【０１１０】
別の態様では、ＩＣチップ、例えば、ＩＥＭを有する医薬品は、例えば、図１８および図１９に示されるシステム１８０のスカート１８５、１８７等のスカートを伴う。一実施例では、丸薬は、非導電性または相当に不浸透性のコーティングでコーティングされ（示されるように）、丸薬自体は、非導電性薬粉末を備える。例えば、領域、例えば、円錐形の領域は、領域が導電性領域に変換されるように、導電性材料、例えば、他の医薬材料（単数または複数）、賦形剤（単数または複数）、偽薬材料（単数または複数）と混合された小粒子または顆粒を備える。領域が導電性となるように、例えば、１０分の１、１０分の５に、例えば、黒鉛および他の導電性材料が使用されてもよい。他の材料および組成物、例えば、その中に導電性粒子を有するジェルまたは液体カプセルが可能である。したがって、十分に高い周波数で、導電性粒子は、短絡されてもよい。当業者は、導電性材料（単数または複数）が、様々な材料および形状因子、ならびにそれらの組み合わせ、例えば、様々なサイズの粒子、ワイヤ、金属膜、スレッドを含み得ることを認識するであろう。
【０１１１】
様々な態様では、導電性粒子は、様々な方法を介して、様々な比率で一体化または形成されてもよい。一実施例では、ＩＥＭまたは同様のデバイスは、「ドーナツ形状」粉末に埋め込まれる、ないしは別の方法でそれと機械的に関連付けられ、導電性領域を形成するために、その中に形成される穴が、導電性粒子で充填される、ないしは別の方法でそれと関連付けられる。導電性領域のサイズ、面積、体積、位置、または他のパラメータは、本明細書に記載される機能性が実施され得る範囲で変動されてもよい。
【０１１２】
特定の態様では、容量結合デバイスとＩＥＭまたは同様のデバイスとの間の近接は、プライバシー態様を促進または推進してもよい。特定の態様では、特定の関連デバイスは、例えば、開放および閉鎖されるよう時間計測されるＣＭＯＳトランジスタと並列に、開放されたショットキーダイオードを伴う、回路を含んでもよい。他の回路設計および修正が可能である。
【０１１３】
特定の態様では、摂取可能な回路は、コーティング層を含む。このコーティング層の目的は、様々であり、例えば、処理中、保管中、またはさらには摂取中に、回路、チップ、および／または電池、あるいは任意の構成要素を保護することであってもよい。そのような場合では、回路上のコーティングが含まれてもよい。また、保管中に摂取可能な回路を保護するが、使用中に即座に溶解するように設計されるコーティングにも関心がある。例えば、水性流体、例えば、胃液、または上記に言及される導電性流体と接触すると溶解する、コーティングである。また、そうでなければデバイスの特定の構成要素を損傷し得る、処理ステップの使用を可能にするために採用される、保護処理コーティングにも関心がある。例えば、上部および下部上に異種材料が堆積されたチップが生産される態様では、製品をダイスカットする必要がある。しかしながら、ダイスカットプロセスは、異種材料を擦過する可能性があり、また、異種材料を排出または溶解させ得る液体を伴う場合もある。そのような場合では、処理中の構成要素との機械的または液体的接触を防止する保護コーティングを、材料上に採用することができる。溶解可能なコーティングの別の目的は、デバイスの作動を遅延させることであってもよい。例えば、異種材料上に置かれ、胃液と接触してから、溶解するのに特定の期間、例えば５分間かかるコーティングが採用されてもよい。また、コーティングは、環境に敏感なコーティング、例えば、温度もしくはｐＨに敏感なコーティング、または制御された溶解を提供し、所望される際にデバイスを作動させることを可能にする、他の化学的に敏感なコーティングであることができる。また、例えば、デバイスが胃を離れるまで作動を遅延させることが望まれる場合、胃では存続するが、腸では溶解するコーティングにも関心がある。そのようなコーティングの一例は、低ｐＨでは不溶性であるが、より高いｐＨでは可溶性となる、ポリマーである。また、医薬製剤保護コーティング、例えば、ジェルカプセルの液体によって回路が作動されるのを防止する、ジェルカプセル液体保護コーティングにも関心がある。光学無線エネルギー源が提供される際、光学的放射が無線エネルギー源のフォトダイオード要素に到達することができるように、コーティングは、光学的に透明であってもよく、または光学的に透明な開口が、コーティング内に形成されてもよい。
【０１１４】
目標の識別子は、電源の電極（例えば、アノードおよびカソード）と同様の働きをする、２つの異種電気化学材料を含む。電極またはアノードもしくはカソードへの言及は、本明細書において、単なる例証的例として使用される。本開示の範囲は、使用される標識によって限定されず、２つの異種材料間に電圧が生じる態様を含む。したがって、電極、アノード、またはカソードが参照される際、これは、２つの異種材料間に生じる電圧への言及であることが意図される。
【０１１５】
材料が胃酸または他の種類の流体（単独または乾燥導電性媒体前駆体との組み合わせのいずれか）等の体液に暴露され、それと接触する際、２つの電極材料に生じる酸化および還元反応の結果として、電極間に電位差、つまり、電圧が生成される。それによって、ボルタ電池、または電池をもたらすことができる。したがって、本開示の態様では、そのような電力供給装置は、２つの異種材料が標的部位、例えば、胃、消化管に暴露される際に、電圧が生成されるように構成される。
【０１１６】
特定の態様では、例えば、電池の電圧出力を向上させるために、金属の一方または両方が、非金属でドープされてもよい。特定の態様においてドープ剤として使用されてもよい非金属には、硫黄、ヨウ素等が挙げられるが、これらに限定されない。
【０１１７】
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づき、２０１０年１１月２９日に出願された、名称がＷＩＲＥＬＥＳＳ  ＥＮＥＲＧＹ  ＳＯＵＲＣＥＳ  ＦＯＲ  ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ  ＣＩＲＣＵＩＴＳの米国特許仮出願第６１／４２８，０５５号の出願日の優先権を主張し、該米国特許仮出願の開示は、参照することによって本明細書に組み込まれる。
【０１１８】
特許請求の範囲に関わらず、また、本発明は、以下の付記によっても定義される。
【０１１９】
１．制御デバイスと、
該制御デバイスに電気的に結合される無線エネルギー源であって、その入力で一形態のエネルギーを受信し、前記デバイスに通電するために、前記エネルギーを電位差に変換するエネルギーハーベスタを有する無線エネルギー源と
を備えるシステム。
【０１２０】
２．前記エネルギーハーベスタは、以下の
前記エネルギーハーベスタの前記入力で光エネルギーを受信し、該光エネルギーを電気エネルギーに変換する光エネルギー変換要素、
前記エネルギーハーベスタの前記入力で振動／運動エネルギーを受信し、該振動／運動エネルギーを電気エネルギーに変換する振動／運動エネルギー変換要素、
前記エネルギーハーベスタの前記入力で音響エネルギーを受信し、該音響エネルギーを電気エネルギーに変換する音響エネルギー変換要素であって、前記エネルギーハーベスタの前記入力で高周波エネルギーを受信し、該高周波エネルギーを電気エネルギーに変換する高周波エネルギー変換要素を有する音響エネルギー変換要素、
前記エネルギーハーベスタの前記入力で放射熱エネルギーを受信し、該放射熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱エネルギー変換要素
のうちの１つ以上を有する付記１に記載のシステム。
【０１２１】
３．前記エネルギーハーベスタからの前記電気エネルギーを、前記制御デバイスを通電するのに好適な電位差に変換する、前記エネルギーハーベスタに結合される電力管理回路をさらに備える付記１または付記２に記載のシステム。
【０１２２】
４．体外に位置する外部システムに情報を通信するように動作する体内デバイスをさらに備える付記１〜付記３のいずれかに記載のシステム。
【０１２３】
５．前記体内デバイスは、前記無線エネルギー源が体外に位置する外部エネルギー源によって通電される際にのみ、体外に情報を通信するように動作する付記４に記載のシステム。
【０１２４】
６．導電率を変化させるための付記１〜付記５のいずれかに記載のシステム。
【０１２５】
７．部分電源をさらに備える付記１〜付記６のいずれかに記載のシステム。
【０１２６】
８．前記部分電源は、
前記制御デバイスに電気的に結合される第１の材料と、
前記制御デバイスに電気的に結合され、かつ前記第１の材料から電気的に絶縁される第２の材料と
を有する付記７に記載のシステム。
【０１２７】
９．前記該第１および第２の材料は、導電性液体と接触する際に第２の電位差を提供するように選択される付記８に記載のシステム。
【０１２８】
１０．前記制御デバイスは、電流の大きさが情報を符号化するよう変動されるように、前記第１および第２の材料の間の導電率を変化させる付記８または付記９に記載のシステム。
【０１２９】
１１．前記制御デバイスが前記無線エネルギー源によって通電される際、前記制御デバイスは、前記第１および第２の材料の間の第１の電位差の大きさが情報を符号化するよう変動されるように、前記第１の電位差を変化させる付記１〜付記１０のいずれかに記載のシステム。
【０１３０】
１２．以下の
前記エネルギーハーベスタに結合されるチャージポンプ、
前記エネルギーハーベスタに結合されるＤＣ−ＤＣ変換器、
前記エネルギーハーベスタに結合されるＡＣ−ＤＣ変換器
のうちの１つ以上をさらに備える付記１〜付記１１のいずれかに記載のシステム。
【０１３１】
１３．前記制御デバイスに電気的に結合される電源であって、前記制御デバイスに第２の電位差を提供する電源をさらに備える付記１〜付記１２のいずれかに記載のシステム。
【０１３２】
１４．前記電源は、以下の
薄膜集積電池、
超コンデンサ、
薄膜集積再充電可能電池
のうちの１つ以上である付記１３に記載のシステム。
【０１３３】
１５．摂取可能である付記１〜付記１４のいずれかに記載のシステム。
【０１３４】
１６．医薬品をさらに備える付記１５に記載のシステム。
【０１３５】
１７．導電性体液に接触すると作動可能である付記１〜付記１６のいずれかに記載のシステム。
【０１３６】
１８．体液に溶解可能であり、かつ導電性または非導電性材料を有することができる保護コーティングをさらに備える付記１〜付記１７のいずれかに記載のシステム。
【０１３７】
１９．骨格であって、その上に第１および第２の消化可能な材料が配設され、それによって、体液に接触すると、前記２つの消化可能な材料の間に電位差をもたらし、そのため、前記２つの消化可能な材料の間に電流経路が形成される骨格を含む付記１〜付記１８のいずれかに記載のシステム。
【０１３８】
２０．前記電流の大きさは、前記第１および第２の消化可能な材料の間の導電率を変化させることによって制御可能である付記１９に記載のシステム。
【０１３９】
２１．電流経路延長手段をさらに備える付記１〜付記２０のいずれかに記載のシステム。
【０１４０】
２２．ｐＨセンサをさらに備える付記１〜付記２１のいずれかに記載のシステム。
【０１４１】
２３．付記１〜付記２２のいずれかに記載のシステムを備える医薬品供給チェーン管理システム。
【０１４２】
２４．医薬品を備える付記１〜付記２３のいずれかに記載のシステムを試験するための容量結合デバイス。
【０１４３】
２５．製品を付記１〜付記２３のいずれかに記載のシステムと関連付けるステップと、前記システムを容量結合デバイスに導入するステップとを含む医薬品を試験する方法。
【０１４４】
２６．体内での事象の発生を示すための付記１〜付記２３のいずれかに記載のシステムの使用。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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