生理條件監(jiān)視系統(tǒng)、生理條件傳感器和生理條件儀表的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 在本文中公開并要求保護的本實用新型一般地涉及生理條件監(jiān)視器（例如，連續(xù) 葡萄糖監(jiān)視器），并且更具體地涉及用以建立近場遙測鏈路以便傳遞共享秘密以在生理條 件監(jiān)視系統(tǒng)中建立安全射頻通信鏈路的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 糖尿病是其中人由于身體未產(chǎn)生足夠的胰島素或者因為人的細(xì)胞對產(chǎn)生的胰島 素不敏感而具有高血糖的疾病。相應(yīng)地，監(jiān)視人的葡萄糖水平以識別葡萄糖水平中的趨勢、 識別影響葡萄糖水平的因素、關(guān)于葡萄糖水平評估食物和藥物以及識別治療計劃的變化是 有益的。
[0003] 連續(xù)葡萄糖監(jiān)視器（CGM)是測量并顯示用戶體內(nèi)的葡萄糖水平的電子系統(tǒng)。CGM 包括被附著于用戶的皮膚且被緊固件牢固地保持在原位的傳感器。為了測量用戶的葡萄糖 水平，傳感器一般地包括穿透并停留在用戶皮膚的脂肪層中的金屬絲。傳感器與顯示來自 傳感器的葡萄糖測量結(jié)果的手持式儀表通信。CMG有助于避免潛在地危險的高血糖或低血 糖且?guī)椭脩綦S時間推移而降低其平均血糖水平。
[0004] 由于傳感器被附著于用戶的皮膚且儀表是手持式設(shè)備，所以導(dǎo)線將使得CGM難以 使用。相應(yīng)地，優(yōu)選地用傳感器與監(jiān)視器之間的無線通信鏈路來實現(xiàn)CGM系統(tǒng)。相應(yīng)地，可 將單獨的發(fā)射器結(jié)合到傳感器中以向手持式儀表發(fā)射數(shù)據(jù)。可在發(fā)射器與儀表之間交換唯 一信息以創(chuàng)建安全通信鏈路。一般地，為了用戶的方便，以小的外形因數(shù)來實現(xiàn)發(fā)射器且其 包括不能被容易地替換的固定電池。同樣地，當(dāng)電池耗盡時，必須替換發(fā)射器。當(dāng)前CGM系 統(tǒng)要求用戶向儀表中輸入識別發(fā)射器的信息，從而允許儀表從傳感器接收信息。此信息通 常被打印在發(fā)射器上，并且因此可用于任何人讀取該信息。
[0005] 同樣地，可以通過觀察設(shè)置在發(fā)射器上的信息或攔截具有唯一信息的通信來容易 地獲得該唯一信息。由于無線醫(yī)學(xué)設(shè)備的重要性，管理者已變得對此類無線醫(yī)學(xué)設(shè)備的安 全感興趣。此外，由于用戶必須手動地輸入唯一信息，所以替換發(fā)射器是不方便的。此外， 電池壽命是CGM傳感器和類似設(shè)備中的重要因數(shù)，其中電池并未被設(shè)計成要替換。相應(yīng)地， 需要一種交換信息以便對方便于用戶的無線醫(yī)學(xué)設(shè)備中的數(shù)據(jù)加密并使電池使用最小化 的方法。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 提供了一種用于通過交換密鑰在無線生理條件監(jiān)視系統(tǒng)中使生理條件儀表和生 理條件傳感器配對的系統(tǒng)和方法。該方法包括在生理條件傳感器附近放置生理條件儀表， 接收將生理條件儀表與生理條件傳感器之間的通信初始化的指令；響應(yīng)于該指令，經(jīng)由第 一無線鏈路來發(fā)射密鑰；以及基于密鑰經(jīng)由安全無線鏈路從生理條件傳感器向生理條件儀 表發(fā)射測量數(shù)據(jù)。在另一說明性方法中，使用隨機過程來生成密鑰。在另一說明性方法中， 使用密鑰將數(shù)據(jù)加密。
[0007] 公開了一種說明性無線生理條件監(jiān)視系統(tǒng)。該無線生理條件監(jiān)視系統(tǒng)包括用于測 量用戶的生理條件并基于密鑰使用無線鏈路來發(fā)射測量的生理條件數(shù)據(jù)的生理條件傳感 器和用于基于密鑰經(jīng)由安全鏈路來接收測量的生理條件數(shù)據(jù)并向用戶顯示該生理條件數(shù) 據(jù)的生理條件儀表。在無線生理條件監(jiān)視系統(tǒng)中，響應(yīng)于指令，當(dāng)生理條件傳感器和生理條 件儀表相互接近時生成并使用安全無線鏈路發(fā)射密鑰。
[0008] 還公開了用于使無線生理條件監(jiān)視器同步的另一說明性方法。該方法包括接收用 以將生理條件傳感器與生理條件儀表之間的通信初始化的指令；響應(yīng)于該指令，經(jīng)由無線 感應(yīng)鏈路來發(fā)射密鑰；經(jīng)由無線感應(yīng)鏈路來接收密鑰；將要在生理條件傳感器與生理條件 儀表之間的發(fā)射的數(shù)據(jù)加密；以及經(jīng)由第二無線鏈路在生理條件傳感器與生理條件儀表之 間發(fā)射已加密數(shù)據(jù)。在其他說明性方法中，可使生理條件儀表和生理條件傳感器使電和/ 或光學(xué)接觸，并且可經(jīng)由該電和/或光學(xué)接觸來發(fā)射密鑰。
【附圖說明】
[0009] 圖1描述了根據(jù)本實用新型的說明性實施例的CGM系統(tǒng)；
[0010] 圖2描述了供在圖1的CGM系統(tǒng)中使用的示例性葡萄糖計的框圖；
[0011] 圖3描述了供在圖1的CGM系統(tǒng)中使用的示例性葡萄糖傳感器的框圖；
[0012] 圖4是圖1的CGM系統(tǒng)可實現(xiàn)以將葡萄糖計和葡萄糖傳感器配對的說明性過程的 流程圖；以及
[0013] 圖5-8圖示出根據(jù)圖4的示例性過程的葡萄糖計與葡萄糖傳感器之間的通信序列 的示例。
【具體實施方式】
[0014] 在本文中一般地描述了用于傳遞共享秘密以在生理條件監(jiān)視系統(tǒng)（例如，連續(xù)葡 萄糖監(jiān)視系統(tǒng)）中建立安全射頻通信鏈路的近場遙測鏈路。如下面將詳細(xì)地描述的，接近 地放置CGM系統(tǒng)的示例性葡萄糖計和示例性葡萄糖傳感器以使用近場無線鏈路來交換密 鑰，其用來將設(shè)備配對并將數(shù)據(jù)加密以保護傳感器與監(jiān)視器之間的射頻（RF)無線信道。如 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到的，存在執(zhí)行本文公開的方法的示例、改進和布置的許多方式。 雖然對在附圖和以下描述中所描述的說明性實施例進行參考，但本文公開的實施例并不意 圖排斥公開實用新型所涵蓋的各種替換設(shè)計和實施例。
[0015] 現(xiàn)在參考對本實用新型的說明性實施例的詳細(xì)描述，其連同附圖和以下示例一起 用于解釋本實用新型的原理。描述這些實施例是為了使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍緦?用新型，并且應(yīng)理解的是在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下可利用其他實施例。 除非另外定義，本文所使用的所有術(shù)語具有與本實用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員一般理解 的相同的意義。雖然可以在本實用新型的實施或測試中使用類似或等價于本文所述那些的 任何方法和材料，但現(xiàn)在描述了示例性方法、設(shè)備和材料。
[0016] 圖1描述了 CGM系統(tǒng)100的說明性實施例。一般地，CMG系統(tǒng)100包括葡萄糖計 105和葡萄糖傳感器110。在操作中，葡萄糖計105和葡萄糖傳感器110用射頻（RF)無線 鏈路進行通信。為了建立RF無線鏈路，必須將葡萄糖計105和葡萄糖傳感器鏈接在一起 (配對），使得葡萄糖計105僅從配對葡萄糖傳感器110而不是另一附近傳感器或其他未授 權(quán)設(shè)備接收信息。在圖1的示例中，葡萄糖傳感器110和葡萄糖計105安全地交換用來將 在不同無線鏈路上發(fā)射的信息加密的密鑰。也就是說，例如，葡萄糖傳感器110使用密鑰來 將被發(fā)射到葡萄糖計105的數(shù)據(jù)加密，其使用相同的密鑰來將已加密數(shù)據(jù)解密。葡萄糖計 105還可優(yōu)選地在已解密數(shù)據(jù)中包括檢錯字段以驗證接收的數(shù)據(jù)的成功接收和解密。
[0017] 葡萄糖傳感器110通常包括被插入用戶的皮膚并停留在用戶皮膚下面的脂肪層 中的細(xì)絲115。如下所述，可以使用傳感器部署的其他方法（例如，皮下、靜脈內(nèi)等）。在其 他示例中，可用光學(xué)傳感器、化學(xué)傳感器或適合于檢測人體特性或諸如葡萄糖之類的分析 物的任何設(shè)備來實現(xiàn)葡萄糖傳感器110。同樣地，用戶一般地不會感覺到細(xì)絲115刺穿用戶 的皮膚。為了固定傳感器的位置，諸如粘性貼片之類的適當(dāng)緊固件將傳感器固定就位。在 CGM系統(tǒng)100中，葡萄糖計105包括任何適當(dāng)?shù)娘@示器120以向用戶提供圖形和/或文本信 息，諸如用戶的當(dāng)前葡萄糖水平。然而，顯示器120可以任何適當(dāng)形式來提供信息，諸如隨 時間推移而圖示出葡萄糖水平的線圖表。在此類示例中，用戶能夠基于飲食消耗或縱貫白 天發(fā)生的其他相關(guān)事件來監(jiān)視其葡萄糖水平。
[0018] 在圖1的示例中，葡萄糖計105和葡萄糖傳感器110優(yōu)選地通過在每個設(shè)備中使 用電感器的感應(yīng)耦合來包括低功率無線電鏈路，其也稱為近場通信（NFC)。當(dāng)此類傳感器 被緊密接近地放置時（例如，IOcm)，由發(fā)射電感器中的電流產(chǎn)生的磁場將在接收電感器 中感生電壓，從而使得能夠?qū)崿F(xiàn)非常短范圍的無線通信鏈路。在圖1的示例中，在來自用戶 的指令或葡萄糖計105與葡萄糖傳感器110緊密接近的另一指示之后，葡萄糖計105和/ 或葡萄糖傳感器110使用NFC無線鏈路來交換共享密鑰。如下面將描述的，共享密鑰是用 于使用不同的低功率無線鏈路將葡萄糖計105與葡萄糖110之間的通信加密的隨機生成數(shù) 據(jù)。
[0019] 由于葡萄糖計105和葡萄糖傳感器110由于NFC無線信道而必須緊密接近，所以 秘密地發(fā)射共享密鑰的安全是另一傳感器不在附近且不能攔截共享密鑰。此外，不要求用 戶輸入信息以手動地將葡萄糖計105和葡萄糖傳感器110配對，從而方便由于例如替換葡 萄糖傳感器110的CGM系統(tǒng)100的操作。在另一示例中，必須以與葡萄糖計進行電和/或 光學(xué)接觸的方式放置葡萄糖傳感器，并且必須經(jīng)由該電和/或光學(xué)接觸來發(fā)射密鑰。
[0020] 在CGM系統(tǒng)100中，示例性葡萄糖傳感器110是通常每5-7天替換的低功率設(shè)備。 同樣地，葡萄糖傳感器110最初處于低功率狀態(tài)或無功率狀態(tài)以在被致動以與葡萄糖計 105通信之前節(jié)省其電源。相應(yīng)地，為了激活CGM系統(tǒng)100,必須致動（即，開啟）葡萄糖傳 感器110,并且葡萄糖計105和葡萄糖傳感器110必須交換信息以啟用無線通信以啟用CGM 系統(tǒng)100。
[0021] 為了節(jié)省功率，在使用例如任何適當(dāng)鎖存器或開關(guān)的葡萄糖傳感器110中可不將 葡萄糖傳感器Iio的電源電耦合到其他電設(shè)備。用戶的操作可促使鎖存器關(guān)閉，從而將電 源電耦合到葡萄糖傳感器110中的電設(shè)備以將其開啟。例如，圖1中的葡萄糖計105包括 被配置成接收葡萄糖傳感器110的插座125。插座125還可包括機械接點，其使葡萄糖傳感 器110中的鎖存器偏置以將電源耦合到其中的電設(shè)備，從而對葡萄糖傳感器110進行致動。 插座125還可包括當(dāng)被設(shè)置在葡萄糖傳感器110中時檢測其存在的開關(guān)（例如，光、機械、 電等）。
[0022] 在本示例中，當(dāng)葡萄糖傳感器110被設(shè)置在插座125中時