(57)【要約】  リアルタイムに特性監視システムのセンサを較正するためのシステム及び方法は、セルにおける不必要な抵抗を横断するＩＲドロップの定期的判定と補償のために、自己較正モジュールを利用する。電流遮断スイッチが、自己較正モジュール回路を開くと共に高周波（MHz）ＡＤＣモジュールを使用してＩＲドロップを測定するため、またはセンサの作用極と参照極とを横断する電圧（Vmeasured）の獲得されたサンプルの線形回帰によってＩＲドロップを推定するために使用される。ＩＲドロップは、セルに存在する過電圧（Vimportant）を計算するために、“Vmeasured”の閉回路値から減算される。“Vimportant”は、更にセンサの作用極と参照極とを横断する開回路電圧（Voc）の値を減算することによって最適化され得る。“Vmeasured”及び“Vimportant”の値は、ＩＲドロップを補償するために、それぞれの第１の制御装置及び第２の制御装置によって制御される。
2009521999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの特性を示す信号を生成するように構成されるセンサを較正する方法であって、
前記センサが、対極、参照極、及び作用極を含み、
前記電極が、ユーザの血液、または間質液と連通していると共に、
作用極電圧と参照極電圧との間の差異に等しい第１の電圧“Ｖ１”が、演算増幅器（オペアンプ）への第１の入力を提供し、第２の電圧“Ｖ２”が、オペアンプへの第２の入力を提供し、そしてオペアンプの出力が、電流遮断スイッチを介して対極に電気的に接続されるように、前記電極が、電気回路において接続されており、
前記方法が、
ａ．前記スイッチが閉じられると同時に、作用極と参照極との間の“Ｖ１”を測定する段階と、
ｂ．前記段階（ａ）の後で、スイッチを開く一方、スイッチの開放の前に始まりスイッチの開放の後に終わる所定の時間期間の間、“Ｖ１”に関する多数の連続する測定値を獲得する段階と、
ｃ．第３の電圧“Ｖ３＝Ｖ１ｔ＝０”の大きさを判定する段階と、
ｄ．“Ｖ３”の判定された値と電圧“Ｖｓｅｔ”に基づいて、“Ｖ３”が“Ｖｓｅｔ”に実質的に等しくなるような方法で“Ｖ２”を計算する段階と、
ｅ．“Ｖ２”の計算値を、オペアンプへの前記第２の入力として印加する段階とを含み、
“Ｖ３”が作用極の過電圧を示し、“Ｖ１ｔ＝０”はスイッチが開かれた時点の“Ｖ１”の大きさであると共に、
“Ｖｓｅｔ”が作用極と参照極との間の最適に所望された電圧である
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記段階（ｂ）において、“Ｖ１”に関する多数の測定値は、複数のアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）を使用することによって獲得されると共に、
各前記ＡＤＣが、１［μｓｅｃ］より大きい変換時間を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記“Ｖ１”の測定値が、約１［ＭＨｚ］のサンプリングレートの前記ＡＤＣによって獲得される
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記複数のＡＤＣの各々が、連続するＡＤＣ測定値の間に約１［μｓｅｃ］の時間遅延を有する前記連続する多数の“Ｖ１”測定値のそれぞれの測定値を集めると共に、
前記連続するＡＤＣ測定値が、マイクロプロセッサによって順次に処理される
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記段階（ｂ）において、“Ｖ１”に関する多数の測定値が、“−１．０［Ｖ］＜Ｖ１＜＋１．０［Ｖ］”の範囲で獲得される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
“Ｖ１”に関する前記多数の測定値が、前記複数のＡＤＣによって、マイクロプロセッサに送信されると共に、
前記段階（ｃ）において、前記スイッチが開かれた時に、前記マイクロプロセッサが、前記所定の時間期間の中の時刻“ｔ＝０”における“Ｖ１”の測定値として、“Ｖ３”の大きさを判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記段階（ｄ）において、“Ｖ２”は、以下の関係式に従って計算されると共に、
【数１】
2009521999.tif 000008
ここで、“ｅ＝Ｖｓｅｔ−Ｖ３”であり、“ｔ”は時刻であり、“Ｋｐ”は比例利得であり、“Ｋｄ”は微分利得であり、そして“Ｋｉ”は積分利得である
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記段階（ｅ）の後に、前記スイッチを閉じると共に前記ユーザ特性のサンプル値を獲得する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記特性のサンプル値が、作用極からの電流測定値として獲得される
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記段階（ａ）〜（ｅ）をリアルタイムで周期的に繰り返す段階を更に含む
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
繰り返し期間が、前記ユーザ特性のサンプリング周波数と一致する
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ユーザ特性が、およそ５分毎に１度サンプリングされると共に、
前記段階（ａ）〜（ｅ）が、前記ユーザ特性のサンプル値を獲得する直前に、およそ５分毎に１度繰り返される
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記段階（ｂ）の後に、開回路電圧“Ｖｏｃ”を測定する段階を更に含み、
“Ｖｏｃ”が、作用極と参照極との間の定常状態の開回路電圧と定義されると共に、
前記段階（ｃ）において、関係式“Ｖ３＝Ｖ１ｔ＝０−Ｖｏｃ”に従って“Ｖ３”の大きさを判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記スイッチが開いた状態を維持する間、作用極と参照極との間の電圧が定常状態に安定することを可能にすると共に、その場合に前記定常状態の値を測定することによって、“Ｖｏｃ”の値が獲得される
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記所定の時間期間は、少なくとも前記スイッチが開かれた後の０．５［ｍｓｅｃ］まで続く
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記段階（ｃ）において、“Ｖ１”に関する前記多数の測定値が、時刻に対してプロットされると共に、“Ｖ３”に関する近似値が線形回帰によって判定される
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記線形回帰が、“ｔ＝０”におけるスイッチの開放で始まり、そして約０．５［ｍｓｅｃ］後に終わる期間の間に獲得された測定値に関して実行される
ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記近似値は、回帰直線が“ｔ＝０”を横切る場合の“Ｖ１”の値に等しい
ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記センサは、皮下の（subcutaneous）組織、皮膚の組織、皮下の（subdermal）組織、腹腔内の組織、及び腹膜の組織から構成されるグループの中から選択された組織の中に埋め込むことができる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
ユーザの特性を監視するための自己較正特性監視システムであって、
前記システムが、
前記特性を表している信号を生成するためのセンサと、
第１の制御装置を有するセンサ較正モジュールと、
前記信号に基づいて前記特性を表しているデータを受信するための遠隔設置されたデータ受信装置とを備え、
前記センサが、ユーザの血液または間質液と連通している、対極、参照極、及び作用極を含み、
前記制御装置が、演算増幅器（オペアンプ）を有し、
前記演算増幅器が、作用極電圧と参照極電圧との間の測定された差異に等しい電圧“Ｖ１”が、オペアンプへの第１の入力を提供し、印加された電圧“Ｖ２”が、オペアンプへの第２の入力を提供すると共に、オペアンプの出力が、電流遮断スイッチを介して対極に電気的に接続されるように、電気回路において接続されると共に、
前記センサ較正モジュールが、測定された電圧“Ｖ１”の値と、参照電極と作用電極との間の抵抗によるＩＲドロップの大きさとに基づいて、センサを較正するように構成される
ことを特徴とするシステム。
【請求項２１】
前記制御装置は、“Ｖ１”が“Ｖ２”に実質的に等しいか否かを判定するように構成される
ことを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記センサ較正モジュールが、
マイクロプロセッサを有する第２の制御装置と、
実行されたときマイクロプロセッサに較正処理を実行させる命令によって符号化されたコンピュータ読み取り可能な媒体とを更に備え、
前記較正処理が、
ａ．前記電流遮断スイッチが閉じられると同時に、“Ｖ１”に関する測定値を獲得する段階と、
ｂ．スイッチを開くための命令を送信する一方、スイッチの開放の前に始まりスイッチの開放の後に終わる所定の時間期間の間、“Ｖ１”に関する多数の連続する測定値を獲得する段階と、
ｃ．電圧“Ｖ３＝Ｖ１ｔ＝０”の大きさを判定する段階と、
ｄ．“Ｖ３”の判定された値と電圧“Ｖｓｅｔ”に基づいて、“Ｖ３”が“Ｖｓｅｔ”に実質的に等しくなるような方法で“Ｖ２”を計算する段階と、
ｅ．前記電流遮断スイッチを閉じると共に、“Ｖ２”の計算値を第１の制御装置のオペアンプへの前記第２の入力として印加するための命令を送信する段階とを含み、
“Ｖ３”が作用極の過電圧を示し、“Ｖ１ｔ＝０”はスイッチが開かれた時点の“Ｖ１”の大きさであると共に、
“Ｖｓｅｔ”が作用極と参照極との間の最適に所望された電圧である
ことを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項２３】
前記特性が、ユーザの体内におけるブドウ糖レベルであると共に、
前記データ受信装置が、インスリンポンプである
ことを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記センサは、皮下の（subcutaneous）組織、皮膚の組織、皮下の（subdermal）組織、腹腔内の組織、及び腹膜の組織から構成されるグループの中から選択された組織の中に埋め込むことができる
ことを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記センサが、経皮的センサである
ことを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項２６】
センサからの信号を受信するためにセンサと通信している送信機装置を更に備え、
前記送信機装置が、
センサからの信号を処理するためのプロセッサと、
処理された信号をデータ受信装置に無線で送信するための送信器とを備える
ことを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項２７】
前記送信機装置が、２つの間のあらゆる中間ケーブルなしで、センサと直接接続される
ことを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記センサと前記送信機装置とが、無線で相互に通信する
ことを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
【請求項２９】
前記送信器が、無線周波数によって処理された信号を送信する
ことを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
【請求項３０】
前記送信機装置が、データ受信装置からデータ及び命令を受信するための無線受信機を更に備える
ことを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
【請求項３１】
前記センサ較正モジュール及び前記送信機装置が、１つの筐体の中に含まれる
ことを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
【請求項３２】
前記センサ較正モジュール及び前記センサが、１つの筐体の中に含まれる
ことを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項３３】
前記センサが第１の筐体の中に含まれ、
前記センサ較正モジュールが第２の筐体の中に含まれると共に、
前記センサが、前記センサ較正モジュールに対して結線によって電気的に連結される
ことを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記センサが第１の筐体の中に含まれ、
前記センサ較正モジュールが第２の筐体の中に含まれると共に、
前記センサが、前記センサ較正モジュールと無線によって通信する
ことを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項３５】
前記センサ較正モジュール及び前記データ受信装置が、１つの筐体の中に含まれる
ことを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項３６】
前記較正処理が、前記段階（ａ）〜（ｅ）をリアルタイムで周期的に繰り返す段階を更に含む
ことを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項３７】
前記較正処理が、前記段階（ｅ）の後に、スイッチを閉じると共に前記ユーザ特性のサンプル値を獲得する命令を送信する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
繰り返し期間が、前記特性のサンプル値の獲得の頻度と一致する
ことを特徴とする請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
前記特性のサンプル値が、作用極からの電流測定値として獲得される
ことを特徴とする請求項３７に記載のシステム。
【請求項４０】
前記ユーザ特性が、およそ５分毎に１度サンプリングされると共に、
前記第２の制御装置が、前記段階（ａ）〜（ｅ）を、前記ユーザ特性のサンプル値を獲得する直前に、およそ５分毎に１度実行する
ことを特徴とする請求項３７に記載のシステム。
【請求項４１】
前記第２の制御装置が、“Ｖ１”に関する前記多数の測定値を獲得するために前記第１の制御装置に電気的に接続された複数のアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）を更に備えると共に、
各前記ＡＤＣが、１［μｓｅｃ］より大きい変換時間を有する
ことを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項４２】
前記多数の“Ｖ１”の測定値が、約１［ＭＨｚ］のサンプリングレートの前記ＡＤＣによって獲得される
ことを特徴とする請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
前記複数のＡＤＣの各々が、連続するＡＤＣ測定値の間に約１［μｓｅｃ］の時間遅延を有する前記連続する多数の“Ｖ１”測定値のそれぞれの測定値を集める
ことを特徴とする請求項４１に記載のシステム。
【請求項４４】
連続するＡＤＣ測定値は、前記マイクロプロセッサによって順次に処理される
ことを特徴とする請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
“Ｖ１”に関する前記多数の測定値が、前記複数のＡＤＣによって、前記マイクロプロセッサに送信されると共に、
前記較正処理の段階（ｃ）において、前記スイッチが開かれた時に、前記マイクロプロセッサが、前記所定の時間期間の中の時刻“ｔ＝０”における“Ｖ１”の測定値として、“Ｖ３”の大きさを判定する
ことを特徴とする請求項４１に記載のシステム。
【請求項４６】
前記較正処理の段階（ｄ）において、“Ｖ２”は、以下の関係式に従って計算されると共に、
【数２】
2009521999.tif 000009
ここで、“ｅ＝Ｖｓｅｔ−Ｖ３”であり、“ｔ”は時刻であり、“Ｋｐ”は比例利得であり、“Ｋｄ”は微分利得であり、そして“Ｋｉ”は積分利得である
ことを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項４７】
前記所定の時間期間は、少なくとも前記スイッチが開かれた後の０．５［ｍｓｅｃ］まで続く
ことを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項４８】
前記較正処理の段階（ｃ）において、“Ｖ１”に関する前記多数の測定値が、時刻に対してプロットされると共に、“Ｖ３”に関する近似値が線形回帰によって判定される
ことを特徴とする請求項４７に記載のシステム。
【請求項４９】
前記線形回帰が、“ｔ＝０”におけるスイッチの開放で始まり、そして約０．５［ｍｓｅｃ］後に終わる期間の間に獲得された測定値に関して実行される
ことを特徴とする請求項４８に記載のシステム。
【請求項５０】
前記近似値は、回帰直線が“ｔ＝０”を横切る場合の“Ｖ１”の値に等しい
ことを特徴とする請求項４９に記載のシステム。
【請求項５１】
前記較正処理が、
前記段階（ｂ）の後に、開回路電圧“Ｖｏｃ”を測定する段階を更に含み、
“Ｖｏｃ”が、作用極と参照極との間の定常状態の開回路電圧と定義されると共に、
前記段階（ｃ）において、関係式“Ｖ３＝Ｖ１ｔ＝０−Ｖｏｃ”に従って“Ｖ３”の大きさを判定する
ことを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項５２】
前記スイッチが開いた状態を維持する間、作用極と参照極との間の電圧が定常状態に安定することを可能にすると共に、その場合に前記定常状態の値を測定することによって、“Ｖｏｃ”の値が獲得される
ことを特徴とする請求項５１に記載のシステム。
【請求項５３】
ユーザの特性を示す信号を生成するように構成されるセンサと同時に使用するためのコンピュータ読み取り可能な媒体であって、
前記センサが、対極、参照極、及び作用極を含み、
前記電極が、ユーザの血液、または間質液と連通していると共に、
作用極電圧と参照極電圧との間の差異に等しい第１の電圧“Ｖ１”が、演算増幅器（オペアンプ）への第１の入力を提供し、第２の電圧“Ｖ２”が、オペアンプへの第２の入力を提供し、そしてオペアンプの出力が、電流遮断スイッチを介して対極に電気的に接続されるように、前記電極が、電気回路において接続されており、
前記媒体が、実行されたときマイクロプロセッサにセンサ較正処理を実行させる命令によって符号化されており、
前記センサ較正処理が、
ａ．前記電流遮断スイッチが閉じられると同時に、“Ｖ１”に関する測定値を獲得する段階と、
ｂ．スイッチを開くための命令を送信する一方、スイッチの開放の前に始まりスイッチの開放の後に終わる所定の時間期間の間、“Ｖ１”に関する多数の連続する測定値を獲得する段階と、
ｃ．電圧“Ｖ３＝Ｖ１ｔ＝０”の大きさを判定する段階と、
ｄ．“Ｖ３”の判定された値と電圧“Ｖｓｅｔ”に基づいて、“Ｖ３”が“Ｖｓｅｔ”に実質的に等しくなるような方法で“Ｖ２”を計算する段階と、
ｅ．前記電流遮断スイッチを閉じると共に、“Ｖ２”の計算値をオペアンプへの前記第２の入力として印加するための命令を送信する段階とを含み、
“Ｖ３”が作用極の過電圧を示し、“Ｖ１ｔ＝０”はスイッチが開かれた時点の“Ｖ１”の大きさであると共に、
“Ｖｓｅｔ”が作用極と参照極との間の最適に所望された電圧である
ことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項５４】
前記センサ較正処理が、前記段階（ａ）〜（ｅ）をリアルタイムで周期的に繰り返す段階を更に含む
ことを特徴とする請求項５３に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項５５】
前記センサ較正処理が、前記段階（ｅ）の後に、スイッチを閉じると共に前記ユーザ特性のサンプル値を獲得する命令を送信する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項５４に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項５６】
繰り返し期間が、前記特性のサンプル値の獲得の頻度と一致する
ことを特徴とする請求項５５に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項５７】
前記特性のサンプル値が、作用極からの電流測定値として獲得される
ことを特徴とする請求項５５に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項５８】
前記ユーザ特性が、およそ５分毎に１度サンプリングされると共に、
前記段階（ａ）〜（ｅ）が、前記ユーザ特性のサンプル値を獲得する直前に、およそ５分毎に１度実行される
ことを特徴とする請求項５５に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項５９】
前記センサ較正処理の段階（ｄ）において、Ｖ２は、以下の関係式に従って計算されると共に、
【数３】
2009521999.tif 000010
ここで、“ｅ＝Ｖｓｅｔ−Ｖ３”であり、“ｔ”は時刻であり、“Ｋｐ”は比例利得であり、“Ｋｄ”は微分利得であり、そして“Ｋｉ”は積分利得である
ことを特徴とする請求項５３に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項６０】
前記所定の時間期間は、少なくとも前記スイッチが開かれた後の０．５［ｍｓｅｃ］まで続く
ことを特徴とする請求項５３に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項６１】
前記センサ較正処理の段階（ｃ）において、“Ｖ３”に関する近似値が、“Ｖ１”に関して獲得された多数の測定値の線形回帰によって判定される
ことを特徴とする請求項６０に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項６２】
前記線形回帰が、“ｔ＝０”におけるスイッチの開放で始まり、そして約０．５［ｍｓｅｃ］後に終わる期間の間に獲得された測定値に関して実行される
ことを特徴とする請求項６１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項６３】
前記近似値は、回帰直線が“ｔ＝０”を横切る場合の“Ｖ１”の値に等しい
ことを特徴とする請求項６２に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項６４】
前記センサ較正処理が、
前記段階（ｂ）の後に、開回路電圧“Ｖｏｃ”を測定する段階を更に含み、
“Ｖｏｃ”が、作用極と参照極との間の定常状態の開回路電圧と定義されると共に、
前記段階（ｃ）において、関係式“Ｖ３＝Ｖ１ｔ＝０−Ｖｏｃ”に従って“Ｖ３”の大きさを判定する
ことを特徴とする請求項５３に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項６５】
前記スイッチが開いた状態を維持する間、作用極と参照極との間の電圧が定常状態に安定することを可能にすると共に、その場合に前記定常状態の値を測定することによって、“Ｖｏｃ”の値が獲得される
ことを特徴とする請求項６４に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項６６】
ユーザの特性を示す信号を生成するように構成されるセンサを較正する方法であって、
前記センサが、対極、参照極、及び作用極を含み、
前記電極が、ユーザの血液、または間質液と連通していると共に、
作用極電圧と参照極電圧との間の差異に等しい第１の電圧“Ｖ１”が、比較器への第１の入力を提供し、第２の電圧“Ｖ２”が、比較器への第２の入力を提供し、そして比較器の出力が、対極に電気的に接続されるように、前記電極が、電気回路において接続されており、
前記方法が、
ａ．作用極と参照極との間の“Ｖ１”を測定する段階と、
ｂ．第３の電圧“Ｖ３”の大きさを判定する段階と、
ｃ．“Ｖ３”の判定された値と電圧“Ｖｓｅｔ”に基づいて、“Ｖ３”が“Ｖｓｅｔ”に実質的に等しくなるような方法で“Ｖ２”を計算する段階と、
ｄ．“Ｖ２”の計算値を、比較器への前記第２の入力として印加する段階とを含み、
“Ｖ３”が作用極の過電圧を示すと共に、
“Ｖｓｅｔ”が作用極と参照極との間の最適に所望された電圧である
ことを特徴とする方法。
【請求項６７】
前記段階（ａ）〜（ｄ）をリアルタイムで周期的に繰り返す段階を更に含む
ことを特徴とする請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
繰り返し期間が、前記ユーザ特性のサンプリング周波数と一致する
ことを特徴とする請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記ユーザ特性が、およそ５分毎に１度サンプリングされると共に、
前記段階（ａ）〜（ｄ）が、前記ユーザ特性のサンプル値を獲得する直前に、およそ５分毎に１度繰り返される
ことを特徴とする請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
“Ｖ２”は、以下の関係式に従って計算されると共に、
【数４】
2009521999.tif 000011
ここで、“ｅ＝Ｖｓｅｔ−Ｖ３”であり、“ｔ”は時刻であり、“Ｋｐ”は比例利得であり、“Ｋｄ”は微分利得であり、そして“Ｋｉ”は積分利得である
ことを特徴とする請求項６６に記載の方法。
【請求項７１】
前記比較器が、オペアンプである
ことを特徴とする請求項６６に記載の方法。
【請求項７２】
前記比較器が、電流遮断スイッチを介して対極に電気的に接続されており、
前記段階（ａ）が、最初に、前記スイッチが閉じられると同時に“Ｖ１”を測定し、次に、スイッチを開く一方、スイッチの開放の前に始まりスイッチの開放の後に終わる所定の時間期間の間、“Ｖ１”に関する多数の連続する測定値を獲得することによって実行される
ことを特徴とする請求項６６に記載の方法。
【請求項７３】
前記段階（ｂ）において、関係式“Ｖ３＝Ｖ１ｔ＝０”に従って“Ｖ３”が判定されると共に、
“Ｖ１ｔ＝０”はスイッチが開かれた時点の“Ｖ１”の大きさである
ことを特徴とする請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記段階（ａ）の後に、開回路電圧“Ｖｏｃ”を測定する段階を更に含み、
“Ｖｏｃ”が、作用極と参照極との間の定常状態の開回路電圧と定義されると共に、
前記段階（ｂ）において、関係式“Ｖ３＝Ｖ１ｔ＝０−Ｖｏｃ”に従って“Ｖ３”の大きさを判定する
ことを特徴とする請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記段階（ｂ）において、“Ｖ１”に関する前記多数の測定値が、時刻に対してプロットされると共に、“Ｖ３”に関する近似値が線形回帰によって判定される
ことを特徴とする請求項７２に記載の方法。
【請求項７６】
前記線形回帰が、“ｔ＝０”におけるスイッチの開放で始まり、そして約０．５［ｍｓｅｃ］後に終わる期間の間に獲得された測定値に関して実行される
ことを特徴とする請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
前記特性が、ユーザの体内におけるブドウ糖レベルである
ことを特徴とする請求項６６に記載の方法。
【請求項７８】
前記センサは、皮下の（subcutaneous）組織、皮膚の組織、皮下の（subdermal）組織、腹腔内の組織、及び腹膜の組織から構成されるグループの中から選択された組織の中に埋め込むことができる
ことを特徴とする請求項６６に記載の方法。
【請求項７９】
前記センサが、経皮的センサである
ことを特徴とする請求項６６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、皮下センサ装置、及び埋め込み型センサ装置に関係し、特別な実施例において、リアルタイム自己較正センサ装置を提供するための方法及びシステムに関係する。
【背景技術】
【０００２】
何年もの間、様々な電気化学センサが、患者の血液における特定の病因または組成を検出するか、及び／または、定量化するために開発されてきた。例えば、糖尿病患者における血糖値の指示値を獲得する際の使用のために、ブドウ糖センサが開発された。そのような測定値は、一般的に患者に対するインスリンの規則的な投与を含む処置摂生を監視するか、及び／または、調整するのに有益である。
【０００３】
一般的に、長期間にわたって定期的に測定値を獲得するために、小さな、そして軟性電気化学センサが使用され得る。１つの形式において、軟性皮下センサは、細長いセンサがポリイミドシートまたは同様の材料の柔軟な絶縁用の層の間に入れられた薄膜導体素子を含む、薄膜マスク技術に従って組み立てられる。そのような薄膜センサは、一般的に、一方の端部における、皮下の配置のためにユーザの細胞間、体液、血液等に対して露出した複数の電極と、もう一方の端部における、ワイヤまたはケーブルを通した適当な監視装置との便利な外部電気接続のための対応する露出した複数の導電性の接点とを備える。一般的な薄膜センサは、参照によってここに組み込まれる、同一出願人による米国特許番号第5,390,671号明細書、第5,391,250号明細書、第5,482,473号明細書、及び第5,586,553号明細書において説明される。更に、米国特許番号第5,299,571号明細書も参照すること。
【０００４】
これらの電気化学センサは、遠隔測定特性監視システム（telemetered characteristic monitor system）において適用された。上述のように、例えば、その全体に内容が参照によってここに組み込まれる、同一出願人による米国特許番号第6,809,653号明細書において、遠隔測定システムは、遠隔設置されたデータ受信装置と、ユーザの特性を表している信号を生成するためのセンサと、そしてセンサから受信された信号を処理するための、そして処理された信号を遠隔設置されたデータ受信装置に無線で送信するための送信機装置とを備える。データ受信装置は、別の装置、ＲＦプログラマ（RF programmer）、（薬物注入ポンプのような）薬物投与装置等にデータを提供する特性監視装置、データ受信装置であり得る。
【０００５】
データ受信装置（例えば、ブドウ糖監視装置）、送信機装置、センサ（例えば、ブドウ糖センサ）が無線で通信するか、もしくは電気的ワイヤ接続（有線）によって通信するかどうかに関係なく、上述のタイプの特性監視システムは、個々のユーザの固有の特性に基づいて較正された後でのみ実用的に使用できるシステムである。現在の技術水準によれば、そのユーザは、センサを外部から較正することを要求される。更に具体的には、そして糖尿病患者の実例に関連して、糖尿病患者は、特性監視システムが使用される期間の間、１日に平均２〜４回、指先穿刺血糖測定器の測定値（finger-stick blood glucose meter reading）を利用することを要求される。毎回、血液は、ユーザの指から引き出されると共に、ユーザにリアルタイムの血糖値を提供するために、血糖測定器によって分析される。ユーザは、その場合に、ブドウ糖監視システムを較正するために使用されるユーザの現在の血糖値として、このデータをブドウ糖監視装置に入力する。
【特許文献１】米国特許番号第4,562,751号明細書
【特許文献２】米国特許番号第4,573,994号明細書
【特許文献３】米国特許番号第4,678,408号明細書
【特許文献４】米国特許番号第4,685,903号明細書
【特許文献５】米国特許番号第5,299,571号明細書
【特許文献６】米国特許番号第5,390,671号明細書
【特許文献７】米国特許番号第5,391,250号明細書
【特許文献８】米国特許番号第5,482,473号明細書
【特許文献９】米国特許番号第5,586,553号明細書
【特許文献１０】米国特許番号第5,954,643号明細書
【特許文献１１】米国特許番号第6,424,847号明細書
【特許文献１２】米国特許番号第6,554,798号明細書
【特許文献１３】米国特許番号第6,809,653号明細書
【特許文献１４】米国特許番号第6,895,263号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、そのような外部からの較正は、様々な理由のために不利である。例えば、血糖測定器は、完全には正確ではなく、そして本来の誤差を含む。更に、もし完全に正確だとしても、血糖測定器は、不適当な使用に影響を受けやすく、例えば、もしそのユーザが、指先穿刺（finger stick）を実行するすぐ前に、キャンディ、または他の砂糖を含む物質を扱ったならば、ユーザの指に付着するいくらかの砂糖によって、血糖分析は不正確な血糖値指示に帰着することになる。更にまた、指先穿刺の各適用に関連して、痛みと不快は言うまでもなく、コストがかかる。
【０００７】
従って、指先穿刺の頻度を減少させると共に、指先穿刺の必要性を潜在的に消去する、リアルタイムの自己較正センサの必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施例によると、リアルタイムに特性監視システムのセンサを較正するためのシステムは、セルにおける不必要な抵抗を横断するＩＲドロップを定期的に判定すると共に補償するための自己較正モジュールを利用する。自己較正モジュールは、ポテンシオスタット（定電位電解装置）を有する第１の制御装置、第２の制御装置、及びポテンシオスタットとセンサの対電極との間に接続された電流遮断スイッチを備える。第１の制御装置は、センサの作用極と参照極を横断する測定された電圧（Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ）がポテンシオスタットの入力電圧（Ｖａｃｔｕａｌ）に実質的に等しいことを保証するためにポテンシオスタットを使用する。第２の制御装置は、セルにおける過電圧（Ｖｉｍｐｏｒｔａｎｔ）が、実質的に、センサの作用極と参照極を横断する最適に所望された電圧（Ｖｓｅｔ）に等しいことを保証することを目的としており、ここで、“過電圧”は、無用の抵抗によって消費されない電圧の有効量として定義されると共に、それ自体は、作用極において、電気化学反応を促進する。本発明の実施例において、第２の制御装置は、“Ｖｉｍｐｏｒｔａｎｔ”に基づいて、“Ｖａｃｔｕａｌ”を計算するために、ＰＩＤ制御器を利用し得る。
【０００９】
本発明の特別な実施例において、リアルタイムにセンサを較正する方法は、“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”に関する値を獲得する段階と、ＩＲドロップの大きさを決定する段階と、“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”からＩＲドロップの大きさを減算することによって“Ｖｉｍｐｏｒｔａｎｔ”の値を計算する段階と、そして、定期的に、“Ｖｓｅｔ”及び“Ｖｉｍｐｏｒｔａｎｔ”（すなわち、“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”のＩＲで補償された値）に基づいて“Ｖａｃｔｕａｌ”を判定するために、第１の制御装置及び第２の制御装置を使用する段階とを含む。代りに、“Ｖｉｍｐｏｒｔａｎｔ”は、電流遮断スイッチが開かれた時点の“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”の値として、直接、測定され得るかまたは近似され得る。
【００１０】
本発明の実施例において、ＩＲドロップは、電流遮断スイッチが開かれた時点で、“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”の値を正確に突き止めると共に、次にこの値を閉回路に対する“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”から減算するために、高周波（すなわち、「ＭＨｚ」の範囲）ＡＤＣデータ取得モジュールを使用することによって測定され得る。代替実施例において、ＩＲドロップの大きさは、長期にわたる“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”の取得されたサンプル値の線形回帰によって推定され得ると共に、ここで、それらのサンプル値は更に低いレートで獲得される。更に、“Ｖｉｍｐｏｒｔａｎｔ”は、センサの作用極と参照極を横断する開回路電圧（Ｖｏｃ）の値を、これらの電極を横断して存在する固有の電位を明らかにするために、（“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”から）更に減算することによって、最適化され得る。
【００１１】
ユーザによる外部からの較正の必要性なしに、そのセンサが自己較正を行うように、上述の段階は、定期的に繰り返され得る。例えば、繰返し周期は、特性監視システムによって監視されたユーザ特性の逐次サンプリングの間の遅延時間と一致する。
【００１２】
本発明の他の特徴及び利点は、本発明の実施例の様々な特徴を一例として例証する添付図面と共に読まれる以下の詳細な説明から明白になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
いくつかの図面における同等の数字が対応する構成要素を示す添付図面を参照して、本発明の実施例の詳細な説明が行われることになる。
【００１４】
以下の説明において、これについて一部分を形成すると共に、本発明のいくつかの実施例を例証する添付図面に対する参照が行われる。本発明の範囲からはずれずに、他の実施例が利用され得ると共に、構造上の変更及び操作上の変更が実行され得るということが理解される。
【００１５】
本発明は、方法、器具、及びコンピュータプログラム製品のフローチャート説明図を参照して、以下で説明される。フローチャート説明図の各ブロック、及びフローチャート説明図におけるブロックの組み合わせは、コンピュータプログラム命令によって実行され得るということが理解されることになる。これらコンピュータプログラム命令は、（コントローラ、マイクロコントローラ、またはプロセッサのような）コンピュータまたは他のプログラマブルデータ処理装置で実行する命令がフローチャートの１つのブロックまたは複数のブロックで指定された機能を実行することになるように、コンピュータもしくは他のプログラマブルデータ制御演算装置上に読み込まれ得る。これらのコンピュータプログラム命令は、更に、コンピュータまたは他のプログラマブルデータ処理装置に特別な方法において機能するように指示することができるコンピュータ読み取り可能なメモリまたは媒体に格納され得ると共に、コンピュータ読み取り可能なメモリまたは媒体に格納された命令は、フローチャートの１つのブロックまたは複数のブロックで指定された機能を実行する命令を含む製品を生産する。コンピュータプログラム命令は、更に、コンピュータまたは他のプログラマブルデータ処理装置上で実行されるべき一連の操作段階に、コンピュータで実行された処理を生成させるように、コンピュータまたは他のプログラマブルデータ処理装置上に読み込まれ得ると共に、コンピュータまたは他のプログラマブルデータ処理装置上で実行する命令は、フローチャートの１つのブロックまたは複数のブロックで指定された機能を実行するための段階を提供する。
【００１６】
例証のための図に示されるように、本発明の実施例は、センサセットに連結されると共に、センサセットから体の特性を判定するための特性監視装置へデータを送信する遠隔測定特性監視送信機と連結した使用について説明される。センサセットは、皮下の（subcutaneous）組織、皮膚の組織、皮下の（subdermal）組織、腹腔内の組織、及び腹膜の組織の中に埋め込まれ得るか、及び／または、これらの組織を通して埋め込まれ得る。本発明の好ましい実施例において、センサセット及び監視装置は、送信機と監視装置との間の、そして特定の実施例においては送信機とセンサセットとの間のワイヤまたはケーブル接続の使用、もしくはその必要性なしに、ユーザの血液中、及び／または体液中のブドウ糖レベルを判定するためのものである。しかしながら、ホルモン、コレステロール、薬物濃度、ペーハー、酸素飽和度、ウイルス量（例えば、ＨＩＶ）等のような、他の病因、特性、または組成のレベルを判定するために、本発明の更なる実施例が使用され得るということが認識されることになる。遠隔測定特性監視システムは、主として、皮下の人間の組織における使用に適している。しかしながら、また更なる実施例は、筋肉、リンパ、機関組織、血管、動脈等の他のタイプの組織の中に配置され得ると共に、動物の組織の中で使用され得る。実施例は、断続的なセンサ測定値、もしくは連続的なセンサ測定値を提供し得る。
【００１７】
本発明の好ましい実施例による遠隔測定特性監視システム１は、経皮的センサセット１０、遠隔測定特性監視送信機装置１００、及び特性監視装置２００を備える。以下で更に詳細に説明されるように、経皮的センサセット１０は、電極タイプのセンサを利用する。しかしながら、代替実施例において、システムは、化学薬品ベースのセンサ、及び光学ベースのセンサ等のような、他のタイプのセンサを使用し得る。更なる代替実施例において、センサは、ユーザの皮膚の外面上で使用されるか、もしくはユーザの皮膚層の下方に配置されるタイプのセンサであり得る。表面実装センサの好ましい実施例は、皮膚の下部から収集される間質液を利用するであろう。遠隔測定特性監視送信機１００は、一般的にデータを送信する能力を備える。しかしながら、代替実施例において、遠隔測定特性監視送信機１００は、センサセット１０と特性監視装置２００との間の相互通信を容易にするために、受信機等を備え得る。特性監視装置２００は、特性測定値を決定するために、送信データを利用する。しかしながら、これに代わる実施例において、特性監視装置２００は、送信データの後での処理、または遠隔測定特性監視送信機１００のプログラミングのために、データ受信機、記憶装置、及び／または送信装置と交換され得る。更なる実施例において、遠隔測定特性監視送信機１００は、センサセット１０とＰＣ、ラップトップ、通信局（Communication-station）、データ処理装置等との間のデータ伝送のために、中継器またはシャトル（shuttle）として動作するＲＦプログラマに信号を送信する。遠隔測定特性監視送信機１００のまた更なる実施例は、プログラミングもしくはデータ読み出し装置への直接的な（例えば、配線される）接続のための入力ポートを備えると共に、使用し得る。
【００１８】
遠隔測定特性監視送信機１００は、経皮的センサセット１０からブドウ糖データ等のような特性情報を取得すると共に、それを、無線テレメトリ（wireless telemetry：無線遠隔測定法）によって、受信されたブドウ糖測定値を表示して記録する特性監視装置２００に送信する。詳細データ分析のために、記録されたデータは、特性監視装置２００からパーソナルコンピュータ、ラップトップ等に対してダウンロードされ得る。更なる実施例において、遠隔測定特性監視システム１は、病院環境等において使用され得る。遠隔測定特性監視送信機１００、及び特性監視装置２００は、更に、共通データネットワーク及び遠隔測定システムを通して他の患者データを結合するために、他の医療用具と結合され得る。
【００１９】
図１は、軟性センサ１２（図２を参照）の動く部分等の、ユーザの体の選択された場所における皮下の配置のために提供される皮下センサセット１０の透視図である。センサセット１０の皮下の部分、もしくは経皮的な部分は、空洞の穴のある挿入針１４及びカニューレ（cannula）１６を含む。針１４は、皮下の挿入場所における、カニューレ１６の迅速で容易な皮下の配置を容易にするために使用される。カニューレ１６の内部は、カニューレ１６において形成される窓２２を通して１つ以上のセンサ電極２０をユーザの体液にさらすための、センサ１２の感知部分１８である。本発明の実施例において、１つ以上のセンサ電極２０は、対極、作用極、及び参照極を備え得る。例えば、図６Ａを参照すること。挿入した後で、挿入針１４は、感知部分１８及びセンサ電極２０を備えたカニューレ１６を、選択された挿入場所における適当な位置に残すように回収される。
【００２０】
好ましい実施例において、皮下のセンサセット１０は、ユーザの状態を代表する特定の血液パラメータを監視するために使用されるタイプの軟性薄膜電気化学センサ１２の正確な配置を容易にする。このように、センサ１２は、体におけるブドウ糖レベルを監視し得ると共に、糖尿病患者へのインスリンの投与を制御するために、米国特許番号第4,562,751号明細書、第4,678,408号明細書、第4,685,903号明細書、または第4,573,994号明細書において説明されるように、外付けタイプもしくは埋め込み可能なタイプの、自動化もしくは半自動化された投薬治療薬物注入ポンプ（medication infusion pump）と連結して使用され得る。
【００２１】
軟性電気化学センサ１２の好ましい実施例は、ポリイミドフィルムまたはシートのような選択された絶縁用の材料の層と皮膜との間に埋め込まれるか、もしくは閉じこめられた細長い薄膜導体を含むように、薄膜マスク技術に従って構成される。感知部分１８の末口（tip end）のセンサ電極２０は、センサ１２の感知部分１８（または、動く部分）が挿入場所における皮下に配置されるとき、患者の血液または他の体液との直接的な接触のために、絶縁用の層の内の１つを通して露出される。感知部分１８は、導電性の導体パッド等において終結すると共に、絶縁用の層の内の１つを通して同様に露出される接続部分２４に結合される。代替実施例において、化学薬品ベースのセンサ、及び光学ベースのセンサ等のような、他のタイプの埋め込み可能なセンサが使用され得る。
【００２２】
当該技術において知られているように、接続部分２４及び導体パッドは、一般的に、センサ電極２０から得られた信号に応答して、ユーザの状態を監視するのに適当な監視装置２００に対する直接的な配線された電気的接続に適している。この一般的なタイプの軟性薄膜センサの更なる説明は、参照によってここに組み込まれると共に“METHOD OF FABRICATING THIN FILM SENSORS”と表題を付けられた米国特許番号第5,391,250号明細書において発見され得る。接続部分２４は、同様に参照によってここに組み込まれると共に“FLEX CIRCUIT CONNECTOR”と表題を付けられた米国特許番号第5,482,473号明細書において示されると共に説明されるように、コネクタブロック２８（等）によって、都合よく監視装置２００または特性監視装置送信機１００に電気的に接続され得る。従って、本発明の実施例に従って、皮下センサセット１０は、配線接続（有線）特性監視システムもしくは無線接続特性監視システムのいずれとも連動するように、構成されるか、または形成され得る。
【００２３】
センサ電極２０は、様々な感知アプリケーションにおいて使用され得ると共に、様々な方法で構成され得る。例えば、センサ電極２０は、生体分子が触媒として使われる生理学的なパラメータ感知アプリケーションに使用され得る。従って、センサ電極２０は、センサ電極２０との反応に触媒作用を及ぼすブドウ糖オキシダーゼ酵素を有するブドウ糖及び酸素センサにおいて使用され得る。センサ電極２０は、生体分子または他の触媒と共に、人間の体の中の血管もしくは非血管の環境に配置され得る。例えば、センサ電極２０及び生体分子は、静脈に配置されて血流にさらされ得るか、または、それらは、人間の体の皮下の領域もしくは腹膜の領域に配置され得る。
【００２４】
センサ１２の近位部分は、ユーザの皮膚上の配置に適している取付基部３０に取り付けられる。図に示されるように、取付基部３０は、センサセット１０を使用する準備が整うまで、感圧接着剤層３２をカバーして保護するために通常供給される剥離紙片３４を備えた、適当な感圧接着剤層３２で覆われる裏面を有するパッドである。図１及び図２に示されるように、取付基部３０は、上層３６と下層３８との間に挟まれる軟性センサ１２の接続部分２４を有する上層３６と下層３８とを含む。接続部分２４は、下層３８において形成される穴４０を通して下方に伸ばすように角度を付けて折り曲げられてセンサ１２の可動感知部分１８に結合される、前方部分を有している。好ましい実施例において、感圧接着剤層３２は、感染症の可能性を減少させるために、抗細菌性物質を含むが、しかしながら、代替実施例は、抗細菌性物質を割愛し得る。例証された実施例において、取付基部は、一般的に矩形であるが、しかし代替実施例は、円形、楕円形、砂時計形、蝶形、不整形等のような他の形であり得る。
【００２５】
挿入針１４は、上側ベース層３６において形成される針ポート４２を通し、更に下側ベース層３８の下側の穴４０を通したスライド取り付け収容（slide-fit reception）に適している。図に示されるように、挿入針１４は、とがらせた先端４４と、針１４の下側における先端４４から、少なくとも下側ベース層３８の穴４０の中の位置まで、縦方向に伸びる開放スロット４６とを有している。取付基部３０の上で、挿入針１４は、十分な丸い切断面形状を備え得ると共に、針１４の後端部でふさがれ得る。針１４及びセンサセット１０の更なる説明は、参照によってここに組み込まれる米国特許番号第5,586,553号明細書、及び米国特許番号第5,954,643号明細書において発見される。
【００２６】
カニューレ１６は、図３及び図４において最もよく示されていると共に、取付基部３０から下方に伸びる挿入針１４の内部に適合するように、部分的に円断面を有する第１の部分４８を含む。代替実施例において、第１の部分４８は、中空コア（hollow core）よりむしろ、固体コア（solid core）によって形成され得る。好ましい実施例において、カニューレ１６は、ポリテトラフルオロエチレン、シリコーン等のような適当な医療グレードのプラスチックまたはエラストマから構成される。同様にカニューレ１６は、センサ１２の感知部分１８を、受け取って、保護して、案内可能に支持するために、第２の部分５２においてオープンルーメン（open lumen：開内腔）５０を定義する。カニューレ１６は、取付基部３０の下層３８において形成される穴４０に適合された一方の端部を有すると共に、カニューレ１６は、適当な接着剤、超音波溶接、スナップ方式、または他の選ばれた取付け方法によって取付基部３０に固定される。取付基部３０から、カニューレ１６は、挿入針１４の中にネストされた第１の部分４８によって、下方に角度を付けて伸びると共に、針の先端４４の前で打ち切られる。センサ１２が皮下に配置されるとき、ユーザの体液への直接的な電極露出を可能にするために、少なくとも１つの窓２２が、一般的にセンサ電極２０に沿って、埋め込まれた端部５４の近くのルーメン５０に形成される。代りに、多孔性を備えた皮膜がこのエリアをカバーし得ると共に、多孔性は皮膜を通したブドウ糖の急速な拡散を制御する。
【００２７】
図１及び図２に示されるように、遠隔測定特性監視送信機１００は、センサセット１０のコネクタ部分２４のコネクタブロック２８に対して電気的に連結されるコネクタ１０４を通して、ケーブル１０２によって、センサセット１０と連結される。代替実施例において、ケーブル１０２は省略され得ると共に、遠隔測定特性監視送信機１００は、センサセット１０のコネクタ部分２４への直接的な接続のために、適切なコネクタ（図示せず）を備え得るか、または、センサセット１０は、皮下センサセット１０の上に遠隔測定特性監視送信機を配置することを容易にするように、例えばセンサセット１０上端のような異なる場所に配置されるコネクタ部分２４を有するように変更され得る。更にもう一つの実施例において、遠隔測定特性監視送信機１００は、１つのユニットとしてセンサセット１０（または、センサ１２）と結合され得る。更なる実施例において、遠隔測定特性監視送信機１００は、ケーブル１０２及びコネクタ１０４を割愛し得ると共に、その代りに、埋め込まれたセンサに信号を送信すること、及び埋め込まれたセンサから信号を受信することのいずれにも可視周波数及び／またはＩＲ周波数（infrared周波数）を使用して、埋め込まれたセンサに問い合わせを行うために、皮下の（subcutaneous）組織、皮膚の組織、皮下の（subdermal）組織、腹腔内の組織、及び腹膜の組織において、埋め込まれたセンサと光学的に連結される。更にもう一つの代替実施例において、遠隔測定特性監視送信機１００とセンサセット１０とは、無線で通信し得る。
【００２８】
遠隔測定特性監視送信機１００は、プリント回路基板１０８、バッテリ１１０、アンテナ１１２、及びコネクタ１０４を有するケーブル１０２を支持する筐体１０６を備える。好ましい実施例において、ハウジング１０６は、水、洗浄剤、アルコール等に浸す（もしくは掃除する）ことを可能にするように、防水（または耐水）シールを形成するために超音波溶接によって封印された、上側ケース１１４と下側ケース１１６とから形成される。好ましい実施例において、上側ケース１１４と下側ケース１１６は、医療グレードのプラスチックから形成される。しかしながら、代替実施例において、上側ケース１１４と下側ケース１１６は、スナップ方式、シール用リング方式、ＲＴＶ（シリコーンシール剤）方式、そして接着剤方式等のような他の方法によって接続され得るか、または、金属、合成物、セラミックス等のような他の材料から形成され得る。他の実施例において、個別のケースが削除され得ると共に、組立品は、単に、電子機器と互換性を有し適度に耐湿性がある、エポキシ樹脂か、または他の鋳造できる材料に詰められる。図に示されるように、下側ケース１１６は、遠隔測定特性監視送信機１００のセンサセット１０の使用準備が整うまで、感圧性接着材層１１８ををカバーして保護するために通常供給される剥離紙片１２０を備えた、適当な感圧性接着材層１１８で覆われる裏面を有し得る。
【００２９】
遠隔測定特性監視送信機１００は、センサインタフェース（ケーブル１０２に接続する）、処理用電子機器、及びデータフォーマット用電子機器を備え得る。本発明の実施例において、センサインタフェース、処理用電子機器、及びデータフォーマット用電子機器は、個別の半導体チップとして形成され得る。しかしながら、代替実施例は、様々な半導体チップを、単一または複数のカスタマイズされた半導体チップに結合し得る。
【００３０】
好ましい実施例において、遠隔測定特性監視送信機１００は、ケーブル１０２及びケーブルコネクタ１０４を通して、センサセット１０に電力を供給する。電力は、センサセット１０を監視して、動かすために使用される。同様に、電力接続は、それが最初に皮膚の下に配置されたときに、センサ１２の初期化を加速するために使用される。初期化処理の使用は、数時間から１時間以下まで、センサ１２の安定化時間を減少させ得る。
【００３１】
安定化処理の完了時、測定値が、センサセット１０及び遠隔測定特性監視送信機１００から、特性監視装置２００に送信され得ると共に、その場合に、ユーザは、特性監視装置２００に、（例えば、指先穿刺を実行することによって）較正用のブドウ糖測定値を入力することになる。代替実施例において、ブドウ糖の既知の値を含む流体が、センサセット１０の周辺の場所に注入され得ると共に、その場合に、測定値が特性監視装置２００に送信され、そして、ユーザは、既知の濃度値を入力しボタン（図示せず）を押すか、もしくは、他の場合は、既知の値を用いて較正するように特性監視装置に指示する。較正処理の間、遠隔測定特性監視送信機１００は、センサセット１０がまだ接続されているかどうかを判定するためにチェックする。センサセット１０がもはや接続されていないならば、遠隔測定特性監視送信機１００は、安定化処理を中断すると共に、アラームを鳴らすことになる（か、またはアラームを鳴らすように特性監視装置２００に信号を送信する）。
【００３２】
特性監視装置２００は、遠隔測定特性監視送信機１００との通信のために、遠隔測定受信機、遠隔測定復号器（ＴＤ：Telemetry Decoder）、そしてホストマイクロコントローラ（ホスト）−−図示せず−−を備える。ＴＤは、送信機装置から受信された遠隔測定信号を復号すると共に、データ処理、データ保存、ユーザインタフェース等のためのマイクロプロセッサであり得るホストに復号された信号を送信するために使用される。遠隔測定受信機は、遠隔測定特性監視送信機から特性データ（例えば、ブドウ糖データ）を受信すると共に、それを、復号及びフォーマットするためにＴＤに渡す。ＴＤによるデータの完全な受信の後で、データは、処理のためにホストに転送されると共に、ホストでは、特性データ(例えば、ブドウ糖データ)の測定から、対応する特性レベル（例えば、ブドウ糖レベル）を判定するために、ユーザが入力した特性測定値（例えば、指先穿刺による血糖値）に基づく情報の較正が実行される。同様に、ホストは、特性データの履歴の記憶装置を提供すると共に、通信局、無線接続、モデム等を介して、パーソナルコンピュータ、ラップトップ等へ、データをダウンロードすることができる。例えば、ある実施例において、対極電圧は、遠隔測定特性監視送信機１００からのメッセージに含まれると共に、診断信号として使用される。未加工の電流の信号値は、一般的に、“０．０［ナノアンペア］”から“９９．９［ナノアンペア］”までの範囲のセンサ電極の電流を表す“０”から“９９９”までの範囲で変動すると共に、“４０［ｍｇ／ｄｌ］”から“４００［ｍｇ／ｄｌ］”までの範囲のブドウ糖値のような特性値に変換される。しかしながら、代替実施例において、更に大きな範囲、もしくは更に小さな範囲が使用され得る。それらの値は、その場合に、特性監視装置２００上に表示されるか、もしくは後の呼び出しのために、データメモリに格納される。
【００３３】
本発明の更なる実施例において、特性監視装置２００は、異なる装置と交換され得る。例えば、一実施例において、遠隔測定特性監視送信機１００は、同様に、プログラムすると共に、薬物注入ポンプ等からデータを獲得するために使用されるＲＦプログラマ（図示せず）と通信する。もし遠隔測定特性監視送信機１００が遠隔プログラミング、較正、またはデータ受信のための受信機を含む場合、ＲＦプログラマは、更に、遠隔測定特性監視送信機１００を更新すると共に、プログラムするために使用される。ＲＦプログラマは、センサ１２から獲得されたデータを格納するために使用されると共に、その場合に、分析のために、それを薬物注入ポンプ、特性監視装置、コンピュータ等のいずれかに提供する。更なる実施例において、遠隔測定特性監視送信機１００は、閉ループシステムの一部として、データを薬物注入ポンプ等のような薬物投与装置に送信し得る。これは、薬物投与装置が、センサ結果を薬物投与データと比較すると共に、適切であるとき、または薬物投与計画に対する訂正を提案するときのどちらでも、警報を発することを可能にする。好ましい実施例において、遠隔測定特性監視送信機１００は、追加のセンサデータの更新または要求を受信するための送信器を含むであろう。１つのタイプのＲＦプログラマの例は、参照によってここに組み込まれた米国特許番号第6,554,798号明細書において発見され得る。
【００３４】
使用中に、一度センサ及び送信機が適切に配置されると、ユーザは、遠隔測定特性監視送信機１００の識別を特性監視装置にプログラムする（か、または特性監視装置が学習する）と共に、遠隔測定特性監視送信機１００の適切な操作及び較正を確認する。特性監視装置２００及び遠隔測定特性監視送信機１００は、その次に、特性レベルを判定するために、センサデータを送信して、受信するように動作する。従って、一度ユーザが遠隔測定特性監視送信機１００をセンサセット１０に取り付けると（または、他の場合にはそれらの間の通信を開始すると）、センサ１２は、自動的に初期化されると共に、測定値が、他の情報と共に、特性監視装置２００へ定期的に送信される。
【００３５】
一度センサ１２が初期化されたならば、センサ１２及び特性監視システムの全体が較正された状態を維持するということが保証されていなければならない。これまで、この目標は、その場合に定期的に獲得されたブドウ糖監視データと相互に関連付けられる基準ブドウ糖値を獲得するために、血糖測定器及び複数の血液検査が使用される技術によって達成された。そのような技術の例は、それらの全てが参照によってここに組み込まれた、同一出願人による米国特許出願公開番号第2005/0027177号明細書、米国特許番号第6,424,847号明細書、及び米国特許番号第6,895,263号明細書において発見され得る。このように、現在の技術水準によれば、ユーザは、特性監視システムが使用される間、１日に平均２〜４回、指先穿刺による血糖測定器の測定値を使用することにより、外部からセンサを較正することを要求される。上述のように、そのような技術と関連付けられた様々な欠点がある。
【００３６】
これらの欠点を解決するために、ここで説明された種類のセンサにおいて、作用極と参照極との間で増加する傾向にある追加の抵抗の増加の直接的な結果として、センサ感度が減少する可能性があるということが発見された。言い換えると、感度におけるこのドリフトは、センサ安定性に関して、更に頻繁なセンサの較正を必要とするという副作用を有している。従って、所定のセンサによって分析される電気化学反応における電圧を更に正確に制御して測定するために、そして、それにより外部からの較正の必要性及び頻度を減少させるために、電極の周辺において抵抗を横断して存在するであろうあらゆる不必要な電位を取り除く（すなわち、明らかにする）ことが重要である。一度そのような不必要な電位が明らかにされれば、センサは、リアルタイムに、そしてユーザによる頻繁な外部からの較正の必要性はほとんどなしで、更に正確に較正され得る。
【００３７】
従って、本発明の実施例において、センサ較正の第１のレベルは、標準のポテンシオスタット（定電位電解装置）のハードウェアによって実行され得る。図５に示されるように、そのようなポテンシオスタット３００は、２つの入力：“Ｖｓｅｔ”及び“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”を有するように電気回路で接続されているオペアンプ（op amp）３１０を備え得る。図に示されるように、“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”は、参照極と作用極との間の電圧の測定値である。一方、“Ｖｓｅｔ”は、作用極と参照極とを横断する最適に所望された電圧である。作用極と参照極との間の電圧は、電流を対極に供給することによって制御される。従って、不必要な抵抗が作用極と参照極との間の電位（すなわち、図５の“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”）を“Ｖｓｅｔ”から逸脱させる場合に、対極へ供給される電流は、電位が設定電位に戻るように調整され、それによりセンサを再較正する。
【００３８】
しかしながら、図５のフィードバックシステムは、作用極と参照極との間で追加の抵抗が増加することを解決するが、それは、あらゆるそのような追加の抵抗を横断する電位（すなわち、ＩＲ）ドロップを更に直接的に明らかにすることとは対照的に、様々な電極の電圧を測定することによって間接的にそうする。更に、作用極と参照極との間の本来の電圧（すなわち、開回路電圧）は、明らかにされない。つまり、図５において描写されたシステムは、最適ではなく、それ自体が、ユーザによる外部からの入力を含む多くの再較正が頻繁に実行されることを必要とし得る較正処理を可能にさせる。
【００３９】
従って、本発明の好ましい実施例において、センサのリアルタイムの自己較正は、電流の遮断を伴うＩＲ補償手法を使用することによって実行される。この点に関して、図６Ａは、本発明の実施例による自己較正方法を実行するための電気回路、コンポーネント、モジュール等含むセンサ自己較正モジュールを示す。図に示されるように、自己較正モジュールは、オペアンプ３１０を有するポテンシオスタット３００を備える。オペアンプ３１０は、２つの入力：“Ｖａｃｔｕａｌ”と“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”を有するように接続されている。図に示されるように、“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”は、作用極３２０ｃと参照極３２０ｂとの間の電圧の測定された値である。オペアンプ３１０の出力は、電流遮断スイッチ３１５を介して対極３２０ａに電気的に接続されている。
【００４０】
回路の電流が遮断される場合に、“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”に関する電圧が獲得されるノード“Ｖ”における電圧が、不必要な抵抗を横断する電圧量によって、すなわちＩＲドロップに等しい量によって、即座に低下するということが知られている。従って、ＩＲドロップの大きさは、回路がまだ閉じられている間の“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”の値を獲得すると共に、電流遮断スイッチ３１５が開かれるときに（すなわち、ｔ＝０）、時間通りに正確に“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”の値を獲得し、そして前者から後者を減じることによって測定され得る。しかしながら、実際問題として、一度スイッチ３１５が開かれれば、“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”は、ＩＲドロップの大きさに等しい量によって低下するのに、マイクロセカンドの等級の時間を要する。従って、現在の科学技術上の制限を与えられて、たとえ不可能ではないとしても、時刻“ｔ＝０”を正確に示すと共に、時刻“ｔ＝０”において“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”の単一の値を測定することは、多くの場合困難である。
【００４１】
上記の内容を考慮して、本発明の実施例は、時刻“ｔ＝０”で“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”の値を獲得するために、代替方法を利用する。図７のフローチャートを参照すると、本発明の一実施例に基づいたリアルタイム自己較正方法は、電流遮断スイッチ３１５が閉じられている間の“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”に関するサンプル測定値を獲得することを伴うステップ３８０で開始される。その場合に、ステップ３８２において、スイッチ３１５がまだ閉じた状態で、複数のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を有するアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）モジュール３３０が“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”に関する多数の測定値を獲得するために使用される、サンプリングサブルーチンが開始される。好ましい実施例において、“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”のサンプル値は、約１［ＭＨｚサンプリングレートにおける前記ＡＤＣによって獲得される。
【００４２】
サンプリングサブルーチンが開始された後で、スイッチ３１５は開かれる（ステップ３８４）。しかしながら、スイッチ３１５が開かれた後で、しばらくの間“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”のサンプリングが続く（ステップ３８６）。この方法で、スイッチ３１５が開かれる前に開始し、スイッチ３１５が開かれた後で終了する所定時間期間の間に、“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”に関する多数の連続する測定値が獲得される。好ましい実施例において、所定時間期間は、約１００［μｓｅｃ］であり得ると共に、連続するＡＤＣ測定値の間の時間遅延は、約１［μｓｅｃ］であり得る。更に、好ましい実施例において、“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”に関する多数の測定値は、“−１．０［Ｖ］≦Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ≦＋１．０［Ｖ］”の範囲で獲得され得る。
【００４３】
図６Ｂは、実例となる目的のために、どのように多数の“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”のサンプル値が、高周波（すなわち、［ＭＨｚ］の範囲）のサンプリングによって獲得され得るかの例を示す。図に示されるように、複数のＡＤＣ３３０ａ〜ＡＤＣ３３０ｎは、各ＡＤＣが“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”のそれぞれのサンプル値を連続して受信するように、回路内で接続されている。従って、サンプリングサブルーチンが始まるとき、異なる（後に続く）ＡＤＣによって、それぞれの“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”のサンプル値の各１つが受信されるまで、例えば一例として、ＡＤＣ１が第１のサンプル値を受信し、続くＡＤＣ２が第２のサンプル値を受信し、続くＡＤＣ３が第３のサンプル値を受信し得る。一度サブルーチンが終了したならば、マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）３３８は、特定のＡＤＣによって獲得されたサンプル値を要求するように、ラインデコーダ３３５を通じて信号を送信する。従って、例えば一例として、“ａ０−ａ０”の値を有する信号は、それが獲得したサンプル値をＭＰＵ３３８に送信するべきであるとＡＤＣ１に通知し、一方、“ａ０−ａ１”の値を有する信号は、サンプル値をＭＰＵ３３８に送信するようにＡＤＣ２に通知するであろう。図６Ｂにおける線“Ａ”によって示されたように、一回に、１つのＡＤＣだけが、そのサンプル値をＭＰＵ３３８に送信し得ることに留意すべきである。
【００４４】
一度連続するＡＤＣ測定値がＭＰＵ３３８によって（順次に）処理されたならば、処理されたデータは、“ｔ＝０”で獲得された“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”のサンプル値を見つけるために検索される（ステップ３８８）。この情報によって、ＩＲ計算モジュール３４０は、その場合にＩＲドロップの大きさを計算し得る。しかしながら、後者（ＩＲドロップの大きさ）は、主に、それを通して最重要性の別の変数の大きさ、すなわち、図６Ａにおける“Ｖｉｍｐｏｒｔａｎｔ”が決定される中間伝達手段として機能する。図６Ａから判読され得るように、“Ｖｉｍｐｏｒｔａｎｔ”は、電気化学反応点を横断して存在する電圧を表している。すなわち、セルにおける追加の、または不必要な抵抗に関する上述の考察から見ると、“Ｖｉｍｐｏｒｔａｎｔ”は、作用極３２０ｃにおける電気化学反応を促進する“過電圧（overpotential）”（すなわち、不必要な抵抗によって消費されない有効な量の電位）である。従って、“Ｖｉｍｐｏｒｔａｎｔ”は、以下の“数式１”において表された関係によって獲得され得る。
【００４５】
【数１】
2009521999.tif 000003
【００４６】
ここで、“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄｔ＝０”は電流遮断時刻“ｔ＝０”における“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”の値、そして“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”は、ステップ３８０で獲得されたサンプル値である。従って、図７におけるステップ３９０で、“Ｖｉｍｐｏｒｔａｎｔ”の値は、“ｔ＝０”においてＡＤＣによって獲得された“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”の値に等しくなるように設定される。
【００４７】
知られているように、図６Ａの構成図は、ＩＲ補償技術を実行するための本発明の実施例に従って（そして、例えば図１及び図２で示されたタイプのセンサと共に）、センサ較正モジュールを動かす回路構成、コンポーネント、及びモジュールを示している。図６Ａに示されるセンサ較正モジュールにおいて、ポテンシオスタット３００は、本質的に、“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”が“Ｖａｃｔｕａｌ”に実質的に等しいということを保証するように機能する第１の制御装置（またはサブモジュール）として動作すると共に、ここで“Ｖａｃｔｕａｌ”は比較器オペアンプ３１０の第２の入力である。
【００４８】
しかしながら、センサ較正モジュールは、同様に、“Ｖｉｍｐｏｒｔａｎｔ”が“Ｖｓｅｔ”に実質的に等しいことを保証するように機能する第２の制御装置（または、サブモジュール）を備え得る。図６Ａにおいて、“Ｖｓｅｔ”は、作用極３２０ｃと参照極３２０ｂとの間の最適に所望された電圧であると共に、図６Ａにおけるノード“Ａ”において取得された電流の測定値の値に基づいて予め定められ得る（更に図７におけるステップ３９６を参照）。実例となる目的のための図６Ａで示された構成において、第２の制御装置は、比例−積分−微分（ＰＩＤ：proportional-integral-derivative）制御装置３５０である。従って、この構成において、回路のＩＲ保証部分は、“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”が“Ｖａｃｔｕａｌ”に等しくなることを保証するように、それにより“Ｖｉｍｐｏｒｔａｎｔ”が“Ｖｓｅｔ”と等しくならざるを得ないＰＩＤ制御ループを備える。これをするために、ステップ３９２において、“Ｖａｃｔｕａｌ”は、以下の“数式２”に基づいて計算される。
【００４９】
【数２】
2009521999.tif 000004
【００５０】
ここで、“ｅ”は“Ｖｓｅｔ”と“Ｖｉｍｐｏｒｔａｎｔ”との間の差異であり、“ｔ”は時刻であり、“Ｋｐ”は比例利得であり、“Ｋｄ”は微分利得であり、そして“Ｋｉ”は積分利得である。ＰＩＤ制御アルゴリズムが、例えば第２の制御装置の中のマイクロプロセッサ上で実行されるように、ＰＩＤ制御装置がソフトウェアにおいてデジタルで実行され得るということが注目される。特定のセンサタイプ及び関連の回路構成に応じて、制御アルゴリズムは、更に、センサ較正モジュールの中のＭＰＵ３３８または他のコンピュータ／プロセッサ上で実行され得る。更に、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）モジュール３６０が、出力されたデジタル信号をオペアンプ３１０に対するアナログ入力信号に変換するために使用され得るということが注目される。
【００５１】
一度“Ｖａｃｔｕａｌ”が計算されたならば、電流遮断スイッチ３１５は、閉じられる（ステップ３９４）と共に、センサは、特性監視システムによって監視されつつあるユーザ特性のサンプル値を獲得するために使用される。図７において、実例の目的のために、興味のあるユーザ特性として、血糖（ＢＧ）が示される。従って、一度スイッチ３１５が閉じられたならば、ステップ３９６において、ポイント“Ａ”における電流の測定が実行されると共に、（例えば、特定のユーザに関する電流の測定値を較正するために、一回の指先穿刺を使用することによって、）血糖値に変換される。
【００５２】
その場合に、アルゴリズムは、ループバック（loop buck）する（一巡して元に戻る）と共に、センサ較正モジュールのタイマをリセットする（ステップ３９８）。この場合も先と同様に、ユーザにおける血糖値を監視する実例に関して、連続するＢＧサンプル値の間の典型的な遅延時間は、約５分であり得る。好ましい実施例において、少なくともＢＧサンプル値の獲得速度の頻度で、ＢＧサンプル値が取得される直前に較正されるセンサを有することは、従って望ましい。従って、一実施例において、一度タイマがリセットされたならば、センサの前の較正以来５分が経過したかどうかに関する判定が、ステップ３９９において実行される。もし５分が経過したならば、その場合に、ステップ３９６が実行されるとき、以前にユーザのＢＧレベルとセンサの測定値との間の相関が確立されたので、別の指先穿刺の必要性がないということを除いて、上述の処理が繰り返される。一方、もし直前の較正以来５分が経過していないとステップ３９９で判定されるならば、アルゴリズムは、ループバック（一巡して元に戻る）すると共に、そして、経過時間が５分に等しくなるまで再試行する。
【００５３】
上述のように、“Ｖｉｍｐｏｒｔａｎｔ”は、作用極３２０ｃにおける電気化学反応を促進するために利用可能である“過電圧”を表している。従って、更に正確な“Ｖｉｍｐｏｒｔａｎｔ”の測定、更に正確で効果的なセンサ較正処理が上記で説明された。この点に関して、それらが異なる材料で作られるので、作用極及び参照極は、それらの間に本来の電圧を有しているということが知られている。従って、“Ｖｉｍｐｏｒｔａｎｔ”の更に正確な判定は、この本来の電圧を明らかにしようと試みるであろう。
【００５４】
図８は、本発明の更に好ましい実施例による自己較正処理を描写するフローチャートを示す。図に示されるように、処理は、図７を参照して説明されたステップと同じステップ３８０、ステップ３８２、ステップ３８４、ステップ３８６、及びステップ３８８を有する。しかしながら、この代替実施例では、“ｔ＝０”における“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”の値を判定することに加えて、上述の本来の電圧が更に測定される。本来の電圧は、同様に、その大きさが、作用極３２０ｃと参照極３２０ｂとの間の電圧がその定常状態、すなわち開回路の値に安定するのに十分に長く（例えば１［ｍｓｅｃ］未満）スイッチ３１５を開いた状態で維持することによって獲得されるので、開回路電圧（Ｖｏｃ）と呼ばれる。ここで、“Ｖｏｃ”が測定される（ステップ３８９）と共に、“Ｖｉｍｐｏｒｔａｎｔ”は、以下の“数式３”に従って計算される。
【００５５】
【数３】
2009521999.tif 000005
【００５６】
ここで、“数式１”と同様に、“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄｔ＝０”は電流遮断時刻“ｔ＝０”における“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”の値、そして“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”は、ステップ３８０で獲得されたサンプル値である。“数式１”が追加の項“Ｖｏｃ”によってのみ“数式３”と異なるということが注目される。一度“Ｖｉｍｐｏｒｔａｎｔ”が計算された（ステップ３９０ａ）ならば、“Ｖａｃｔｕａｌ”は、“数式２”に従って計算され（ステップ３９２）、ここで、“Ｖｓｅｔ”は、セルにおける最適に所望された“過電圧”として定義される。“Ｖａｃｔｕａｌ”に関する値を取得すると、リアルタイムベースでセンサを較正するために、図７と同じように、ステップ３９４、ステップ３９６、ステップ３９８、及びステップ３９９が続いて実行される。
【００５７】
図７及び図８で描写されたＩＲ補償のためのリアルタイムの自己較正技術は、“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄｔ＝０”の値を確定するために、（例えば、ＡＤＣモジュール３３０を通して）比較的高い一定のサンプリングレートが使用されることを必要とする。しかしながら、特定のアプリケーションにおいて、そのようなサンプリングレートは、達成不可能か、及び／または非実用的であり得る。そのようなものとして、本発明の代替実施例において、ＩＲドロップの大きさは、より低いサンプリングレートにおいて、後方への外挿法（backwards extrapolation）によって推定され得る。
【００５８】
より具体的には、この代替実施例において、“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”に関する非常に多数の測定値が、スイッチ３１５が開かれる前に開始し、スイッチ３１５が開かれた後で終了する時間期間の間に更に獲得される。その場合に、これらの測定は、時間に対してプロットされる。図９に示されるように、その電圧は、一般的に指数関数的に減衰する。しかしながら、スイッチが開かれた後の最初の約０．５［ミリセカンド］
【数４】
2009521999.tif 000006
は、減衰が線形として近似され得るという実験が示された。従って、減衰する勾配の推定は、（スイッチが開かれた時点に対する、）一般的にたった２個もしくは３個のサンプル点による時間をさかのぼる（backwards-in-time）外挿法を可能にさせる。
【００５９】
従って、一例として、図９は、サンプル値が、時刻
【数５】
2009521999.tif 000007
で獲得される実験の結果を例証すると共に、“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄｔ＝０”に関する近似値を獲得するために、時刻“ｔ＝０”に対する後方への外挿を行うための線型回帰が実行された。“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”対“時刻”のプロットに示されるように、“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”の指数関数的減衰は、おおよそ最初の０．５［ｍｓｅｃ］の間、線形として推定され得ると共に、回帰直線が生成され、時刻“ｔ＝０”の“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”に関する推定値が獲得され得る。
【００６０】
図１０は、図９の“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”対“時刻”のプロットの最初の０．５［ｍｓｅｃ］の拡大図を描写する。実験の目的のために、電流遮断スイッチ３１５が閉じられることによって、０．５２５［Ｖ］の“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”が観察された。そのスイッチが開かれたとき、“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”は、指数的に減衰する前に、０．５［Ｖ］に低下した。従って、０．０２５［Ｖ］のＩＲドロップを有する時刻“ｔ＝０”の“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄ”は、０．５［Ｖ］である。時間をさかのぼる外挿法を用いて、上述のように、０．０３５［Ｖ］のＩＲドロップを有する０．４９［Ｖ］の推定された“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄｔ＝０”の値に帰着する回帰直線がその場合に計算された。これは、特定のアプリケーションにより取るに足らないことを証明し得る、約２［％］の測定誤差に帰着した。もちろん、一度“Ｖｍｅａｓｕｒｅｄｔ＝０”に関する推定値が獲得されたならば、図７及び図８に示されるように、自己較正処理の残りが実行される。
【００６１】
本発明の更に他の代替実施例において、電流遮断スイッチ３１５は、全く必要であるとは限らない可能性がある。従って、そのような一実施例において、ＩＲドロップは、ＡＣ信号をセルに印加すると共に、効果を分析することによって、測定され得る。より具体的には、２つの抵抗が作用極と参照極との間に直列に存在するということが知られている。不必要な抵抗は、それを横断するＩＲドロップが観察されると共に、ファラデー抵抗（faradic/faradaic resistance）の電位は“Ｖｉｍｐｏｒｔａｎｔ”に等しい。ファラデー抵抗と並列に、不必要な抵抗を横断して存在しない静電容量がある。この構成に関して、作用極と参照極との間を通過した高周波信号は、電圧降下なしで上述の静電容量を通過し、静電容量は主に短絡として動作するであろう。一方、低周波信号が印加されるとき、その静電容量は、開回路として動作する。従って、ファラデーの静電容量が効果的に短絡である高周波において、不必要な抵抗は、印加電圧をセル電流によって割ったものに等しいであろう。既知の不必要な抵抗に関して、ＩＲドロップは、抵抗の大きさにセル電流を乗算することによって、後で計算され得る。
【００６２】
本発明の様々な代替実施例が必ずしも相互に排他的であるとは限らないと共に、２つ以上の自己較正処理が一緒に実行され得ることに注意すべきである。１つのアプローチが、もう一つの有効性を確かめるために使用され得るか、あるいは、第１及び第２のアプローチが、システムに冗長性を提供するために使用され得る。更に、例えば図７において描写された１つのアプローチは、制御目的のために（すなわち、センサのリアルタイム自己較正のために）使用され得ると共に、一方、例えば図８において描写された第２のアプローチは、診断の目的のために（すなわち、例えば過度のＩＲドロップがセンサの機能不全を示す、センサの状態をチェックするために）使用され得る。あるいは、その逆の場合もある。
【００６３】
更に、本発明の実施例は、特定の回路構成、及び／または電子部品、モジュール、サブ‐モジュール等に関連して説明された。しかしながら、様々な選択肢が使用され得ると共に、それら全てがここでは請求項によってカバーされることを意図している。例えば、図１及び図２を参照すると、本発明の実施例による自己較正特性監視システムにおいて、（あらゆるマイクロプロセッサ／制御装置、及び関連する電子装置を含む）センサ較正モジュールが、送信機装置１００の筐体１０６の中に含まれ得る。代りにセンサ較正モジュールは、センサ１２の筐体と同じ筐体の中に含まれ得る。更に、第３の実施例において、センサ較正モジュールは、データ受信装置２００の筐体と同じ筐体の中に含まれ得る。更に、センサ、送信機装置、及びデータ受信装置は、ケーブルを通じて、または無線のいずれかによって、相互に通信し得る。
【００６４】
同様に、ここで説明された本発明の様々な実施例において、電子回路は、作用極と参照極との間で電圧を測定して、制御するための演算増幅器を含んでいた。しかしながら、あらゆるコンパレータ回路、または差動増幅器が、オペアンプの代わりに使用され得る。具体的には、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等のような弱電流トランジスタが、これらの機能を実行するために利用され得る。
【００６５】
上の記述が本発明の特別な実施例を参照する一方、多くの変更がそれについての精神からはずれずに実行され得るということが理解され得る。添付の請求項は、本発明の真の範囲及び精神の中に入るであろう変更をカバーすることを意図している。
【００６６】
ここで開示された実施例は、従って、全ての点で実例となり、制限的ではないと考えられるべきであると共に、前述の説明よりむしろ添付された請求項によって示された本発明の範囲、及び請求項の等価の意味及び範囲の中に入る全ての変更は、従ってその中に包含されることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の特徴を具体化する皮下センサ挿入セット、遠隔測定特性監視送信機装置、及びデータ受信装置を例証する透視図である。
【図２】一般的に図１の線“２−２”上で取得された拡大された縦方向の垂直断面図である。
【図３】一般的に図２の囲まれた領域“３”に対応する拡大された断片化断面図である。
【図４】一般的に図２の線“４−４”上で取得された拡大された横断面図である。
【図５】本発明の実施例によるセンサ較正方法を実行する際に使用されるポテンシオスタットを示す図である。
【図６Ａ】本発明の実施例によるセンサ較正方法を実行するための回路構成、コンポーネント、及びモジュールを示す図である。
【図６Ｂ】本発明の実施例によるＡＤＣデータ取得モジュールの構成図である。
【図７】本発明の実施例によるセンサ較正方法を実行する際に実行されるステップのフローチャートである。
【図８】本発明の代替実施例によるセンサ較正方法を実行する際に実行されるステップのフローチャートである。
【図９】時を経て測定された電圧の指数関数的減衰を示すプロット図である。
【図１０】図９において示されたプロットの“−０．１［ｍｓｅｃ］≦ｔ≦＋０．６［ｍｓｅｃ］に対応する部分の拡大図である。
【符号の説明】
【００６８】
１    遠隔測定特性監視システム
１０    経皮的センサセット（皮下センサセット）
１２    軟性センサ（軟性電気化学センサ）
１４    挿入針
１６    カニューレ（cannula）
１８    感知部分
２０    センサ電極
２２    窓
２４    接続部分（コネクタ部分）
２８    コネクタブロック
３０    取付基部
３２    感圧接着剤層
３４    剥離紙片
３６    上層
３８    下層（下側ベース層）
４０    穴
４２    針ポート
４４    針の先端
４６    開放スロット
４８    第１の部分
５０    オープンルーメン（open lumen：開内腔）
５２    第２の部分
５４    埋め込まれた端部
１００    遠隔測定特性監視送信機装置
１０２    ケーブル
１０４    コネクタ
１０６    筐体
１０８    プリント回路基板
１１０    バッテリ
１１２    アンテナ
１１４    上側ケース
１１６    下側ケース
１１８    感圧性接着材層
１２０    剥離紙片
２００    特性監視装置
３００    ポテンシオスタット
３１０    オペアンプ（op amp）
３１５    電流遮断スイッチ
３２０ａ    対極
３２０ｂ    参照極
３２０ｃ    作用極
３３０    アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）モジュール
３３０ａ〜３３０ｎ    ＡＤＣ
３３５    ラインデコーダ
３３８    マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）
３４０    ＩＲ計算モジュール
３６０    デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）モジュール
【図１】
2009521999.tif 000012
【図２】
2009521999.tif 000013
【図３】
2009521999.tif 000014
【図４】
2009521999.tif 000015
【図５】
2009521999.tif 000016
【図６Ａ】
2009521999.tif 000017
【図６Ｂ】
2009521999.tif 000018
【図７】
2009521999.tif 000019
【図８】
2009521999.tif 000020
【図９】
2009521999.tif 000021
【図１０】
2009521999.tif 000022
【国際調査報告】
2009521999.tif 000023
2009521999.tif 000024
2009521999.tif 000025