(57)【要約】非血管センサ埋め込みのための、ならびに生理学的パラメータの量が不均一な身体の領域において生理学的パラメータを正確に測定するためのシステムおよび方法。インプラントユニットを身体のある領域に埋め込み、そのインプラントユニット領域の周囲に異物カプセルを形成させる。センサを、例えば腹膜空間、皮下組織、異物カプセルまたは身体の他の領域などの体腔内に導入してもよい。センサを配置するために身体の皮下領域にトンネルを形成してもよい。空間的に離した複数の感知素子を使用して生理学的パラメータの個々の量を検出してもよい。生理学的パラメータの全体的な量は、感知量に基づき決定される領域内の個々の感知量の統計学的測定値を計算することにより決定されてもよい。
2005525139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサの非血管埋め込みのための方法であって、
インプラントユニットを身体のある領域に埋め込む工程と；
前記インプラントユニットの領域の周囲に異物カプセルを形成させる工程と；および
前記センサを前記異物カプセル内に誘導する工程と；
を含むことを特徴とする、センサの非血管埋め込みのための方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、
前記インプラントユニットを埋め込む工程は、前記インプラントユニットに対し十分大きく身体のある領域を切開する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、
成長特徴を促進するために前記インプラントユニットの周囲にある材料を配置する工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法であって、
前記インプラントユニットは電子機器を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法であって、
前記インプラントユニットはポンプを含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法であって、
前記異物カプセルを形成させる工程は、成長特性を促進するために前記インプラントユニットの周囲に材料を挿入する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法であって、
前記センサを前記インプラントユニットに取り付ける工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法であって、
前記センサは、前記異物カプセルの形成前に、前記インプラントユニットに取り付けられることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項７記載の方法であって、
前記センサは、前記異物カプセルの形成後に、前記インプラントユニットに取り付けられることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法であって、
前記センサに対し十分大きく、身体のある領域を切開する工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法であって、
前記センサに対し十分大きな切開領域は、前記インプラントユニットに対し十分大きな身体の切開領域よりも小さいことを特徴とする方法。
【請求項１２】
センサの非血管埋め込みのための方法であって、
インプラントユニットを挿入するために十分大きく身体のある領域を切開する工程と；
センサを挿入するためにセンサ位置から離れた領域を切開する工程と；
前記センサを体腔に誘導する工程と；
前記センサを前記インプラントユニットに接続する工程と；および
前記インプラントユニットを前記身体に挿入する工程と；
を含むことを特徴とする、センサの非血管埋め込みのための方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法であって、
前記インプラントユニットを前記身体に挿入する工程は、前記インプラントユニットを挿入するために十分大きく身体のある領域を切開した際に形成されたポケットに前記インプラントユニット挿入する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１２記載の方法であって、
縫合糸を使用して前記センサを定位置に固定する工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
非血管インプラントシステムであって、
インプラントユニットと；
前記インプラントユニットから離され、該インプラントユニットと接続可能な、生理学的パラメータを検出するためのセンサであって、ヒト身体の非血管領域内に配置されるセンサと；
を備えることを特徴とする非血管インプラントシステム。
【請求項１６】
請求項１５記載のシステムであって、
前記インプラントユニットはポンプを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１５記載のシステムであって、
前記インプラントユニットは電子機器を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１５記載のシステムであって、
前記インプラントユニットはヒト身体に薬物を送達することを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１８記載のシステムであって、
前記薬物はインスリンであることを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項１５記載のシステムであって、
前記センサは生体分子を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２１】
請求項１５記載のシステムであって、
前記センサはリードを含むことを特徴とするシステム。
【請求項２２】
請求項１５記載のシステムであって、
前記センサは感知素子を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２３】
請求項２２記載のシステムであって、
前記感知素子は生体分子であることを特徴とするシステム。
【請求項２４】
請求項２３記載のシステムであって、
前記生体分子はグルコースオキシダーゼ酵素であることを特徴とするシステム。
【請求項２５】
請求項１５記載のシステムであって、
前記生理学的パラメータは酸素であることを特徴とするシステム。
【請求項２６】
請求項１５記載のシステムであって、
前記生理学的パラメータはグルコースであることを特徴とするシステム。
【請求項２７】
請求項１５記載のシステムであって、
前記ヒト身体の前記非血管領域は、腹膜であることを特徴とするシステム。
【請求項２８】
請求項１５記載のシステムであって、
前記ヒト身体の前記非血管領域は、皮下組織であることを特徴とするシステム。
【請求項２９】
センサの非血管埋め込みのための方法であって、
インプラントユニットを挿入するために十分大きく身体のある領域を切開する工程と；
皮下組織にトンネルを形成する工程と；
前記トンネルを通して前記センサを誘導する工程と；
前記センサを前記インプラントユニットに接続する工程と；
前記インプラントユニットを前記身体に挿入する工程と；
を含むことを特徴とする、センサの非血管埋め込みのための方法。
【請求項３０】
請求項２９記載の方法であって、
前記トンネルは鈍器を用いて形成されることを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２９記載の方法であって、
前記鈍器は前記皮下組織に対し最小の外傷を引き起こすことを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項２９記載の方法であって、
前記鈍器はトロカールであることを特徴とする方法。
【請求項３３】
生理学的パラメータを空間的に感知するための方法であって、
身体のある領域に、生理学的パラメータを検出するための空間的に離された複数の感知素子を埋め込み、そのため各々の感知素子は前記領域内の前記生理学的パラメータの個々の量を感知する工程と；
前記空間的に離された複数の感知素子の各々から、前記生理学的パラメータの各感知量をそれぞれ表すシグナルを発生させる工程と；および
前記複数の感知素子から発生したシグナルから個々の感知量の統計学的測定値を計算することにより、前記領域内の前記生理学的パラメータの全体的な量を決定する工程と；
を含むことを特徴とする、生理学的パラメータを空間的に感知するための方法。
【請求項３４】
請求項３３記載の方法であって、
前記統計学的測定値は、前記個々の感知量の最大量、前記個々の感知量の平均量、前記個々の感知量のメジアン、前記個々の感知量の相加平均、および前記個々の感知量の加重算術平均のうちの少なくとも１つであることを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３３記載の方法であって、
前記統計学的測定値は、複数の感知素子から発生したシグナルと関連する値を使用する少なくとも１つのアルゴリズムを使用して計算されることを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３３記載の方法であって、
前記感知素子は、前記領域内の前記生理学的パラメータの個々の量を実質的に同時に感知することを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項３３記載の方法であって、
前記空間的に離された複数の感知素子を提供する工程は、感知素子の一次元アレイを提供する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項３８】
請求項３３記載の方法であって、
前記空間的に離された複数の感知素子を提供する工程は、感知素子の二次元アレイを提供する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項３９】
請求項３３記載の方法であって、
前記空間的に離された複数の感知素子を提供する工程は、感知素子の三次元アレイを提供する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項４０】
請求項３３記載の方法であって、
前記空間的に離された複数の感知素子を提供する工程は、リードの長さの少なくとも一部に沿って、前記空間的に離された複数の感知素子を含むセンサリードを提供する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項４１】
請求項３３記載の方法であって、
前記空間的に離された複数の感知素子はデイジーチェーンで接続されることを特徴とする方法。
【請求項４２】
請求項３３記載の方法であって、
前記生理学的パラメータは酸素であることを特徴とする方法。
【請求項４３】
請求項３３記載の方法であって、
前記生理学的パラメータはグルコースであることを特徴とする方法。
【請求項４４】
請求項３３記載の方法であって、
前記感知素子は腹膜内に埋め込まれることを特徴とする方法。
【請求項４５】
請求項３３記載の方法であって、
前記感知素子は前記身体の血管領域内に埋め込まれることを特徴とする方法。
【請求項４６】
生理学的パラメータを表すシグナルを処理するための方法であって、
各々が身体内の生理学的パラメータの個々の量を感知するためのものである、空間的に離された複数の感知素子を身体に埋め込む工程と；
前記複数の感知素子の１つからの前記生理学的パラメータの第１の個々の感知量を表し、第１の量のノイズを含む第１のシグナルを検出する工程と；
前記複数の感知素子の他の１つからの前記生理学的パラメータの第２の個々の感知量を表し、第２の量のノイズを含む第２のシグナルを検出する工程と；および
前記第１および第２の個々の感知量の統計学的測定値を計算することにより、前記生理学的パラメータの全体的な量を表し、前記第１および第２の量のノイズの両方よりも少ない第３の量のノイズを有する第３のシグナルを決定する工程と；
を含むことを特徴とする、生理学的パラメータを表すシグナルを処理するための方法。
【請求項４７】
請求項４６記載の方法であって、
前記統計学的測定値は、前記個々の感知量の最大量、前記個々の感知量の平均量、前記個々の感知量のメジアン、前記個々の感知量の相加平均、および前記個々の感知量の加重算術平均のうちの少なくとも１つであることを特徴とする方法。
【請求項４８】
請求項４６記載の方法であって、
前記統計学的測定値は、複数の感知素子から発生したシグナルと関連する値を使用する少なくとも１つのアルゴリズムを使用して計算されることを特徴とする方法。
【請求項４９】
請求項４６記載の方法であって、
前記第１および第２のシグナルは実質的に同時に検出されることを特徴とする方法。
【請求項５０】
請求項４６記載の方法であって、
体内に空間的に離された複数の感知素子を埋め込む工程は、リードの長さの少なくとも一部に沿って空間的に離された複数の感知素子を含むセンサリードを埋め込む工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項５１】
請求項４６記載の方法であって、
前記感知素子はデイジーチェーンで接続されることを特徴とする方法。
【請求項５２】
請求項４６記載の方法であって、
前記生理学的パラメータは酸素であることを特徴とする方法。
【請求項５３】
請求項４６記載の方法であって、
前記生理学的パラメータはグルコースであることを特徴とする方法。
【請求項５４】
請求項４６記載の方法であって、
前記感知素子は腹膜内に埋め込まれることを特徴とする方法。
【請求項５５】
請求項４６記載の方法であって、
前記感知素子は前記身体の血管領域内に埋め込まれることを特徴とする方法。
【請求項５６】
請求項４６記載の方法であって、
前記第１のシグナル、前記第２のシグナルおよび前記第３のシグナルの少なくとも１つをフィルタ処理し、前記第１のシグナル、前記第２のシグナルおよび前記第３のシグナルの少なくとも１つ内のノイズをさらに低減する工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項５７】
請求項５６記載の方法であって、
前記フィルタ処理は、単極ＩＲＲフィルタを用いて実施されることを特徴とする方法。
【請求項５８】
請求項４６記載の方法であって、
デジタルシグナル処理装置において前記第１のシグナル、前記第２のシグナルおよび前記第３のシグナルのうちの少なくとも１つを処理し、前記第１のシグナル、前記第２のシグナルおよび前記第３のシグナルのうちの少なくとも１つ内のノイズをさらに低減する工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項５９】
身体のある領域の生理学的パラメータを感知するためのシステムであって、
前記身体のある領域に埋め込まれた、各々が生理学的パラメータの各量を感知し前記各感知量を示すシグナルを発生させる、空間的に離された複数の感知素子と；および
複数の感知素子から発生した前記シグナルから前記各感知量の統計学的測定値を計算することにより、前記身体の領域における前記生理学的パラメータの全体的な量を決定するための計算素子と；
を備えることを特徴とする、身体のある領域の生理学的パラメータを感知するためのシステム。
【請求項６０】
請求項５９記載のシステムであって、
前記統計学的測定値は、前記個々の感知量の最大量、前記個々の感知量の平均量、前記個々の感知量のメジアン、前記個々の感知量の相加平均、および前記個々の感知量の加重算術平均のうちの少なくとも１つであることを特徴とするシステム。
【請求項６１】
請求項５９記載のシステムであって、
前記統計学的測定値は、複数の感知素子から発生したシグナルと関連する値を使用する少なくとも１つのアルゴリズムを使用して計算されることを特徴とするシステム。
【請求項６２】
請求項５９記載のシステムであって、
前記空間的に離された複数の感知素子は、リードの長さの少なくとも一部に沿って配置されたセンサリードをさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項６３】
請求項６２記載のシステムであって、
前記センサリードは、前記センサリードの近位端に配置された第１の感知素子と、前記センサリードの遠位端に配置された第２の感知素子と、を含むことを特徴とするシステム。
【請求項６４】
請求項５９記載のシステムであって、
薬物を前記身体に送達するためのインプラントユニットをさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項６５】
請求項６４記載のシステムであって、
前記感知素子はデイジーチェーンで前記インプラントユニットに接続されることを特徴とするシステム。
【請求項６６】
請求項６４記載のシステムであって、
前記計算素子は前記インプラントユニット内に配置されることを特徴とするシステム。
【請求項６７】
請求項５９記載のシステムであって、
前記身体の領域は腹膜であることを特徴とするシステム。
【請求項６８】
請求項５９記載のシステムであって、
前記感知素子は前記身体の血管領域に埋め込まれることを特徴とするシステム。
【請求項６９】
インビボ埋め込み部位を規定するための構造であって、
内側に中空領域を有する円柱を備え、前記円柱の一部がコーティングにより被覆されることを特徴とする、インビボ埋め込み部位を規定するための構造。
【請求項７０】
請求項６９記載の構造であって、
前記コーティングはシリコーンゴムであることを特徴とする構造。
【請求項７１】
請求項６９記載の構造であって、
前記円柱は直円柱であることを特徴とする構造。
【請求項７２】
請求項６９記載の構造であって、
前記中空領域はセンサを受け入れるのに十分大きいことを特徴とする構造。
【請求項７３】
請求項６９記載の構造であって、
前記円柱はその外表面に少なくとも１つの穴を有することを特徴とする構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、各々「非血管センサ埋め込みのための方法およびシステム」と題する、２００１年１０月２３日に出願された米国特許仮出願第６０／３３５，６２７号および２００１年１２月２７日に出願された米国特許出願第１０／０３４，６２７号、ならびに２００２年９月２７日に出願された米国特許仮出願第６０／４１４，２９０号について優先権を主張する。これらの出願全ての内容は参照により明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明はインビボセンサの分野に関し、特に身体の非血管（non-vascular）領域に埋め込まれるインビボセンサに関する。本発明はまた、生理学的パラメータの量が本質的に不均一である身体の領域（または身体の外部）の生理学的パラメータを正確に測定するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
生理学的パラメータを感知する従来の方法は、典型的には生理学的パラメータセンサの血管配置を基本とする。そのような配置では、例えば生体分子などの感知素子（sensing element）が血液と直接接触し、血液成分の感知能力が得られる。そのような感知能力により、多くの衰弱性疾患および病状の分析、診断および治療が非常に容易になった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、生理学的パラメータセンサの血管配置にはいくつかの不都合な点がある。生理学的パラメータセンサを血管に挿入するのは非常に困難であり、担当医の入念な努力が必要である。さらに、生理学的パラメータセンサを血管内で調節し、または血管から引き出すことは同様に困難であり、努力が必要である。
【０００５】
さらに、生理学的パラメータセンサを血管に配置すると、センサは一定の流れの環境にさらされることになる。そのような環境ではセンサが有害な影響を受けることがある。一定の流れと接触することにより、センサの感度、安定性、有効寿命が減少することがある。センサの特性が、センサが役に立たなくなるレベルまで減少すると、センサを取り除き、交換しなければならず、そのような除去および交換に関わる患者および医者の双方にとって困難が生じる。面倒なことに、生理学的パラメータセンサを除去し交換する度に、センサ出力を使用するインプラントユニットからセンサを切断し、およびそれに再接続しなければならない。生理学的パラメータセンサの血管埋め込みに関連する不都合のいくつかを軽減しようとして、一体型センサ／インプラントユニットシステムが開発されている。そのようなシステムは体腔内またはその近くに配置してもよく、生理学的パラメータの非血管感知を提供してもよい。しかしながら、そのようなセンサ／インプラントユニットシステムに対してはかなり大きく切開する必要があり、埋め込み領域における外傷が重大な意味をもつことがある。そのような外傷により一般には生理学的パラメータの感知が妨害される。そのような外傷が治るには数週間または１ヶ月あるいはそれ以上かかることがあるので、患者が使用する埋め込み前分析法（pre-implantation analysis method）を続けなくてはならない。埋め込み前分析法を続けないと、患者は何週間も、あるいは１ヶ月またはそれ以上も診断されず、治療されないこととなる。治療および診断がそのように遅れると、毎日の診断および治療が必要な患者にとっては有害であり、または致命的でさえある。
【０００６】
さらに、生理学的パラメータセンサの血管埋め込みにより、感知素子は比較的均一な量の酸素または他の生理学的パラメータが感知素子を通過する際に、それらを感知することができる。対照的に、センサを身体の非血管領域に配置すると、生理学的パラメータはより不均一な性質を有し、すなわち生理学的パラメータの量が非血管領域内の異なる位置で著しく変動することがある。そのような場合、感知装置は、例えば感知素子の周囲の流体からの拡散による生理学的パラメータを感知してもよい。このように、非血管領域内の感知素子の位置により、感知素子により感知される生理学的パラメータの量はある程度正確に、非血管領域内の生理学的パラメータの「全体的な量」、すなわち、例えば身体の特別な領域内の生理学的パラメータの平均量または他の適した統計学的測定値を正確に表す量を示す。さらに、感知素子により感知される生理学的パラメータの不均一な性質により感知素子から得られるシグナルにおいてノイズが誘発されることがあるという事実から他の問題が発生する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様は、非血管センサ埋め込みのためのシステムおよび方法、ならびに生理学的パラメータの量が本質的に不均一な身体領域の（または身体外部の）生理学的パラメータを正確に測定するシステムおよび方法に関する。
【０００８】
センサの非血管埋め込みのための方法は、インプラントユニットを身体のある領域に埋め込む工程と；異物カプセル（foreign body capsule）をインプラントユニットの領域の周囲に形成させる工程と；センサを異物カプセル内に誘導する工程と、を含んでもよい。インプラントユニットを埋め込む工程は、インプラントユニットのために十分大きく、身体のある領域を切開する工程を含んでもよい。異物カプセルを形成させる工程は、インプラントユニットの周囲に材料を挿入し成長特性を促進する工程を含んでもよい。材料は、成長特性を促進するためにインプラントユニットの周囲に配置してもよい。インプラントユニットは、電子機器（エレクトロニクス：ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）および／またはポンプを含んでもよい。電子機器は、センサ電子機器または他の電子機器としてもよい。電子機器は、ポンプと一体化してもよく、または相互にポンプとは排他的であってもよい。センサは、インプラントユニットに取り付けてもよい。センサは、異物カプセルの形成前にインプラントユニットに取り付けてもよく、異物カプセルの形成後にインプラントユニットに取り付けてもよい。方法は、センサのために十分大きく身体のある領域を切開する工程をさらに含んでもよい。センサのために十分大きく切開された身体の領域は、インプラントユニットのために十分大きく切開された身体の領域よりも小さい。
【０００９】
センサ非血管埋め込みのための方法はまた、インプラントユニットを挿入するために十分大きく身体のある領域を切開する工程と；センサを挿入するためにセンサ位置から離れた領域を切開する工程と；センサを体腔に誘導する工程と；センサをインプラントユニットに接続する工程と；インプラントユニットを身体に挿入する工程と；を含んでもよい。方法は、縫合糸を使用してセンサを定位置に固定する工程をさらに含んでもよい。インプラントユニットを挿入するために十分大きく身体の領域を切開する際に形成されたポケットにインプラントユニットを挿入してもよい。
【００１０】
非血管インプラントのためのシステムは、薬物をヒトの身体に送達するためのインプラントユニットと、生理学的パラメータを検出するためのセンサと、を含んでもよい。センサはまた、インプラントユニットから離してもよく、インプラントユニットと接続可能としてもよく、センサはヒト身体の非血管領域内に配置される。インプラントユニットは、ポンプおよび／または電子機器を含んでもよい。インプラントユニットにより送達される薬物は、インスリンとしてもよい。センサは、生体分子、リードおよび感知素子を含んでもよい。感知素子は、生体分子であってもよく、生体分子は、グルコースオキシダーゼ酵素としてもよい。感知される生理学的パラメータは、酸素またはグルコースとしてもよい。センサが配置されるヒト身体の非血管領域は、腹膜または皮下組織としてもよい。
【００１１】
生理学的パラメータを感知するために、空間的に離された複数の感知素子を使用してもよい。感知素子は、インプラントユニットに接続可能であってもよい。感知素子は、身体の非血管領域に埋め込まれてもよく、感知素子の各々は、その領域内の生理学的パラメータの個々の量を感知する。感知素子は、実質的に同時に、生理学的パラメータの個々の量を感知し、またはある一定期間内に連続して個々の量を感知してもよい。その領域の生理学的パラメータの全体的な量は、その後、アルゴリズムまたは合算などの統計学的解析で個々の感知量を合わせることにより決定されてもよい。空間的に離された複数の感知素子は、空間的に離された感知素子の１、２または３次元アレイとしてもよい。２またはそれ以上の感知素子は、センサリード内で予め決められた距離だけ空間的に離されて配置されてもよい。センサリードは、センサリードの近位端に配置された第１の感知素子と、センサリードの遠位端に配置された第２の感知素子とを含んでもよい。感知素子は、デイジーチェーン様式でインプラントユニットに接続されてもよい。空間的に離された複数の感知素子の各々は、個々の感知した生理学的パラメータの量を表すシグナルを発生させてもよい。生理学的パラメータの全体的な量は、発生シグナルにより表される個々の感知量の統計学的測定値を計算することにより決定してもよい。統計学的測定値は、個々の感知量の最大量、個々の感知量の平均量、個々の感知量のメジアン、個々の感知量の相加平均、個々の感知量の加重算術平均などとしてもよいが、これらに限定されるものではない。このように、生理学的パラメータのより正確な全体的な測定が可能である。さらに、感知素子により作成されるシグナルで誘発されるノイズは、空間的に離された複数の感知素子の各々の量を平均することにより減少させることができる。
【００１２】
本発明の態様はまた、インプラントユニットを挿入するために十分大きく身体の領域を切開する工程と；皮下組織にトンネルを形成する工程と；トンネルを通してセンサを誘導する工程と；センサをインプラントユニットに接続する工程と；インプラントユニットを体内に挿入する工程と；を含むセンサの非血管埋め込みのための方法を含んでもよい。トンネルは、例えば、トロカール（trocar）などの鈍器（blunt instrument）、または皮下組織への外傷を最小に抑える他の鈍器を用いて形成してもよい。
【００１３】
本発明の態様はまた、インビボ埋め込み部位を規定するための構造を含んでもよく、その構造は内部に中空領域を有する円柱を含み、円柱の一部はコーティングにより被覆されている。コーティングはシリコーンゴムとしてもよく、円柱は直円柱としてもよい。中空領域は、センサを収容するのに十分大きくすることができる。さらに、円柱は、外表面に少なくとも１つの穴を有してもよい。
【００１４】
本発明のこれらのおよび他の目的、特徴、および利点は、本発明の態様の以下の詳細な説明を、図面および添付の請求の範囲と共に読めば、当業者には明らかであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
好ましい態様についての以下の説明において、その一部を形成する添付の図面を参照にする。図面には本発明を実施することができる特定の態様が示されている。他の態様を使用してもよいこと、本発明の好ましい態様の範囲から逸脱しなければ構造的な変更が可能であることを理解すべきである。
【００１６】
図１は、本発明によるヒト身体内でのインプラントユニット１０およびセンサ１２の一般的な配置を示す図である。インプラントユニット１０は体内の、例えば、腹腔１４に隣接して、など様々な位置、または例えば脊髄腔または胸腔などの他の位置に配置してもよい。インプラントユニット１０に接続したセンサ１２を、腹腔の内側を覆い、内臓とつながり内臓を支持する腹膜１３内；皮下組織１３内、すなわち皮膚の真下の組織内に；異物カプセル内に；または身体の他の領域内に配置してもよい。例えば、センサ１２は肩領域内に埋め込んでもよい。インプラントユニット１０は、データ収集、データ保存、データ処理または生理学的パラメータ感知のために必要とされる他の機能のための電子機器を含んでもよい。さらに、インプラントユニット１０はまた、例えば、薬物リザーバおよびそのリザーバから薬物を、例えば送達カテーテルを介して患者に移動させるポンピング機構を含む薬物送達システムを含んでもよい。センサ１２は様々な生理学的パラメータを感知してもよい。例えば、センサ１２は、グルコースおよび酸素を感知してもよく、糖尿病患者のためにインスリンを送り込むインプラントユニットと接続させて使用してもよい。
【００１７】
図２は本発明の１つの態様による一般化したインプラントユニット１０およびセンサ１２を示す。インプラントユニット１０とセンサ１２は一体化されていない。インプラントユニット１０とセンサ１２は別個の装置であり、互いに関係なく使用してもよく、そうしなくなくてもよい。インプラントユニット１０およびセンサ１２は互いに接続して使用してもよく、別々に患者に挿入してもよい。インプラントユニット１０およびセンサ１２を別々に患者に挿入することができることにより、医者および患者にとって、装置を挿入する際の柔軟性が向上する。図２からわかるように、本発明の１つの態様によれば、センサ１２はコネクタ１８、一端でコネクタに接続されたセンサリード２０、および他端でセンサリード２０に接続された感知素子２２を含む。このように、センサ１２の感知素子２２はインプラントユニット１０から離して配置してもよく、このインプラントユニット１０は、簡単に描かれているように、生理学的パラメータを感知する際に増強した機能性を提供する。図２に示されるように、本発明の１つの態様によれば、インプラントユニット１０はセンサ１２のコネクタ１８部分を収容するためのレセプタクル（receptacle）１６を含んでもよい。また、センサリード２０はどの特別な長さにも限定されない。例えば、センサリード２０は長さ約９インチとしてもよく、これによりセンサ素子はインプラントユニット１０から約９インチ離れた所にある。しかしながら、センサリード２０は用途および所望の感知素子２２の特別な位置により９インチより長くも短くもすることができる。また、インプラントユニット１０はセンサリード２０に接続するそれ自体のリードを含んでもよい。このように、センサリード２０をレセプタクル１６に接続するのはなく、センサリード２０をインプラントユニットリードに接続してもよい。
【００１８】
図３Ａは本発明の１つの態様にかかる、異物カプセル内へのセンサ１２の非血管配置を実施するためのプロセスを示す図である。ステップ３０では、インプラントユニット１０に対し望ましいまたは好都合な位置で、身体を大きく切開してもよい。ステップ３２では、インプラントユニット１０を皮下組織ポケットに挿入してもよい。その後、ポケットを閉じてもよい。いったん、インプラントユニット１０が皮下組織ポケット内に挿入され、ポケットが閉じられると、インプラントユニット１０は、そのインプラントユニット１０の周囲に異物カプセルが形成されるのに十分長い期間体内に残されたままとしてもよい。インプラントユニット１０は、異物カプセルが形成されるように数週間、１ヶ月またはそれ以上の期間、体内のその位置でそのままにしておく必要があるかもしれない。異物カプセルは瘢痕組織、主にコラーゲンおよびフィブリンから形成される。異物カプセルが形成される期間中、センサ１２をインプラントユニット１０に取り付けても、取り付けなくてもよい。センサ１２をインプラントユニット１０に取り付けない場合、依然として、開ループ構造でインプラントユニット１０を使用することができる。例えば、インプラントユニット１０がテレメトリ（telemetry）回路を含む場合、遠隔地からインプラントユニット１０と連絡することができる。例えば、インプラントユニット１０がインスリンポンプである場合、インプラントユニット１０の周囲に異物カプセルが形成される期間中はインプラントユニット１０にセンサ１２は取り付けられず、患者は依然として自分のインスリンレベルを従来の方法、例えば、家庭分析システムを使用して血液サンプルを採り血液中のインスリンレベルを分析することにより分析してもよい。患者がインスリン投与が必要であると決定した場合、患者体内に配置されたインスリンポンプがテレメトリ電子機器を備えている場合、患者は携帯用伝送ユニットを使用して遠隔操作によりインスリンポンプと連絡し、ある用量のインスリンを送達するようポンプに命令してもよい。このように、患者は直ちにインスリンポンプを使用し始めてもよく、開ループ構造では、ポンプにセンサ１２を取り付けなくてもよい。このように、本発明の態様を使用すると、インプラントユニット１０を使用する前にインプラントユニット１０の周囲に異物カプセルが形成されるのを待つ必要がない。異物カプセルに近接して酸素センサを使用して、異物カプセルが形成されたか、その領域が治癒したかを決定してもよい。一般に、異物カプセルの形成中には酸素が検出されない。異物カプセルがインプラントユニット１０の周囲に形成されると直ちに、ステップ３４で、インプラントユニット１０ポケットに近接して小さく切開してもよく、これによりインプラントユニット１０のレセプタクル１６にアクセスすることができる。センサが前にインプラントユニット１０に接続されている場合、この時点で切断してもよい。小さく切開し、前に接続したセンサを全てインプラントユニットから切断した後、ステップ３６では、センサ１２を異物カプセル内誘導してもよい。感知素子２２は、ステップ３４で作成した小さな切開部を通してインプラントユニットの周囲の異物カプセル内に導入してもよい。感知素子２２は異物カプセル内に配置してもよい。コネクタ１８は身体によりインプラントユニット１０のために形成された皮下ポケット内に存在してもよい。さらに、シリコーンプラグを使用してレセプタクルを塞いでもよく、そのためレセプタクルは、異物カプセルがインプラントユニットの周囲に形成している間、開いたままである。シリコーンプラグがすでにレセプタクル１６に挿入されている場合、この時に取り除いてもよい。ステップ３８では、コネクタ１８をレセプタクル１６に接続することによりセンサ１２に接続するように設計されたインプラントユニット１０上のレセプタクル１６で、センサ１２をインプラントユニット１０に接続してもよい。センサ１２がインプラントユニット１０に接続されると直ちに、ステップ４０で小さな切開部を閉じてもよい。この時点で、インプラントユニット１０およびセンサを閉ループ構造で使用してもよい。例えば、インプラントユニット１０がインスリンポンプであり、センサ１２の感知素子２２が患者内のインスリンレベルを決定するためにグルコースおよび酸素を感知するためのグルコースオキシダーゼ酵素を含む場合、グルコースおよび酸素レベル、ならびに結果的には患者のインスリンレベルは異物カプセル内の感知素子２２により決定されてもよい。センサ１２の血管配置は必要ない。
【００１９】
図３Ｂは、本発明の１つの態様による、例えば腹膜空間などの体腔へのセンサ１２の非血管配置を実施するためのプロセスを示したものである。ステップ５０では、インプラントユニット１０のために望ましいまたは好都合な位置で、体内が大きく切開される。ステップ５０で切開すると、使用される空洞上方の皮下組織にポケットが形成され、そのポケットはインプラントユニット１０を支持するのに十分大きい。ステップ５０でインプラントユニット１０用に大きな切開部を形成した後、ステップ５２で、センサ１２を埋め込むために、例えば腹膜空間などの空洞の筋肉壁内を小さく切開してもよい。小さな切開部はセンサ１２の最終配置から遠く、または離れてもよい。小さく切開した後、ステップ５４で、センサ１２を空洞内に誘導してもよい。ステップ５２で形成させた小さな切開部を介して空洞内に感知素子２２を導入してもよい。コネクタ１８は身体によりインプラントユニット１０のために形成された皮下ポケット内に存在してもよい。ステップ５６で、コネクタ１８をレセプタクル１６に接続することによりセンサ１２に接続するように設計されたインプラントユニット１０上のレセプタクル１６で、インプラントユニット１０にセンサ１２を接続してもよい。センサ１２をインプラントユニット１０に接続すると直ちに、ステップ５８で、インプラントユニット１０を、ステップ５０で形成された皮下組織ポケットに挿入してもよい。インプラントユニット１０を皮下組織ポケットに挿入した後、ステップ６０でポケットを閉じてもよい。前のように、この時点で、インプラントユニット１０およびセンサ１２を閉ループ構造で使用してもよい。
【００２０】
図３Ｃは、本発明の１つの形態による、皮下組織内へのセンサ１２の非血管配置を実施するためのプロセスを示したものである。ステップ７０で、インプラントユニット１０のために望ましいまたは好都合な位置で、体内を大きく切開してもよい。ステップ７０の切開中に、使用される空洞上方の皮下組織内でポケットを形成してもよく、ポケットはインプラントユニット１０を支持するのに十分大きい。ステップ７０でインプラントユニット１０のために大きな切開部を形成した後、ステップ７２で、インプラントユニット１０用に作成したポケットの縁にセンサ用の小さなトンネルを作成してもよい。トンネルための切開部は、センサ１２の最終配置から遠くにまたは離して形成してもよい。トンネルは、鈍い、外傷性が最小に抑えられた組織インプラントを使用して形成してもよい。インプラントユニット１０ポケットの縁から開始し、皮膚に平行な皮下組織内にトンネルさせることによりセンサ１２を、皮下組織を通ってトンネルさせてもよい。トンネル通過中は皮下組織に存在することが望ましい。使用される鈍い、外傷性が最小に抑えられた組織インプラント装置がイントロデューサ（introducer）を含む場合、イントロデューサは皮下組織内に残されたまま、鈍い、外傷性が最小に抑えられた組織インプラント装置の残りの部分が除去されてもよい。トンネルが形成された後、ステップ７４で、センサ１２の感知素子２２を、鈍く、外傷性が最小に抑えられた組織インプラント装置のイントロデューサに導入してもよい。コネクタ１８は身体によりインプラントユニット１０用に形成された皮下ポケット内に存在してもよい。センサがその位置に固定されることが望ましい場合、例えばペーシングリード（pacing lead）または長期カテーテル上で使用されるものなどの縫合タブを使用してもよい。ステップ７６では、センサ１２は、コネクタ１８をレセプタクル１６に接続することにより、センサ１２に接続するように設計されたインプラントユニット１０上のレセプタクル１６でインプラントユニット１０に接続してもよい。センサ１２がインプラントユニット１０に接続されると直ちに、ステップ７８でインプラントユニット１０をステップ７０で形成された皮下組織ポケット内に挿入してもよい。インプラントユニット１０を皮下組織ポケット内に挿入した後、ポケットをステップ８０で閉じてもよい。前のように、この時点で、インプラントユニット１０およびセンサ１２を閉ループ構造で使用してもよい。
【００２１】
センサ１２を皮下領域内にトンネルさせるために使用した鈍い、外傷性を最小に抑えた組織インプラント装置は、図４に一般的に示した生検トロカール（biopsy trocar）９０としてもよい。図４に示されるように、生検トロカール９０は、尖端１００を有するトロカール９０の主本体９４、および平滑端９８を有するトロカール９０の第２本体９６、を挿入してもよいイントロデューサ９２を含む。イントロデューサ９２はプラスチック製としてもよく、主本体９４および第２本体９６は金属製としてもよい。平滑端９８を有する第２本体９６を、尖端１００を有する主本体９４に挿入してもよく、第２本体９６および主本体９４をどちらもイントロデューサ９２に挿入してもよい。トロカール９０の３つの部分全てをその後、皮下組織内にトンネルしてもよい。トロカール９０の主本体９４の尖端１００により最初の切開が行われ、第２本体９６の平滑端９８により皮下組織を通るトンネルを形成させてもよい。第２本体９６の平滑端９８により皮下組織を通るトンネルを形成させることによって、主本体９４の尖端１００により皮下組織にトンネルが形成される場合に比べ皮下組織への損傷が小さくなり、組織および患者の出血および外傷が小さくなる。トロカール９０の端がセンサ１２の感知素子２２の望ましい位置に到達すると直ちに、主本体９４および第２本体９６はイントロデューサ９２から除去される。その後、イントロデューサ９２を通してセンサ１２を案内すると、感知素子２２はついに所望の位置に到達する。その後、イントロデューサ９２を本体から除去してもよく、その後、コネクタ１８をインプラントユニット１０に接続させてもよい。センサ１２の感知素子２２はインプラントユニット１０を挿入するために形成された主な切開部の付近には配置しないので、その領域の外傷による感知素子２２からシグナルを得る際の困難さは避けられる。感知素子２２はインプラントユニット１０の切開部から離されて配置されるので、非常に短期間で感知素子２２からシグナルを得ることを妨害するものは何もない。例えば、センサ１２を皮下組織内にトンネルし、インプラントユニット１０に接続すると、センサ１２の配置２４時間以内に感知素子２２からシグナルを得ることができるであろう。このように、例えば、インプラントユニット１０がインスリンポンプであり、センサ１２の感知素子２２が糖尿病患者のインスリンレベルを感知するためのグルコースオキシダーゼ酵素である場合、インプラントユニット１０およびセンサ１２のインビボ埋め込み２４時間以内に、糖尿病患者において自動的なインスリン分析およびインスリン送達が可能となる。所望であれば、異物カプセルまたはセンサ領域の異なる特性を促進するためにインプラントユニット１０またはセンサ１２の周囲に様々な材料を配置してもよい。例えば、異物カプセルまたはセンサ１２の領域により多くの血管を成長させたい場合、インプラントユニット１０またはセンサ１２をゴアテックス（GORE-TEX）またはＰＴＦＥで被覆してもよい。望ましい異物カプセルまたはセンサ１２の周りの領域の特性に応じて、他の材料を使用してインプラントユニット１０またはセンサ１２を被覆してもよい。さらに、様々な化学薬品を異物カプセルの領域に注入し、異物カプセルの異なる特性、例えば血管成長を促進してもよい。インプラントユニット１０およびセンサ１２はモジュラーユニットであり、機械インタフェースを介して互いに接続してもよい。インプラントユニット１０およびセンサ１２のモジュラリティのために、センサ１２はインプラントユニット１０を除去せずに除去してもよく、または交換してもよい。このように、センサ１２のサイズが小さいため、小さな切開部しか必要なく、患者への外傷が最小に抑えられる。インプラントユニット１０自体を除去、または交換する必要が無ければ、インプラントユニット１０を除去するのに大きく切開する必要はない。
【００２２】
グルコース感知用途において使用されるセンサに対するデータを図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃに示す。図５Ａでは、異物カプセル内に埋め込んだセンサに対する数日間にわたるグルコースデータを示す。図５Ｂでは、皮下組織内に埋め込んだセンサに対する数日間にわたるグルコースデータを示す。図５Ｃでは、腹膜空間などの体腔に埋め込んだセンサに対する数日間にわたるグルコースデータを示す。
【００２３】
本発明の他の態様によれば、生理学的パラメータを感知する素子は、手術中に組織、血液または他の流体（その流体は後に患者において使用される）と接触する表面を有する任意の医療用物品または装置内に配置してもよい。このようなものとしては、例えば、血液酸素付加装置（blood oxygenator）、血液ポンプ、血液を運搬するために使用されるチューブ、および後に患者に戻される血液と接触するものなどが挙げられる。
【００２４】
図６は血液酸素付加装置３０を示す。血液酸素付加装置は医療分野で周知である。通常、血液酸素付加装置はいわゆる「人工心肺装置」の使い捨て部品である。これらの装置は、心臓バイパス手術などの大手術中に患者の血液３２を機械的にポンピングして、その血液に酸素を送り込む。酸素を送り込まれた血液３４はその後患者に戻される。患者の血液中の酸素または他の生理学的パラメータを検出するために、生理学的パラメータ感知素子を血液酸素付加装置３０内に配置してもよい。また、生理学的パラメータ感知素子は患者の血液３２を血液酸素付加装置３０に送る流入ライン、または酸素付加された血液３４を患者に送達する流出ライン内に配置してもよい。このように、生理学的パラメータ感知素子は血液中の生理学的パラメータを感知してもよい。
【００２５】
本発明の他の態様は、身体の非血管領域でのセンサの配置に関連する上記問題に対処する。上記のように、感知素子を身体の血管領域内で使用すると、感知素子は、その前を通過して流れる均一な量の酸素または他の生理学的パラメータを感知する。しかしながら、身体の非血管領域内の生理学的パラメータの量はより不均一である。そのような場合、感知素子は、例えば感知素子の周囲の流体からの拡散による生理学的パラメータを感知してもよい。このように、感知素子が身体の非血管領域内に配置されると、その領域内の生理学的パラメータの不均一な特性により、生理学的パラメータの量が変動する。言い換えると、感知される生理学的パラメータの量は身体の特別な領域内の感知素子の位置により変動することがある。例えば、身体の特別な領域が腹膜であり、生理学的パラメータが酸素である場合、腹膜の毛細血管が酸素の供給源である。腹膜内の毛細血管のトポロジは腹膜の異なる領域で変動することがある。このように、酸素レベルもまた、腹膜の異なる領域では変動することがある。そのため、１つの感知素子のみを使用して、身体の非血管領域の生理学的パラメータの「全体的な量」、すなわち、例えば身体の特別な領域の生理学的パラメータの平均量または他の適した統計学的測定値を正確に表す量を正確に決定することは困難であるかもしれない。これは、生理学的パラメータの量が身体の特別な領域内における感知素子の位置により変動するからである。さらに、感知素子により感知される生理学的パラメータの不均一な特性により感知素子から得られるシグナルにおいてノイズが引き起こされることがあるという事実から他の問題が発生する。
【００２６】
身体の特別な領域における生理学的パラメータの全体的な量をより正確に決定し、得られたシグナルにおけるノイズの量を減少させるために、図７に示した本発明の他の実施の形態により、センサリード４０は２またはそれ以上の感知素子を含んでもよい。図７に示されるように、１つの感知素子は近位感知素子４２、すなわちインプラントユニット１０に取り付けられたセンサリード４０の端に最も近接して配置されたものとすることができる。他の感知素子は遠位感知素子４４、すなわちインプラントユニット１０へのセンサリード４０の取り付け点から最も遠く離れたセンサリード４０の端に最も近接して配置されたものとしてもよい。他の態様では、近位感知素子４２と遠位感知素子４４との間に他の感知素子を配置してもよい。いくつかの態様では、１つの感知素子と他の感知素子との間の距離は約５または６インチとしてもよい。しかしながら、感知素子間の距離は、感知素子が使用される特別な用途、ならびに感知素子の位置により変動してもよい。センサリード４０において感知素子４２、４４を空間的に離すのは、センサリード４０が配置された環境内の様々な位置で生理学的パラメータを感知するためである。例えば、感知素子４２、４４は腹膜内に配置してもよく、感知される生理学的パラメータは酸素としてもよい。センサリード４０に沿って離された２またはそれ以上の感知素子を使用することにより、各感知素子は腹膜内の異なる空間点における酸素の量を表すシグナルを発生させることができる。
【００２７】
このように、任意の１つの時間点で、または所定の期間内で連続して、酸素の感知量を示すシグナルが２またはそれ以上の感知素子から得ることができる。その後、酸素の各感知量を使用して、生理学的パラメータの全体的な量を決定してもよい。これは、例えば、その環境内の異なる場所での各感知量に基づき全体的な量を決定する１つまたは複数のアルゴリズムを使用することにより、実施してもよい。そのアルゴリズムまたは複数のアルゴリズムにより、例えば、作成されたシグナルにより表される個々の感知量の統計学的測定値を計算することにより、生理学的パラメータの全体的な量を決定してもよい。統計学的測定値は、例えば、個々の感知量に対する最大量、個々の感知量の平均量、個々の感知量のメジアン、個々の感知量の相加平均、または個々の感知量の加重算術平均としてもよいが、これらに限定されるものではない。アルゴリズムは、例えば、ソフトウエア、ハードウエア、ファームウエアまたはソフトウエア、ハードウエアおよびファームウエアの組み合わせを含む計算素子により実施してもよい。１つの態様では、１つまたは複数のアルゴリズムを実行するための計算素子は、上記インプラントユニット１０内の電子機器など、感知素子４２および４４と関連するインプラントユニット内の電子機器により実装されてもよい。他の態様では、感知素子を、血液酸素付加装置などの体外装置内でまたは体外装置と共に使用してもよく、１つまたは複数のアルゴリズムは体外装置と関連する計算素子により、または感知素子と関連する専用の計算素子により実行してもよい。
【００２８】
上記のように、酸素レベルの変動はセンサリード４０の個々の感知素子４２、４４においてノイズを引き起こすことがある。図８は、腹膜内に埋め込んだセンサリード４０に対する、数日間にわたるグルコースデータを示したグラフである。近位感知素子４２および遠位感知素子４４の両方に対するグルコースデータを示す。近位感知素子４２からの第１のシグナル、遠位感知素子４４からの第２のシグナルを検出することによりグルコースデータを得た。第１および第２のシグナルはそれぞれ、グルコースの第１および第２の個々の量を示す。図８に示されるように、第１および第２のシグナルはそれぞれ、第１および第２のノイズレベルを含む。図９では、遠位および近位感知素子の両方に対する同じ期間にわたるグルコースデータを示す。図９で示したグルコースデータは個々のグルコースの感知量を示す第１および第２のシグナルを使用して計算したグルコースの平均量を示す第３のシグナルである。この平均量は、上記本発明の１つの態様によるアルゴリズムを使用して計算してもよい。図９に示されるように、第３のシグナルの平均ノイズレベル（第３のノイズレベル）は、本発明の態様による第１および第２のシグナルの第１および第２のノイズレベルの平均ノイズレベルより低い。このように、２またはそれ以上の感知素子からの出力シグナルを平均化することにより、感知素子により生成した平均シグナルのノイズレベルは減少し、より平滑なシグナルが得られる。
【００２９】
上記第３のシグナルを得るために使用した統計学的測定値は個々の感知量の平均量であるが、他の統計学的測定値を使用してもよく、そのようなものとしては、個々の感知量に対する最大量、個々の感知量のメジアン、個々の感知量の相加平均、および個々の感知量の加重算術平均が挙げられるがこれらに限定されない。図７では感知素子は１次元の直線で示されているが、本発明はこれに限定されない。実際、多要素空間感知の利点は、２および３次元アレイを含む感知素子の任意の幾何学的形態または複数のアレイを用いて実現してもよい。さらに、多要素空間感知は、感知素子を身体の血管領域内で使用する場合に実施してもよく、腹膜または他の非血管領域内での使用に限定されない。
【００３０】
本発明の態様によれば、デジタルシグナル処理をそれだけで、または本発明の態様による多要素空間感知法と組み合わせて使用し、感知素子により生成されるシグナルのノイズレベルを低減し、より滑らかなシグナルを生成してもよい。デジタルシグナル処理装置（ＤＳＰ）は、フィルタリングなどの周知のノイズ低減技術、ならびに他のシグナル平滑化技術を使用してもよい。ＤＳＰは、感知素子４２および４４と関連するインプラントユニット、例えばインプラントユニット１０内に配置してもよい。感知素子を血液酸素付加装置などの体外装置内で使用する他の態様では、ＤＳＰは体外装置と関連させてもよく、または感知素子と関連する専用ＤＳＰとしてもよい。
【００３１】
さらに、本発明の他の態様によれば、より積極的な周波数を基本とするフィルタリングをそれだけでまたは多要素空間感知および／またはデジタルシグナル処理と共に使用して、ノイズレベルを低減してもよい。このように、ノイズの中央周波数を決定してもよく、フィルタを使用してその周波数でノイズをカットオフしてもよい。１つの態様では、この目的のために単極ＩＲＲフィルタを使用してもよい。しかしながら、その用途により他のフィルタを用いてもよい。
【００３２】
図１０は、腹膜内に埋め込んだセンサリード４０の近位感知素子４２に対する、数日間にわたるフィルタ処理されていないグルコースデータを示すグラフである。図１１は、同じ期間にわたる近位感知素子４２に対するフィルタ処理したグルコースデータを表すグラフである。図１１に示されるように、近位感知素子４２により生成されるシグナルのノイズレベルは、本発明の態様により、シグナルをフィルタ処理することにより低減される。図１２は、遠位および近位感知素子の両方に対する同じ期間にわたるグルコースデータのフィルタ処理されていない平均を示すグラフである。図１３は、遠位および近位感知素子の両方に対する同じ期間にわたるグルコースデータのフィルタ処理した平均を示すグラフである。図１３に示されるように、グルコースデータの平均を示すシグナルのノイズレベルは、本発明の態様により、シグナルをフィルタ処理することにより低減される。本発明の他の態様によれば、インビボ較正をそれだけで、または多要素空間感知、デジタルシグナル処理および／またはフィルタリングと共に使用して、ノイズレベルを低減してもよい。
【００３３】
本発明の１つの態様によりセンサ配置部位を構造的に設計するために使用される配置部位構造１１０を図１４に示す。配置部位構造１１０は、センサに近接して、その周りに血管床が形成される組織の塊内の機械的「足場」として示されてもよい。センサ（図１４では示さない）を配置部位構造１１０の内部空間１１６内に配置してもよく、身体の非血管領域内からのセンサの除去および再挿入が容易になる。配置部位構造１１０は様々な形状としてもよく、任意の様々なセンサを収容することができる。図１４では、配置部位構造１１０は内部空間１１６を有する直円柱として形成されている。本発明の１つの態様によれば、配置部位構造１１０はチューブまたはステントとしてもよい。図示した態様では、配置部位構造１１０の内径はセンサの外径よりも０．０１０″〜０．０３０′大きくしてもよい。酵素電極への開口を含むセンサのある領域内を除き、シリコーンゴムチューブ１１２の層で配置部位構造１１０の本体の周囲を取り囲んでもよい。シリコーンゴムチューブ１１２は、組織侵入に対する障壁を提供してもよく、センサの外表面と配置部位構造１１０の内表面との間での組織の成長に対し方向性を与えてもよい。配置部位構造１１０の開口１１４はセンサ電極から約０．６０″離して配置してもよく、組織固定が容易になる。配置部位構造１１０の周囲での血管形成は、シリコーンゴムチューブ１１２を脈管形成因子または内皮細胞で被覆することにより促進されてもよい。脈管形成因子またはそのような因子をコードするプラスミドのために、埋め込み部位に対する追加の経路として、シリコーンゴムチューブ１１２に開口または穴１１４を設けてもよい。穴１１４のサイズはｍｍまたはμｍの範囲としてもよい。穴１１４はまた、センサと配置部位構造１１０の内壁との間の領域への組織侵入に対する開口を提供してもよい。穴の密度および位置は、配置部位構造１１０の内部での組織成長の必要性および組織に栄養を与える血管をセンサ電極に最も近接する配置部位構造１１０の開口に誘導する必要性の両方を満足させるように設計してもよい。センサ電極付近の配置部位構造１１０における開口１１４は脈管形成因子、脈管形成因子をコードするプラスミド、および内皮細胞の注入に曝露されてもよい。注入は、インプラント傷の治癒が開始するのに適した埋め込み後のいずれかの時に起こるように時間が決められてもよい。脈管形成因子、脈管形成因子をコードするプラスミド、および内皮細胞のセンサ電極に近接した領域への注入はセンサの活性酵素付近での血管成長を促進することができる。脈管因子、脈管因子をコードするプラスミド、および内皮細胞は実際には酵素マトリクス内に導入され、センサの酵素領域内への血管成長が促進される。血管密度はシリコーンゴムチューブ１１２で被覆されていない配置部位構造１１０の領域で最大となるかもしれない。配置部位構造１１０内の任意の開口を通る血流速度は、配置部位構造１１０の内壁とセンサとの間の配置部位構造１１０の内部で組織成長させるのに十分なものであるべきである。また、配置部位構造１１０の固定開口とセンサ開口との間のサイズおよび空間は、センサに十分な分析物の流れが得られるように最適化してもよい。酸素を���要とするセンサでは、センサ自体の設計により、または配置部位構造１１０の設計と関連するその設計により酸素不足を克服するようにセンサ自体が設計されてもよい。
【００３４】
本発明の態様は様々な様式で使用されてもよい。例えば、本発明の態様はテラサイト社（THERACYTE INC.）製品と共に使用してもよい。テラサイト社は慢性病および／または欠乏症、例えば糖尿病を治療するために、その療法を提供する生体適合性医療装置インプラントを開発し、製造する。テラサイト社インプラントは膜に近接して毛細血管の発現を誘発する生体適合性膜を含んでもよく、すなわちインプラントでは血管が新生してもよい。そのような血管新生により、膜内の組織に栄養を供給する血液の提供が促進される。さらに、インプラントは、インプラントまたは注入部位の内側に配置されたセンサの周囲の薄い流体層を有してもよい。テラサイト社から入手可能な既存の製品は４．５、２０および４０μｌサイズのインプラントである。しかしながら、本発明の態様をこれらの製品の改良品、例えば、テラサイト社から現在入手可能なインプラントより少ないまたは多い層を有するインプラントと共に使用することができる。
【００３５】
本発明の態様はまた、再使用可能なおよび再使用不可能な埋め込み部位またはセンサ部位と接続して使用してもよい。例えば、本発明の態様を１度の埋め込みとともに使用してもよい。他の例として、本発明の態様を再使用可能な分析物センサ部位と共に使用し、部位ハウジング内に含まれる分析物のレベルを決定するための交換可能な分析物センサと共に使用してもよい。部位ハウジング材料は、開口およびコンジットを有する内部空洞を有するように形成されてもよい。内部空洞は内部組織内殖および血管形成の開口に接続されるが、組織侵入はまだない。また、部位ハウジング材料により、分析物は部位ハウジング材料を通過して内部空洞に到達でき、このため交換可能な分析物センサによる測定が可能となる。さらに、コンジットは所定の長さを有し、部位ハウジングの内部空洞の周囲での組織内殖および血管形成を妨害することにより、部位ハウジングの内部空洞内に交換可能な分析物センサを配置することに関連する、コンジットで起こる組織の外傷およびカプセル化が阻害される。他の例としては、本発明の態様は、センサの周囲に薄い流体層を含む閉じた血管形成部位、または身体内の血管形成部位からセンサへ分析物を伝達するために使用される部位の内側の薄い流体層を有する部位と共に使用してもよい。
【００３６】
上記のような本発明の態様は、「再使用可能な分析物センサ部位およびその使用方法（Reusable Analyte Sensor Site and Method of Using The Same）」と題する米国特許第６，３６８，２７４号と関連する。この特許は参照により本明細書に組み込まれるものとする。本発明の特別な態様について示し説明してきたが、当業者であれば、本発明は図示し、記述した特別な態様に限定されないこと、添付の請求の範囲の精神および範囲から逸脱せずに変更および改変が可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の１つの態様による、ヒト身体内でのインプラントユニットおよびセンサの一般的な位置を示す図である。
【図２】本発明の１つの態様による、一般化したインプラントユニットおよびセンサを示す図である。
【図３Ａ】本発明の１つの態様による、異物カプセル内へのセンサの非血管配置を実施するためのプロセスを示す図である。
【図３Ｂ】本発明の１つの態様による、例えば腹膜空間などの体腔内へのセンサの非血管配置を実施するためのプロセスを示す図である。
【図３Ｃ】本発明の１つの態様による、皮下組織内へのセンサの非血管配置を実施するためのプロセスを示す図である。
【図４】本発明の１つの態様により使用される生検トロカールを示す図である。
【図５Ａ】本発明の１つの態様による、異物カプセルに埋め込んだセンサに対する、数日間にわたるグルコースデータを示す図である。
【図５Ｂ】本発明の１つの態様による、皮下組織に埋め込んだセンサに対する、数日間にわたるグルコースデータを示す図である。
【図５Ｃ】本発明の１つの態様による、腹膜空間などの体腔に埋め込んだセンサに対する、数日間にわたるグルコースデータを示す図である。
【図６】本発明の１つの態様による、感知素子を配置してもよい血液酸素付加装置を示す図である。
【図７】本発明の１つの態様による、２つの感知素子を含むセンサリードを示す図である。
【図８】本発明の１つの態様による、腹膜内に埋め込まれたセンサリードの２つの感知素子の各々に対する、数日間にわたるグルコースデータを示すグラフである。
【図９】本発明の１つの態様による、同じ期間にわたる図７の２つの感知素子に対する、グルコースデータの平均を示すグラフである。
【図１０】本発明の１つの態様による、腹膜内に埋め込まれたセンサリードの感知素子に対する、数日間にわたるフィルタ処理されていないグルコースデータを示すグラフである。
【図１１】本発明の１つの態様による、同じ期間にわたる図１０の感知素子に対するフィルタ処理されたグルコースデータを示すグラフである。
【図１２】本発明の１つの態様による、数日間にわたる図７の２つの感知素子に対するグルコースデータのフィルタ処理されていない平均を示すグラフである。
【図１３】本発明の１つの態様による、同じ期間にわたる図７の２つの感知素子に対するグルコースデータのフィルタ処理された平均を示すグラフである。
【図１４】本発明の１つの態様による配置部位構造の斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  インプラントユニット、１２  センサ、１３  腹膜または組織、１４  腹腔、１６  レセプタクル、１８  コネクタ、２０  センサリード、２２  感知素子、３０  血液酸素付加装置、３２，３４  血液、４０  センサリード、４２  近位感知素子、４４  遠位感知素子、９０  トロカール、９２  イントロデューサ、９４  主本体、９６  第２本体、９８  平滑端、１００  尖端、１１０  配置部位構造、１１２  シリコーンゴムチューブ、１１４  開口（穴）、１１６  内部空間。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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