(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮下液または間質液の中の炭水化物分析物の検出または測定のためのデバイスであって、
炭水化物分析物のためのアッセイのコンポーネントおよび光ガイドを含む光学センサであって、前記アッセイのコンポーネントの読み出しは、検出可能なまたは測定可能な光信号であり、前記光ガイドは、前記アッセイコンポーネントに光学的に連結されている遠位部分、および、近位部分を有し、前記遠位部分は遠位端部を有し、前記近位部分は近位端部を有する、光学センサと、
前記光学センサをインテロゲートするためのリーダであって、レンズを含むアッセイインテロゲーティングシステム及びインターフェース部分を含む、リーダと、
を接続可能に備え、
前記インターフェース部分は、幅の広い口部を備える切頭円錐形状の部分を有するフレア付きの開口部と、前記切頭円錐形状の部分の幅の狭い端部から延在するチャネルと、前記レンズが装着される凹部とを有し、前記レンズは、その光軸が前記チャネルの軸線と一致した状態で装着され、前記切頭円錐形状の部分は、前記光ガイドの前記近位端部を前記チャネルの中へ導く役割を果たし、前記チャネルは、前記光ガイドの前記近位端部を前記レンズの光軸に対して垂直の方向に拘束するものであり、
前記インターフェース部分によって、前記光ガイドの前記近位端部と前記レンズとを、取り外し可能に、且つ光学的に連結されている配置で拘束することを特徴とするデバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のデバイスであって、使用時に、前記光ガイドの前記近位部分が、ユーザの身体の外部に配設され、前記光ガイドの前記遠位部分および前記アッセイコンポーネントが、前記ユーザの身体の中に内部に設置されることを特徴とするデバイス。
【請求項３】
請求項１に記載のデバイスであって、前記光ガイドの前記近位端部および前記レンズが前記光学的に連結されている配置で拘束されているときに、前記光ガイドの前記近位端部は、前記レンズの焦点面公差の中にあることを特徴とするデバイス。
【請求項４】
請求項１に記載のデバイスであって、前記光ガイドの前記近位端部および前記レンズが前記光学的に連結されている配置で拘束されているときに、前記レンズの光軸は、前記光ガイドの前記近位部分において、前記光ガイドの光軸に平行になっていることを特徴とするデバイス。
【請求項５】
請求項１に記載のデバイスであって、前記光ガイドの前記近位端部および前記レンズが前記光学的に連結されている配置で拘束されているときに、前記インターフェース部分は、前記レンズの光軸に対して垂直の方向において、前記光ガイドおよびレンズの相対位置を拘束することを特徴とするデバイス。
【請求項６】
請求項１に記載のデバイスであって、前記光ガイドの前記近位端部および前記レンズが前記光学的に連結されている配置で拘束されているときに、前記光ガイドおよびレンズの相対位置は、前記レンズの光軸に対して垂直の方向において、±５０μｍ以下の公差範囲の中に拘束されていることを特徴とするデバイス。
【請求項７】
請求項１に記載のデバイスであって、前記光学センサと前記リーダとの間の切り離し可能な接続部をさらに含み、前記切り離し可能な接続部は、前記光ガイドの前記近位端部および前記アッセイインテロゲーティングシステムの前記レンズを、前記光学的に連結されている配置の中でさらに拘束することができることを特徴とするデバイス。
【請求項８】
請求項７に記載のデバイスであって、前記光ガイドの前記近位端部および前記レンズが前記光学的に連結されている配置で拘束されているときに、前記切り離し可能な接続部は、前記レンズの光軸に平行な方向において、前記光ガイドおよびレンズの相対位置を拘束していることを特徴とするデバイス。
【請求項９】
請求項７に記載のデバイスであって、前記光ガイドの前記近位端部および前記レンズが前記光学的に連結されている配置で拘束されているときに、前記光ガイドおよびレンズの相対位置は、前記レンズの光軸に平行な方向において、±２００μｍ以内の公差範囲の中に拘束されていることを特徴とするデバイス。
【請求項１０】
請求項９に記載のデバイスであって、前記光ガイドの前記近位端部および前記レンズが前記光学的に連結されている配置で拘束されているときに、前記光ガイドおよびレンズの相対位置は、前記レンズの前記光軸に平行な前記方向において、±１００μｍ以内の公差範囲の中に拘束されていることを特徴とするデバイス。
【請求項１１】
請求項１に記載のデバイスであって、前記フレア付きの開口部が、１００μｍの距離にわたって、粗度平均０．８μｍから１．６μｍの表面を有することを特徴とするデバイス。
【請求項１２】
請求項１に記載のデバイスであって、前記フレア付きの開口部が、単一の切頭円錐形状の部分を含むことを特徴とするデバイス。
【請求項１３】
請求項１に記載のデバイスであって、前記レンズが、レンズ保持インサートによって適切な場所に保持されていることを特徴とするデバイス。
【請求項１４】
請求項１３に記載のデバイスであって、前記レンズ保持インサートが、ねじ山構成、摩擦嵌め構成、弾性構成、および接着剤構成からなる群から選択される１つ以上の構成によって、適切な位置に保持されていることを特徴とするデバイス。
【請求項１５】
請求項１に記載のデバイスであって、前記光ガイドが、１つ以上の光ファイバを含むことを特徴とするデバイス。
【請求項１６】
請求項１に記載のデバイスであって、前記光ガイドが、５０μｍから６００μｍの範囲にある少なくとも１つの断面寸法を有することを特徴とするデバイス。
【請求項１７】
請求項７に記載のデバイスであって、前記光学センサと前記リーダとの間の前記切り離し可能な接続部が、前記光学センサの突出部分および前記リーダのボアを含み、前記突出部分は、前記ボアに係合することができることを特徴とするデバイス。
【請求項１８】
請求項７に記載のデバイスであって、前記デバイスが、前記光学センサと前記リーダとの間の相対移動を阻止することができるロッキングコンポーネントをさらに含むことを特徴とするデバイス。
【請求項１９】
請求項７に記載のデバイスであって、前記デバイスが、前記光学的に連結されている配置において、前記光学センサおよびリーダの相対回転を阻止することができる回転防止構成をさらに含むことを特徴とするデバイス。
【請求項２０】
請求項１に記載のデバイスであって、前記アッセイインテロゲーティングシステムが、積層された平面的な集積光学システム（ＳＰＩＯＳ）であることを特徴とするデバイス。
【請求項２１】
請求項１に記載のデバイスであって、前記アッセイインテロゲーティングシステムが、照明源を含むことを特徴とするデバイス。
【請求項２２】
請求項２１に記載のデバイスであって、前記照明源が、赤色レーザダイオードであることを特徴とするデバイス。
【請求項２３】
請求項１に記載のデバイスであって、前記アッセイコンポーネントが、前記光ガイドの前記遠位部分と、前記分析物の拡散を許容するが前記アッセイコンポーネントの拡散を許容しない材料とによって画定されているアッセイコンパートメントの中に保持されていることを特徴とするデバイス。
【請求項２４】
請求項１に記載のデバイスであって、前記アッセイコンポーネントが、近接度に基づいた信号発生／変調モイエティのペアのうちの一方によって標識された分析物結合分子と、
前記近接度に基づいた信号発生／変調モイエティのペアのうちの他方によって標識された前記分析物結合分子に結合するための前記分析物と競合することができる分析物類似体と
を含むことを特徴とするデバイス。
【請求項２５】
請求項２４に記載のデバイスであって、前記分析物結合分子が、前記近接度に基づいた信号発生／変調モイエティのペアのうちの一方によって標識されたマンノース結合レクチンを含み、前記分析物類似体が、前記近接度に基づいた信号発生／変調モイエティのペアのうちの他方によって標識されたデキストランを含むことを特徴とするデバイス。
【請求項２６】
請求項２４に記載のデバイスであって、前記近接度に基づいた信号発生／変調モイエティのペアのうちの一方が、Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ６４７（ＡＦ６４７）、Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ７５０（ＡＦ７５０）、およびＱＳＹ２１から選択されることを特徴とするデバイス。
【請求項２７】
請求項２４に記載のデバイスであって、前記近接度に基づいた信号発生／変調モイエティのペアのうちの一方が、ヘキサメトキシクリスタルバイオレット−１（ＨＭＣＶ−１）であることを特徴とするデバイス。
【請求項２８】
請求項２４に記載のデバイスであって、前記アッセイコンポーネントが、リファレンスフルオロフォアをさらに含むことを特徴とするデバイス。
【請求項２９】
請求項２８に記載のデバイスであって、前記リファレンスフルオロフォアが、Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ７００（ＡＦ７００）であることを特徴とするデバイス。
【請求項３０】
請求項１に記載のデバイスであって、前記分析物が、グルコースであることを特徴とするデバイス。
【請求項３１】
請求項１に記載のデバイスであって、非光学的な分析物センサをさらに含むことを特徴とするデバイス。
【請求項３２】
請求項３１に記載のデバイスであって、前記非光学的な分析物センサが、電気化学的なセンサであることを特徴とするデバイス。
【請求項３３】
請求項１に記載のデバイスであって、前記リーダが、検出または測定された分析物データを送信するための送信器をさらに含むことを特徴とするデバイス。
【請求項３４】
請求項１に記載のデバイスと、分析物データを表示するモニタとを含むことを特徴とするシステム。
【請求項３５】
請求項１に記載のデバイスと、インスリン注入システムとを含むことを特徴とするシステム。
【請求項３６】
請求項１に記載のデバイスの中で使用する、光学センサをインテロゲートするためのリーダであって、レンズを含むアッセイインテロゲーティングシステムと、光ガイドインターフェース部分とを含み、
前記光ガイドインターフェース部分は、幅の広い口部を備える切頭円錐形状の部分を有するフレア付きの開口部と、前記切頭円錐形状の部分の幅の狭い端部から延在するチャネルと、前記レンズが装着される凹部とを有し、前記レンズは、その光軸が前記チャネルの軸線と一致した状態で装着され、前記切頭円錐形状の部分は、前記光ガイドの前記近位端部を前記チャネルの中へ導く役割を果たし、前記チャネルは、前記光ガイドの前記近位端部を前記レンズの光軸に対して垂直の方向に拘束するものであり、
前記光ガイドインターフェース部分によって、前記光ガイドの前記近位端部と前記レンズとを、取り外し可能に、且つ光学的に連結されている配置で拘束することを特徴とするリーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭水化物分析物、たとえば、グルコースの検出および測定のためのデバイスに関する。本発明のさらなる態様は、そのようなデバイスのコンポーネント；閉ループインスリン注入システムを含むそのようなデバイスを含むシステム；ならびに、そのようなデバイス、コンポーネント、およびシステムを作製および使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願との相互参照
本出願は、第１２０条の下で、２０１４年１０月１３日に出願された米国特許出願第１４／５１２，７７８号の優先権を主張し、その内容は、本願に引用して援用されている。また、本出願は、第１１９条（ｅ）の下で、２０１３年１０月２５日に出願された米国仮出願第６１／８９５，７８３号の優先権を主張し、その内容は、本願に引用して援用されている。
【０００３】
通常の健康的な人の膵臓は、上昇した血漿グルコースレベルに応答して、インスリンを作り出し、インスリンを血液ストリームの中へ放出する。ベータ細胞（β細胞）は、膵臓の中に存在し、必要に応じて、インスリンを作り出し、インスリンを血液ストリームの中へ分泌する。β細胞が、正常に機能しないようになった場合、または、不十分な量のインスリンしか作り出さない場合には、インスリンは、別の供給源から身体に提供されなければならない。
【０００４】
従来から、インスリンは経口摂取できないので、インスリンは、シリンジを用いて注射されてきた。より最近では、特に、糖尿病患者にインスリンを送達するために、注入ポンプ治療の使用も増えてきている。たとえば、外部注入ポンプは、ベルトの上またはポケットの中などに着用され、経皮的針、または、皮下組織の中に設置されたカニューレを備える注入チューブを介して、インスリンを身体の中へ送達する。医師は、連続的な注入が、糖尿病患者の状態のより大きな制御を提供することを理解しており、それを患者に対してますます処方するようになっている。
【０００５】
注入ポンプデバイスおよびシステムは、インスリンなどのような処方薬を患者に送達または分配する際に使用するものとして、医療技術分野では比較的周知である。１つの形態では、そのようなデバイスは、比較的にコンパクトなポンプハウジングを含み、ポンプハウジングは、注入チュービングおよび関連のカテーテルを通して、または、注入セットを通して、患者に投与するための処方薬を運搬するシリンジまたはリザーバーを受け入れるように適合されている。プログラム可能な制御は、連続的にまたは定期的な間隔で注入ポンプを動作させ、長期間にわたって厳密に制御された薬剤の正確な送達を得ることが可能である。そのような注入ポンプは、インスリンおよび他の薬剤を投与するために使用される。
【０００６】
それぞれの身体に関してベースラインのインスリン必要値が存在しており、それは、各糖尿病患者個人において、一般的に、注入ポンプを使用した継続的なまたは連続的なベースの患者に対する基礎量のインスリンの投与によって維持され得る。しかし、追加的なグルコース（すなわち、基礎レベルを超えるもの）が糖尿病患者個人の身体に発生すると（たとえば、個人が食事を取るときなど）、追加的なグルコースを適切に考慮するのと同時に、過剰なインスリンの注入を回避するように、投与されるべきインスリンの量およびタイミングが決定されなければならない。典型的には、ボーラス量のインスリンが投与され、食事（すなわち、食事ボーラス）を補償する。食事の炭水化物含有量に基づいて、予想される食事をカバーするのに必要であり得るインスリンの量を決定することは、糖尿病患者にとって一般的なことである。
【０００７】
長年にわたって、糖尿病患者の中の血中グルコースレベルの指標を得る際に使用するために、さまざまなグルコースセンサが開発されてきた。そのような測定値は、患者に対するインスリンの規則的な投与を典型的には含む治療計画をモニタリングおよび／または調節する際に有用である。
【０００８】
皮下液または間質液の中の分析物の濃度は、血液の中の前記分析物の濃度と相関があることが観察されており、結果的に、皮下の場所に置かれるグルコースセンサの使用のいくつかの報告が存在している。そのようなセンサは、皮膚を通過することが可能であり、または、遠隔からインテロゲートされ得る（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｅｄ）。皮膚を通過するセンサは、ベースコンポーネントと取外し式リーダコンポーネントとを含むことが可能であり、ベースコンポーネントは、ユーザの身体に取り付けられたままであり、取外し式リーダコンポーネントは、センサからの測定値を得るために使用される。
【０００９】
いくつかのタイプの技術が利用可能であり、最も一般的で成熟したもののうちの２つは、電気化学的なセンシングおよび光学的なセンシングである。これらのタイプのセンサは、国際公開第２０１３／０３６９４３号に説明されているように、直交冗長システムの中で組み合わせられ得る。
【００１０】
小さい可撓性の電気化学的なセンサ（たとえば、薄膜マスク技法にしたがって構築されるものなど）が、長期間にわたって定期的な測定値を得るために使用され得る。
【００１１】
マンスーリ（Ｍａｎｓｏｕｒｉ）およびシュルツ（Ｓｃｈｕｌｔｚ）（Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ１９８４；２：８８５〜８９０頁）、メドウズ（Ｍｅａｄｏｗｓ）およびシュルツ（Ｓｃｈｕｌｔｚ）（Ａｎａｌ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ．１９９３２８０：２１〜３０頁）、ならびに、米国特許第４，３４４，４３８号は、すべて、光学的な手段による血液の中の低分子量化合物の現場モニタリングのためのデバイスを説明している。これらのデバイスは、血管の中へ挿入されるように設計されており、または、外部光源および外部検出器への光ファイバ接続とともに皮下に設置されている。
【００１２】
光学的なセンシングの１つの形態は、近接度に基づいた信号発生／変調モイエティ（ｍｏｉｅｔｙ）のペア（米国特許第６２３２１２０号で議論されている）を利用し、それは、典型的には、エネルギー移動ドナー−アクセプタペア（エネルギードナーモイエティおよびエネルギーアクセプタモイエティを含む）である。エネルギードナーモイエティは、光輝性（ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）（通常は、蛍光性）である。
【００１３】
そのような方法では、エネルギー移動ドナー−アクセプタペアは、分析されることになるサンプル（たとえば、皮下の流体など）に接触させられる。次いで、サンプルは照射され、結果として生じる放出が検出される。ドナー−アクセプタペアのうちの一方のモイエティは、レセプタキャリア（たとえば、炭水化物結合分子）に結合され、一方、ドナー−アクセプタペアのうちの他方のモイエティ（リガンドキャリア、たとえば、炭水化物類似体に結合されている）および存在する任意の分析物（たとえば、炭水化物）が、レセプタキャリアの上のサイトを結合させるために競合する。ドナーおよびアクセプタが一緒にされると、エネルギー移動がドナーとアクセプタとの間で起こる。
【００１４】
そのようなドナー−アクセプタエネルギー移動の例は、蛍光共鳴エネルギー移動（Ｆｏｒｓｔｅｒ共鳴エネルギー移動、ＦＲＥＴ）であり、それは、初期に励起されたドナー（Ｄ）からアクセプタ（Ａ）への、励起された状態のエネルギーの非放射移動である。
【００１５】
ＦＲＥＴの重要な特性は、それが生物学的な巨大分子の寸法に匹敵する距離にわたって起こることである。ＦＲＥＴが５０％の効率となる距離（Ｆｏｒｓｔｅｒ距離と呼ばれる）は、典型的には、２０Å〜６０Åの範囲にある。２０Åから９０Åの範囲にあるＦｏｒｓｔｅｒ距離は、競合的結合の研究にとって好都合である。
【００１６】
エネルギー移動は、エネルギードナーモイエティの蛍光の検出可能な寿命時間の変化（低減）を作り出す。また、エネルギードナーモイエティによって放出される蛍光信号のある割合が消光される（ｑｕｅｎｃｈｅｄ）。
【００１７】
寿命時間の変化は、分析物の競合的結合によって低減され、または、排除さえされる。したがって、見掛けのルミネッセンス寿命時間を測定することによって、たとえば、位相変調蛍光光度法または時間分解蛍光測定法（ラコビッチ（Ｌａｋｏｗｉｃｚ），Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，Ｐｌｅｎｕｍ  Ｐｒｅｓｓ，１９８３，Ｃｈａｐｔｅｒ３を参照）によって、サンプルの中の分析物の量を決定することが可能である。ドナーの強度減衰時間および位相角度は、分析物濃度の増加とともに増加することが期待される。したがって、ＦＲＥＴメカニズムは、アッセイを照射することによって、ならびに、励起された状態の寿命時間（「寿命時間インテロゲーション」）、および／または、ドナーフルオロフォア（ｆｌｕｏｒｏｐｈｏｒｅ）から放出された蛍光の強度（「強度インテロゲーション」）のいずれかを測定することによって、平衡状態のインテロゲーションを光学的に許容する。後者のアプローチが好適である。その理由は、寿命時間インテロゲーションに伴うものよりも２５倍少ない光にアッセイを露出させるからである。
【００１８】
ＦＲＥＴメカニズムは、いくつかの利点を提供する。第１に、ＦＲＥＴ蛍光寿命時間測定は、一般的に、それらが互いの光学的な到達範囲の中にある限り、センサおよびリーダユニットの相対位置に鈍感であり、また、環境の変化に鈍感であり、それは、システムを事実上キャリブレーションフリーにする助けとなる。第２に、適当なドナー−アクセプタ比率および適切なドナー−アクセプタ幾何学形状が得られる場合には、ＦＲＥＴは、非常に敏感であると考えられる。これらの原理は、エネルギー移動によるグルコースセンシングにおいて使用されてきた。国際公開第９１／０９３１２号は、グルコース（エネルギー移動ドナー−アクセプタペアを組み込む）に基づいて、親和力（ａｆｆｉｎｉｔｙ）アッセイを用いる皮下の方法およびデバイスを説明しており、それは、光学的な手段によって遠隔からインテロゲートされる。同一出願人による国際公開第９７／１９１８８号、国際公開第００／０２０４８号、国際公開第０２／３０２７５号、国際公開第０３／００６９９２号、国際公開第０３／０７２１７２号、国際公開第０５／０５９０３７号、国際公開第０５／０６４３１８号、国際公開第０５／１１０２０７号、国際公開第０６／０１０６０４号、国際公開第０６／０６１２０７号、国際公開第０６／０６１２０８号、国際公開第０７／０６５６５３号、国際公開第０９／０２４５２１号、および国際公開第０９／０２４５２２号は、そのような方法およびデバイスの開発をそれぞれ説明している。
【００１９】
上記に説明されている光学センサ技術は、他の利用可能な技術に対していくつかの利点を提供する。光学センサは、真皮および皮下の領域の両方において上手く機能し、それは、センサが部分的に外に移植されたときでも、光学センサが機能性を維持することを可能にし、患者がセンサを交換することができるまで、患者に測定を提供する。アッセイの非消費的な安定した性質に起因して、測定技法は、バイオファウリングに鈍感である。そのため、それは、センサの寿命時間の全体を通して、１つのシングルポイントキャリブレーションの可能性を提供する。そのうえ、アッセイは、典型的には、リファレンスダイ（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｄｙｅ）を含み、それは、変化するグルコース濃度によっても安定したままであるが、多くの非グルコース起因の変化によって影響を受ける。したがって、それは、光学センサに関するセンサ診断ツールとしての役割を果たし、いつ膜の完全性が損なわれたか、または、いつ光学的な接続がミスアライメント状態になったかことを示す。
【００２０】
上記に説明されているような電気化学的なセンサは、たとえば、同一出願人による米国特許第６，８０９，６５３号に説明されているような遠隔計測特性のモニタシステムに適用されてきた。
【００２１】
上記に説明されているタイプの特性モニタリングシステムは、個々のユーザの固有の特性に基づいてキャリブレートされた後においてのみ、実用的に使用できるものである。したがって、ユーザは、センサを外部でキャリブレートすることが必要とされる。より具体的には、糖尿病患者は、特性モニタシステムが使用される持続期間にわたって、１日当たり平均２回から４回、フィンガスティック血中グルコースメータの測定値を利用することが必要とされる。毎回、血液が、ユーザの指から採取され、血中グルコースメータによって分析され、ユーザに関するリアルタイムの血糖レベルを提供する。次いで、ユーザは、グルコースモニタリングシステムをキャリブレートするために使用されるユーザの現在の血糖レベルとして、このデータをグルコースモニタの中へ入力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０３３０７６号
【特許文献２】米国特許第６５８４３３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかし、そのような外部キャリブレーションは、さまざまな理由から不利である。たとえば、血中グルコースメータは、固有の誤差範囲を含み、使用ごとの１つの時点における離散的な測定値のみを提供する。そのうえ、完全に正確であったとしても、血中グルコースメータは、使用しにくく（たとえば、自動車を運転するのと同時にフィンガスティックメータ測定値を採るべきではない）、また、不適正な使用の影響を受けやすい。そのうえ、フィンガスティックのそれぞれの適用に関連して、痛みおよび不快感を伴うことは言うまでもなく、コストもかかる。したがって、フィンガスティック置換えは、次世代のグルコースモニタリングシステムの目標であり続けている。
【００２４】
センサ技術が改善しているので、閉ループシステム（すなわち、人工膵臓システム）においてインスリンの注入を制御するために、センサ値を使用することが大いに望まれている。具体的には、糖尿病に関する閉ループシステムは、患者に取り付けられたグルコースセンサおよびインスリン注入ポンプを含み、インスリンの送達は、センサのグルコース値の測定値に基づいて、ユーザ／患者によってではなく、注入ポンプのコントローラによって自動的に投与される。閉ループシステムの利益は、何倍にもなり、低血糖事象の大半が起こる夜間において、より厳しい血糖コントロールを含む。
【００２５】
正確で信頼性の高いセンサが、長い間、閉ループの実現に不可欠なものとして理解されてきた。フィンガスティック置換えのために必要とされる精度、および、一貫した閉ループ機能性に必要とされる信頼性を満たすための取り組みにおいて、グルコースセンサ技術は発展してきている。
【００２６】
本発明者は、ベースコンポーネントおよびリーダコンポーネントを含む光学センサの性能が、これらのコンポーネントの中の光学的なコンポーネントのアライメントに対して非常に敏感であることを見出した。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
第１の態様では、本発明は、流体の中の炭水化物分析物の検出または測定のためのデバイスであって、
−  炭水化物分析物のためのアッセイのコンポーネントおよび光ガイドを含む光学センサであって、アッセイのコンポーネントの読み出しは、検出可能なまたは測定可能な光信号であり、光ガイドは、アッセイコンポーネント(assay components)に光学的に連結されている遠位部分、および、近位部分を有している、光学センサと、
−  光学センサをインテロゲートするためのリーダ(reader for interrogating)であって、レンズを含むアッセイインテロゲーティングシステムを含むリーダと、
−  光学センサおよびリーダのうちの少なくとも１つの一部を形成するインターフェース部分であって、光ガイドの近位部分およびアッセイインテロゲーティングシステムのレンズを、光学的に連結されている配置で、除去可能に拘束することができる、インターフェース部分と
を含む、デバイスを提供する。
【００２８】
好ましくは、デバイスは、生体内での使用に適切である。好適な実施形態では、光ガイドの近位部分が、ユーザの身体の外部に配設され、光ガイドの遠位部分およびアッセイコンポーネントが、ユーザの身体の中に内部に設置される。
【００２９】
好ましくは、光ガイドの近位部分が、光ガイドの近位端部を含む。
【００３０】
好ましくは、光ガイドの近位部分およびレンズが光学的に連結されている配置で拘束されているときに、光ガイドの近位端部は、レンズの光軸公差および／または焦点面公差の中にある。良好な性能に関して許容可能な光軸公差および焦点面公差は、ファイバ直径、レンズパラメータ、および光源強度に依存している。
【００３１】
典型的には、レンズの光軸は、光ガイドの近位部分において測定されたとき、光ガイド光軸に平行になっている。平行からの８°の偏差は、光軸が平行になっているときに起こる最大光透過率のおおよそ９０％の光透過率を可能にすることを、光学的なシミュレーションは示している。したがって、平行から最大で８°までの光軸の角度の偏差が許容可能である。
【００３２】
焦点面公差は、軸線ｘおよび軸線ｙの観点から本明細書で議論されており、軸線ｘおよび軸線ｙは、レンズの焦点面に対して平行であり、レンズの光軸の上に中心を置かれている。デバイスの好適な実施形態の使用の間に、軸線ｘは、好ましくは、ユーザの皮膚に対して概して平行であり、軸線ｙは、好ましくは、ユーザの皮膚に対して概して垂直である。
【００３３】
光軸公差は、軸線ｚの観点から本明細書で議論されており、軸線ｚは、レンズの焦点面に垂直であり、レンズの焦点面の上に中心を置かれている。デバイスの好適な実施形態の使用の間に、軸線ｚは、好ましくは、ユーザの皮膚に対して概して平行である。
【００３４】
軸線ｘ、ｙおよびｚ、ならびに、レンズの焦点面、焦点、および光軸は、図７および図８に示されている。ｘ、ｙ、およびｚが０になっている点は、光ガイドの光軸と光ガイドの近位端部との間の交点に対応しており、それは、レンズの焦点に正確に位置し、すなわち、最適な光学的連結になっている。
【００３５】
好ましくは、光ガイドおよびレンズの相対位置は、ｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向のそれぞれにおいて、±１０μｍから±２００μｍの公差範囲の中に拘束されている。
【００３６】
より好ましくは、光ガイドおよびレンズの相対位置は、ｘ方向およびｙ方向において、±１２５μｍ以下、好ましくは、±５０μｍ以下の公差範囲の中に拘束されている（すなわち、好適な実施形態では、光ガイドの光軸が、任意の横断方向において、レンズの光軸から最大で多くても５０μｍだけ変位されるように、光ガイドの光軸は位置合わせされる）。
【００３７】
好ましくは、光ガイドおよびレンズの相対位置は、ｚ方向において、±１２５μｍ以下、好ましくは、±７０μｍ以下の公差範囲の中に拘束されている（すなわち、好適な実施形態では、光ガイドの近位部分の位置は、レンズの光軸に沿って、焦点から最大で多くても７０μｍだけ変位されるように拘束されている）。しかし、実験は、ｚ方向において、２５０μｍの公差が許容可能であり得ることを示している。
【００３８】
好ましくは、デバイスは、光学センサとリーダとの間の切り離し可能な接続部をさらに含み、切り離し可能な接続部は、光ガイドの近位部分およびアッセイインテロゲーティングシステムのレンズを、光学的に連結されている配置の中でさらに拘束することができる。したがって、インターフェース部分は、ｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向において、光ガイドおよびレンズの相対位置を拘束することが可能であるが、より好ましくは、インターフェース部分は、ｘ方向およびｙ方向において、光ガイドおよびレンズの相対位置を拘束しており、ｚ方向における相対位置は、より詳細に下記に議論されているように、光学センサおよびリーダの別々の接続部によって拘束されている。
【００３９】
好ましくは、インターフェース部分は、より詳細に下記に議論されているように、リーダの一部を形成する光ガイドインターフェース部分である。一般的に、光学センサはより短い耐用年数を有するので、コストの理由のため、構造的な特徴を光学センサの上よりもむしろリーダの上に含むことが好適である。
【００４０】
しかし、インターフェース部分のいくらかまたはすべてが、光学センサの一部を形成することが可能である。したがって、光学センサは、リーダの上のオス型部分と相互作用することができるメス型部分（たとえば、光ガイドの周りのカラー）を含むことが可能である。たとえば、光ガイドの周りのカラーは、リーダの上の突出部と相互作用することが可能である。これは、光ガイドを保護するという潜在的な利点を有する。
【００４１】
デバイスのコンポーネント
デバイスのコンポーネントは、次のうちのいくつかまたはすべてを含む。
−  光学センサ
−  コネクタを含むベース
−  光ガイド
−  アッセイコンパートメント
−  アッセイコンポーネント
−  リーダ
−  光ガイドインターフェース部分
−  アッセイインテロゲーティングシステム
−  レンズ
−  光検出器
−  ビームスプリッタ、フィルタ、およびミラーを含む他の光学的なコンポーネント
−  光学システムハウジング
−  レンズ保持インサート
−  送信器およびさらなるコンポーネント
−  コネクタを含むハウジング
【００４２】
これらのコンポーネントは、より詳細に下記に議論されている。
【００４３】
光学センサ
好適な実施形態では、光学センサは、その寿命時間にわたってユーザの身体の上の／中の位置のままであり、その寿命時間は、たとえば、最大で７日間である可能性がある。リーダは、典型的には、センサの寿命時間の全体を通して、センサに接続されたままになっている。
【００４４】
ベース
好ましくは、光学センサ光ガイドの近位部分（ユーザの身体の外部に配設されている）は、ベースに装着されている。
【００４５】
ベースは、好ましくは、たとえば、その下側表面の上の接着剤またはオーバーテーピングを使用して、ユーザの皮膚に装着使用される。ＥＮＬＩＴＥ（商標）センサにおいて使用されているテーピング構成を適用することが可能である。
【００４６】
ベースは、部分的にまたは完全に、プラスチックから形成され得る。
【００４７】
好ましくは、光学センサおよびリーダは、機械的な接続のための少なくとも１つの接続構成を含み、光学センサおよびリーダが、接続され、切り離され、および再接続され得るようになっている。
【００４８】
より好ましくは、光学センサは、下記に説明されているように、いくつかの接続構成によってリーダに接続するように適合されている。接続構成のうちの１つのコンポーネントが、光学センサの一部になっているものとして説明されており、別のコンポーネントが、リーダの一部になっているものとして説明されている場合には、その反対も可能であることが理解されよう。また、たとえば、下記に述べられているさらなるロッキングコンポーネントなど、別々のコネクタコンポーネントを使用することも可能である。ＳＯＦ（商標）センサにおいて使用されている接続構成を適用することが可能である。
【００４９】
そのような接続構成の一部として、光学センサベースは、好ましくは、リーダのボア(bore)に係合するための突出部分を含む。突出部分は、係合を促進させるための係合表面、たとえば、１つ以上のＯリングを含むことが可能である。これは、光ガイドの近位部分のための一般的な場所を提供している可能性があり、その特定の場所は、下記に議論されている光ガイドインターフェース部分によって決定される。好ましくは、突出部分は、光ガイドの近位端部をリーダの光ガイドインターフェース部分の中に位置する。
【００５０】
そのような接続構成の追加的なまたは代替的なパーツとして、光学センサは、好ましくは、リーダの相補的なコネクタに対する切り離し可能な接続のためのコネクタを含む。コネクタは、ベースの一部を適切に形成している。光学センサのコネクタは、好ましくは、１つ以上の締結具またはラッチ、好ましくは、移動可能なラッチ、たとえば、可撓性のクリップ（たとえば、弾性的に付勢されているクリップ）を含み、それは、リーダの固定されたコネクタと相互作用することが可能である。好ましくは、コネクタは、ｚ方向における光ガイドおよびレンズの相対位置を制御する。
【００５１】
そのような接続構成の追加的なまたは代替的なパーツとして、光学センサおよびリーダは、回転防止構成（たとえば、キーイング構成）を含み、互いに装着されるときに、光学センサおよびリーダの相対回転を防止することが可能である。好適な実施形態では、リーダの上の１つ以上のラグが、光学センサベースの上の相補的な凹部に係合する。ラグ／凹部は、たとえば、突出部分の上方および下方に、および／または、突出部分の両側にあってもよい。
【００５２】
任意選択で、さらなるロッキングコンポーネント（本明細書で「クリップ」とも称される）が、好ましくは、光学センサとリーダの間のスペースを占有することによって、ｚ方向における光ガイドおよびレンズの相対移動を阻止または防止する。ロッキングコンポーネントは、適切には、別々のコンポーネントであり、典型的には、プラスチック製である。
【００５３】
レンズガイドおよびレンズの相対移動は、任意選択で、たとえば、面ファスナを介して、光学センサのオーバーテーピングにリーダを接続することによって、および／または、リーダのオーバーテーピングによって、さらに制限される。
【００５４】
好ましくは、ベースは、少なくとも初期には、光ガイドの遠位端部をユーザの身体の中に位置決めするための注射器（本明細書で「挿入デバイス」または「インサータ」とも称される）を含む。これは、センサの遠位部分を部分的にまたは完全に包み込む針、たとえば、国際公開第２０１３／０３６４９３号に開示されているようなＣ字形状の断面の針であることが可能である。挿入デバイスは、好ましくは、外傷を最小化するように、ならびに、患者の快適性およびセンサ送達の一貫性を最大化するように設計されている。ＥＮＬＩＴＥ（商標）センサにおいて使用されている挿入デバイスを適用することが可能である。
【００５５】
任意選択で、ベースは、電気化学的なセンサのコンポーネントを含む。
【００５６】
光ガイド
好ましくは、光ガイドは、１つ以上の光ファイバを含む。好ましくは、光ガイドの外径（または、代替的に、それぞれの光ファイバの外径）は、５０μｍから６００μｍの範囲、より好ましくは、２００μｍから３００μｍの範囲（たとえば、２３５μｍから２７５μｍ）にある。低い直径の光ファイバは、良好な光信号を送信するために十分な光を取り込むことができないが、一方、高い直径の光ファイバは、潜在的にユーザに痛みをもたらす。
【００５７】
好ましくは、光ガイドの近位端部の長手方向の軸線および遠位端部の長手方向の軸線との間の角度は、０°から９０°の範囲にある。９０°に接近する角度は、針挿入にとって好適であり、また、デバイス高さを最小に維持するために好適であるが（その理由は、これによって、近位部分がユーザの皮膚に対して平行になっている状態で、光ガイドの遠位部分がユーザの皮膚に対して垂直になることが可能になるからである）、高い角度は、光ガイドクラッディングが割れることを引き起こす可能性がある。４５°の角度を使用することが可能である。好ましくは、光ガイドは、可撓性である。
【００５８】
好ましくは、光ガイドの近位端部は、端面を含み、端面は、好ましくは平面的になっており、好ましくは、光ガイドの長手方向軸線に対して垂直になっている。
【００５９】
光ガイドは、好ましくは、プラスチック製である。それは、好ましくは、クラッディング(cladding)、たとえば、厚さ約１０μｍのクラッディングを有する。光ガイドは、水および他の液体の吸収が非常に低いか、または、水および他の液体を吸収しないべきである。
【００６０】
光ガイドは、減衰がほとんどない状態から減衰がまったくない状態で、励起、アッセイ信号、およびリファレンスのために使用される波長の光を透過させるべきである。
【００６１】
アッセイコンパートメント
好ましくは、アッセイコンポーネントは、１つ以上のアッセイコンパートメントの中に保持されている。好適な実施形態では、アッセイコンパートメントは、光ガイドの遠位部と、分析物の拡散を許容するがアッセイコンポーネントの拡散を許容しない材料（たとえば、分析物浸透性の膜）とによって画定されている。好適な材料は、疎水性のユニットおよび親水性のユニットを有するコポリマーであり、親水性のユニットは、国際公開第０５／１１０２００７号に開示されているように、ポリエチレングリコールおよび二塩基酸のエステルをそれぞれ含む。とりわけ好適な材料は、それに開示されている１０００ＰＥＧＴ８０ＰＢＴ２０、および１０００ＰＥＧＴ７０ＰＢＴ３０である。
【００６２】
適切には、アッセイコンパートメントは、光ガイドの遠位端部にあり、または、光ガイドの遠位端部の近くにある。アッセイコンパートメントは、光ガイドの凹部または貫通穴の中に、全体的にまたは部分的に存在することが可能である。そのような設計の例は、レーザドリルであけられた孔部、または、光ガイドの側壁部にある長方形キャビティを含む。
【００６３】
アッセイコンポーネント
好適なアッセイコンポーネントは、国際公開第２０１３／０３６９４３号に議論されている。
【００６４】
好適な実施形態では、分析物は、グルコースである。
【００６５】
アッセイは、好ましくは、競合アッセイである。
【００６６】
好ましくは、アッセイコンポーネントは、近接度に基づいた信号発生／変調モイエティ(modulating moiety)のペアのうちの一方によって標識された分析物結合分子と、近接度に基づいた信号発生／変調モイエティのペアのうちの他方によって標識された分析物結合分子に結合するための分析物と競合することができる分析物類似体とを含む。アッセイは、とりわけセンサ診断ツールとしての役割を果たすリファレンスフルオロフォア(reference fluorophore)をさらに含むことが可能である。
【００６７】
好ましくは、アッセイコンポーネントは、炭水化物結合分子および炭水化物類似体、ならびに、光信号を提供するエネルギードナーモイエティおよびエネルギーアクセプタモイエティ（「ＦＲＥＴペア」とも称される）を含む。エネルギーアクセプタモイエティ(energy acceptor moiety)は、エネルギードナーモイエティ(energy donor moiety)の放出スペクトルにオーバーラップする吸収スペクトルを有する。より好ましくは、エネルギーアクセプタモイエティは、非蛍光性である。
【００６８】
好適な実施形態では、アッセイは、グルコースレセプタ（炭水化物結合分子）、グルコース類似体、グルコースレセプタの上に標識された第１のフルオロフォア（エネルギードナーモイエティ）、および、グルコース類似体の上に標識されたアクセプタダイ（エネルギーアクセプタモイエティ）を含む、競合的なグルコース結合親和力アッセイである。
【００６９】
好適な炭水化物結合分子は、標識されたＭＢＬ（マンノース結合レクチン）である。コンカナバリンＡは、関心のある別の炭水化物結合分子である。
【００７０】
好適な炭水化物類似体は、炭水化物モイエティまたは炭水化物模倣モイエティを持つ標識された巨大分子である。例は、任意選択で、誘導体化された標識されたデキストラン、たとえば１１０ｋＤａデキストラン；ペンダント炭水化物または炭水化物模倣モイエティを持つ標識された合成ポリマー；ペンダント炭水化物または炭水化物模倣モイエティを持つ標識されたタンパク質を含む。そのような炭水化物類似体は、たとえば、国際公開第０７／０６５６５３号および国際公開第０６／０６１２０８号に開示されている。
【００７１】
好適なエネルギードナーモイエティは、Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒフルオロフォア、Ｔｅｘａｓ  Ｒｅｄ、およびＣｙ５である。Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ５９４（ＡＦ５９４）が、とりわけ好適である。ＡＦ６４７、ＱＳＹ２１、およびＡＦ７５０は、６４５ｎｍにおいてレーザダイオード供給源と併せて使用するのに適当である。
【００７２】
好適なエネルギーアクセプタモイエティは、へキサメトキシクリスタルバイオレット−１（ＨＭＣＶ１、Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ，Ｉｎｃ．によって製造されている特許で守られたクリスタルバイオレット誘導体）であり、それは、国際公開第０５／０５９０３７号に開示されている。これは、炭水化物類似体分子がデキストランである場合に、とりわけ適切である。
【００７３】
好適なリファレンスフルオロフォアは、Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ  ７００（ＡＦ７００）である。リファレンスフルオロフォアは、好ましくは、炭水化物結合分子に著しくは結合しないＨｕｍａｎ  Ｓｅｒｕｍ  Ａｌｂｕｍｉｎ（ＨＳＡ）または別の巨大分子の上に標識されている。
【００７４】
本発明の好適な実施形態では、デキストラン分子当たり約０．８−１  ＡＦ５９４／ＣＲＤおよび５  ＨＭＣＶ１分子の、ＡＦ５９４によるラベリングの程度（ＤＯＬ）が、最適な用量反応を与えることが見出された。
【００７５】
また、アッセイコンポーネントは、放射線滅菌のための保護形成部を含むことが可能である。
【００７６】
リーダ
また、リーダは、「レコーディングデバイス」または「グルコースセンサ送信器またはレコーダ」（ＧＳＴ／ＧＳＲ）とも称される。
【００７７】
リーダは、光学センサをインテロゲートするために使用され、また、除去可能に、物理的におよび光学的に光学センサに連結され得る。
【００７８】
リーダは、好ましくは、たとえばプラスチック製のハウジングを含む。リーダは、ユーザの身体の上に着用可能であってもよく、また、わずか１５ｃｍ３（たとえば、約１１ｃｍ３）の体積および約１０ｇの重量を有するようにサイズ決めされてもよい。好ましくは、リーダは、２年以上の寿命を有する。リーダは、定期的に、たとえば１５日ごとに、充電される必要がある可能性がある。
【００７９】
リーダは、好ましくは、光学センサに対する切り離し可能な接続のための接続構成のコンポーネントを含む。これは、より詳細に上記に議論されている。好適な実施形態では、リーダは、光学センサの突出部部分に係合するためのボアと；光学センサの移動可能なコネクタに対する接続のための固定されたコネクタと；光学センサの凹部に係合するための回転防止ラグとを含む。これらの特徴のうちのいくつかまたはすべてが、適切には、リーダハウジングの一部として形成されている。
【００８０】
アッセイインテロゲーティングシステム
リーダは、アッセイインテロゲーティングシステムを含み、アッセイインテロゲーティングシステムは、上記に参照されているレンズを介して光学センサから光信号を受信する。アッセイインテロゲーティングシステムは、好ましくは、光電子インテロゲーティングシステムである。アッセイインテロゲーションシステムは、上記に議論されているように、アッセイの寿命時間および／または強度インテロゲーションを介して動作することが可能である。
【００８１】
レンズは、好ましくは、集束／収束レンズ、たとえば、両凸のレンズである。レンズは、好ましくは、プラスチック製である。
【００８２】
アッセイインテロゲーティングシステムは、適切には、１つ以上の光検出器、たとえばフォトダイオードを含む。使用時には、光の形態の光信号が、光ガイドの近位端部に到達し、レンズを介して焦点を合わせられ、次いで、光検出器に送信される。
【００８３】
好ましくは、アッセイインテロゲーティングシステムは、照明源、たとえば、ＬＥＤまたは赤色レーザダイオードを含み、後者は、リーダのサイズおよび体積の大幅な低減を可能にする。ＡＦ６４７、ＱＳＹ２１、およびＡＦ７５０は、６４５ｎｍにおいてレーザダイオード供給源と併せて使用され得る。典型的には、照明源が、光ガイドを介してアッセイをインテロゲートするために使用される。
【００８４】
アッセイインテロゲーティングシステムは、たとえば、励起フィルタおよび／または１つ以上の放出フィルタを実現するために、たとえば、１つ以上のコーティングを有するフィルタ基板の形態のフィルタを含むことが可能である。
【００８５】
アッセイインテロゲーティングシステムは、たとえば、ビームスプリッタ(splitters)および／またはミラーなど、さらなるコンポーネントを含むことが可能である。典型的には、ビームスプリッタは存在しているが、ミラーは存在していなくてもよい。
【００８６】
アッセイインテロゲーションシステムのコンポーネントは、好ましくは、リーダの光学システムハウジングサブユニットの中に含まれており、光学システムハウジングサブユニットは、好ましくは、リーダハウジングに装着されている。
【００８７】
アッセイインテロゲーションシステムのコンポーネントは、好ましくは、プリント回路基板アッセンブリ（ＰＣＢＡ）に電気的に接続されている。アッセイインテロゲーティングシステムのコンポーネントは、アライメントピンおよび／もしくはスクリュを介してＰＣＢＡに装着されてもよく、または、コンポーネントは、フレックスコネクタを介してＰＣＢＡに電気的に接続されてもよい。
【００８８】
別々の光学的なコンポーネントの代替例として、アッセイインテロゲーティングシステムは、ウエハスケールの積層された平面的な集積光学システム（ｓｔａｃｋｅｄ  ｐｌａｎａｒ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）（ＳＰＩＯＳ）として製造され、より小さいユニットへとダイスカットされ得る。積層された平面的な集積光学システム（ＳＰＩＯＳ）は、光学的なコンポーネントの２つの射出成形された層の間に１つの多機能フィルタ層を固定して中実ブロックを形成することによって生成されてもよく、それは、自己支持型である。
【００８９】
光ガイドインターフェース部分およびレンズ
リーダは、好ましくは、リーダの光ガイドインターフェース部分（本明細書で「インターフェース部分」とも称される）を含む。これは、適切には、非貫通の開口部または貫通の開口部を含む厳しく管理された寸法のブロックである。リーダの光ガイドインターフェース部分は、好ましくは、たとえば締まり嵌めを介して、光学的なボックスに装着されている。
【００９０】
好ましくは、光ガイドインターフェース部分は、光ガイドの近位部分を受け入れるように適合されているメス型パーツ、たとえばフレア付きの開口部を含む。
【００９１】
「フレア付きの開口部」という用語は、レンズの近位の幅の狭い部分と、レンズの遠位のより幅の広い部分とを備えた配置を含む。フレア付きの開口部の近位部分は、好ましくは、光ガイドの近位端部を収容するように適合されている光ガイドアライメントチャネルの中で終了している。適切には、アライメントチャネルは、光ガイドよりもわずかに大きい（たとえば、最大で５０μｍ大きい、より好ましくは、最大で３０μｍ大きい）直径の円形断面チャネルである。フレア付きの開口部は、光ガイド近位端面を、レンズを備えるその光学的連結位置へと、その表面を傷つけることなくガイドする。
【００９２】
フレア付きの開口部は、好ましくは、１つ以上の面取り部、すなわち、縁部、突出部、または、他の突然の形状の不連続部によって中断されない、連続的な湾曲したおよび／または平面的な表面を含む。
【００９３】
リーダの光ガイドインターフェース部分のフレア付きの開口部は、好ましくは、形状が部分的にまたは完全に円錐状または切頭円錐状になっている。円錐半角（または、有効半角）は、好ましくは、２５°から４３°の範囲にあり、たとえば、おおよそ３０°である。高過ぎる半角は、光ガイドが適切な位置へ正しくガイドされることを妨害する可能性がある。
【００９４】
しかし、開口部は、円錐形状である必要はなく、半角が、フレア付きの開口部の近位部分から遠位部分へ変化し、または、フレア付きの開口部の周りで変化し得るようになっている。たとえば、図１０に示されているように、２つ以上の面取り部、たとえば、ダブルの面取り部配置を備えた配置を使用することが可能である。左側の光ガイドインターフェース部分では、ダブルの切頭円錐形状の配置が、４５°の外側半角および２０°の内側半角を有する状態で示されている。右側の光ガイドインターフェース部分では、単一の切頭円錐形状の配置が、３０°の半角を有する状態で示されている。しかし、単一の面取り部配置が、下記に議論されているように摩耗を引き起こし得る縁部の欠如に起因して、好適である可能性がある。
【００９５】
好ましくは、光ガイドインターフェース部分のフレア付きの開口部は、非常に滑らかな表面を有する。これは、表面に接触している光ガイドの摩耗を回避することになる。そのような摩耗は、光ガイドクラッディングを傷つけ、光透過を遮断する破片を結果として生じさせる可能性がある。
【００９６】
滑らかさが、粗度平均として測定され得る。好ましくは、フレア付きの開口部は、０．００４インチ長さの粗度カットオフにわたって粗度平均１６マイクロインチから３２マイクロインチ（１００μｍの距離にわたって０．８μｍから１．６μｍ）の表面を有する。
【００９７】
光ガイドインターフェース部分のフレア付きの開口部は、下記に議論されているように、特定の滑らかさ仕様に構築され、または、これを実現するために研磨され得る。
【００９８】
リーダのアッセイインテロゲーティングシステムは、上記に議論されているように、レンズを含む光学的なコンポーネントを有する。
【００９９】
レンズの正確な位置決めおよび角度調整は、光ガイドおよびレンズの相対的位置決めが上記に述べられている所望の公差範囲の中にあることを確実にする際に重要である。
【０１００】
レンズは、好ましくは、リーダの光ガイドインターフェース部分に装着されている。適切には、光ガイドインターフェース部分は、凹部を含み、凹部の中にレンズが位置決めされており、レンズが光ガイドに光学的に連結され得るようになっている。適切には、凹部は、保持リップまたは他の同様の構成を含み、光学センサに隣接するレンズの面の位置を制御する。
【０１０１】
レンズは、好ましくは、レンズ保持インサートを使用して、光ガイドインターフェース部分の中の適切な場所に保持されている。
【０１０２】
しかし、代替的な配置では、レンズおよび／もしくはレンズ保持インサートは、たとえば接着剤もしくはセットスクリュ(set screw)によって、リーダハウジングに、もしくは、光学システムハウジングに、直接的に装着されてもよく、または、レンズは、これらのコンポーネントのうちの１つによって、一体的に形成されてもよい。
【０１０３】
レンズ保持インサートは、ねじ山構成（好ましくは、少なくとも３から４の数を備える）によって、圧入／締まり嵌め構成（たとえば、押しつぶされるリブを使用する）によって、弾性構成（たとえば、スプリングを使用する）によって、および／または、接着剤を使用して、適切な位置に保持され得る。ねじ山構成および接着剤の組み合わせが想定される。レンズ保持インサートは、光信号と干渉してはならない。接着剤は、近赤外線領域および可視領域の中の光を透過させるべきであり、とりわけそれらの領域の中で蛍光を発しないべきである。
【０１０４】
好ましくは、光ガイドインターフェース部分の内部表面、および／または、レンズが装着される光学システムハウジングもしくはリーダハウジングの内部表面は、光学的に黒く、（信号または迷光からの）表面反射が光検出器に到達することを低減させるようになっている。適切には、これらの表面は、可視範囲（たとえば、３００〜８００ｎｍ）にある波長を吸収する。これは、たとえば、表面色および／または関連の微細なテクスチャ加工を有するコーティングを使用して実現され得る。そのようなコーティングの使用は、デバイスを形成する際に反射金属が使用されている場合には、とりわけ重要である。好ましくは、内部表面は、色が黒い。黒いシーリングテープを使用することが可能である。
【０１０５】
光ガイドインターフェース部分に関して適切な材料は、金属、プラスチック、およびセラミックを含む。好適な実施形態では、使用される材料は、スチール、たとえば、ステンレス鋼である。代替的な材料は、アルミニウム、チタン、ＫＯＶＡＲ（商標）、ＩＮＶＡＲ（商標）、および、光学的な用途で使用される他の合金、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ、ＤＥＬＲＩＮ（商標））などのようなプラスチック、ＰＶＣ、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＰ／ＣＯＣ、ＴＯＰＡＳ（商標）、ＺＥＯＮＥＸ（商標）、ＺＥＯＮＯＲ（商標）など）を含む。ＫＯＶＡＲ（商標）およびＩＮＶＡＲ（商標）が、それらの低い熱膨張係数に起因して、好適な選択肢である。
【０１０６】
好適なプラスチックは、上記に議論されているように、光学的に黒い。金属は、酸化させることができ（たとえば、アルミニウムからアルミニウムの硬質または軟質酸化物コーティング、スチールから黒色酸化物など）、または、可視範囲または近赤外線範囲の中にある光を吸収するように表面の上に黒い材料を堆積または含浸させてもよい。
【０１０７】
好適な実施形態では、レンズ保持インサートは、スチールまたはステンレス鋼から形成されている。光ガイドインターフェース部分およびレンズ保持インサートのために使用される材料は、理想的には、熱膨張係数をマッチさせるために同じタイプのものであるべきである。
【０１０８】
リーダのさらなるコンポーネント
リーダは、好ましくは、分析物濃度値を表す光信号値を読み取ること、フィルタをかけること、処理すること、および／または、送信することが可能である。好ましくは、リーダは、光学センサからの光信号を分析物濃度値に変換するための計器を含む。リーダは、検出または測定された分析物データを送信するための送信器をさらに含むことが可能である。
【０１０９】
コンポーネントの形成
上記に説明されているように、コンポーネントの寸法、とりわけ、インターフェース部分およびレンズ保持インサートの寸法は、厳しく管理されなければならず、インターフェース部分の上の滑らかな表面が望ましい。
【０１１０】
これらのコンポーネントは、好ましくは、成形または機械加工によって形成される。
【０１１１】
多軸の機械加工方法が、所望の厳しく管理された寸法公差を提供するのに適当である。スイススクリュターニング(Swiss screw turning)／機械加工が、好適な方法である。決定論的な機械加工およびレーザ機械加工を使用することが可能である。
【０１１２】
成形されるパーツに関して、微小成形が、好適な方法である。好ましくは、成形ツールは、多軸の機械加工方法を使用して形成された精密に機械加工されたツールである。
【０１１３】
好ましくは、リーダコンポーネントはクリーニングされ、たとえば、微粒子、破片、ほこり、マシン油、および／または、低い表面張力の薬剤を除去する。クリーニングのための適切な溶媒は、ＩＰＡ、ヘキサン、アセトン、およびＴＨＦを含む。
【０１１４】
上記に述べられているように、光ガイドインターフェース部分のフレア付きの開口部は、特定の滑らかさ仕様に構築され、または、これを実現するために研磨され得る。光ガイドインターフェース部分に含浸させることができない研磨材料を使用し、それによって、光ガイドを擦り減らすことが重要である。この理由のために、ダイヤモンド研磨は、好適ではない。硬質木材は、好適な研磨材料である。
【０１１５】
センサの埋め込み
センサの遠位部分は、好ましくは、皮下に、または、ユーザの皮膚の中に、たとえば、真皮または表皮の中へ導入される。代替的に、それは、腹膜内組織または腹膜組織の中に、および／または、腹膜内組織または腹膜組織を通して埋め込まれ得る。ユーザは、好ましくは、人間である。
【０１１６】
好ましくは、センサの遠位部分は、たとえば、上記に述べられているように少なくとも初期には光学センサの一部を形成し得る針を使用して、埋め込まれ、または注射される。好ましくは、針は、皮膚の中に残らない。
【０１１７】
デバイスを含むシステム
また、任意選択で、デバイスは、炭水化物分析物のための１つ以上の非光学センサ、たとえば、上記に述べられているような電気化学的なセンサも含む。電気化学的なセンサは、複数の電極を含むことが可能である。光学センサおよび非光学センサのそれぞれの遠位部分は、ユーザの身体の中に同一場所に位置してもよく、一緒に埋め込まれてもよい。
【０１１８】
デバイスは、ディスプレイおよび／またはインスリンポンプを有するハンドヘルド式(hand-held)のモニタをさらに含むシステムの一部を形成することが可能である。システムは、閉ループシステムであることが可能であり、予測診断器具および外部キャリブレーションのための最小必要条件を備えている。リーダは、ハンドヘルド式のモニタおよび／またはインスリンポンプに分析物値をワイヤレスに送信することが可能である。
【０１１９】
発明のさらなる態様
第２の態様では、本発明は、上記に説明されているようなデバイスの中で使用するためのリーダであって、レンズを含むアッセイインテロゲーティングシステムと、光ガイドの近位部分を受け入れるように適合されているフレア付きの開口部を含む光ガイドインターフェース部分とを含むリーダに関する。
【０１２０】
第３の態様では、本発明は、上記に説明されているようなデバイスの中で使用するためのリーダであって、ハウジングと、レンズを含むアッセイインテロゲーティングシステムと、ハウジングの中の適切な位置にレンズを保持するレンズ保持インサートとを含むリーダに関する。
【０１２１】
第４の態様では、本発明は、上記に説明されているようなデバイスを使用して、炭水化物分析物を検出または測定する方法であって、リーダのアッセイインテロゲーティングシステムを使用して、光ガイドを介して、アッセイコンポーネントの光信号読み出しを検出または測定するステップを含む、方法に関する。方法は、ユーザの身体の中へのアッセイコンポーネントおよび光ガイドの遠位部分の初期の埋め込みをさらに含むことが可能である。
【０１２２】
好ましくは、および適切には、埋め込みと検出または測定との間において、方法は、インターフェース部分を介して、光ガイドの近位部分をアッセイインテロゲーティングシステムのレンズに光学的に連結させるステップをさらに含む。また、好ましくは、光学センサおよびリーダは、接続構成を介して接続されている。
【０１２３】
また、方法は、光ガイドの近位部分およびアッセイインテロゲーティングシステムのレンズがもはや連結されていなくなるように、光学センサおよびリーダを分離させるステップを含むことが可能である。任意選択で、光学センサは、次いで、さらなる光学センサと交換される。
【０１２４】
第５の態様では、本発明は、上記に説明されているようなインターフェース部分に関する。
【０１２５】
本発明の任意の態様に関連して説明されているすべての特徴は、本発明の任意の他の態様とともに使用され得る。
【０１２６】
本発明は、図面に示されているように、好適な実施形態を参照してさらに説明されることになる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】アッセイインテロゲーティングシステムを含む、本発明のデバイスの好適な実施形態を概略的に示す図である。
【図２】図１の光学センサの光ガイドの遠位部分をより詳細に示す図である。
【図３ａ】図２の光学センサの光ガイドの遠位部分を収容および配備するための針の側面図である。
【図３ｂ】本発明の好適な実施形態の接続されている光学センサ（左）およびリーダ（右）の斜視図であり、注射の前の図３ａの針の位置を示す図である。
【図４】接続の前の図３ｂの光学センサ（左）およびリーダ（右）の斜視図である。
【図５】リーダハウジングの上側シェルが除去されている状態の、図３ｂの接続されている光学センサおよびリーダの平面図である。
【図６】図５の光学センサとリーダとの間の接続部の断面図である。
【図７】図６のレンズファイバインターフェース部分の断面図であり、光ファイバの近位部分、レンズ、およびレンズ保持インサートも示す図である。
【図８】図４の光学センサの斜視図であり、突出部分の拡大図を示す図である。
【図９】図４のリーダの斜視図である。
【図１０】図７のものに対して代替的な２つのレンズファイバインターフェース部分の断面図である。
【図１１】ロッキングコンポーネントを含む、本発明の代替的な実施形態の斜視図である。ロッキングコンポーネントは、センサおよびリーダと係合する前および後（それぞれ、上部および下部）で示されている。
【発明を実施するための形態】
【０１２８】
以下の説明では、添付の図面を参照しており、添付の図面は、これの一部を形成しており、本発明のいくつかの実施形態を図示している。他の実施形態を利用することが可能であり、本発明の範囲を逸脱することなく、構造的な変更および動作的な変更を行うことが可能であることが理解される。
【０１２９】
定義
レンズに関する「光軸」という用語は、光がそれに沿ってシステムを通って伝搬する経路を定義する想像上の線を表している。これは、レンズの機械的な軸線および回転対称の軸線に一致することが多いが、必ずしもそうではない。レンズの光軸は、図７において１４として示されている。
【０１３０】
光ガイドに関する「光軸」という用語は、光がそれに沿ってシステムを通って伝搬する経路を定義する想像上の線を表している。これは、光ガイドの長手方向軸線および回転対称の軸線に一致することが多いが、必ずしもそうではない。光ガイドが真っ直ぐでない場合には、光軸は、断面の観点から定義することが可能である。断面の形状が近位端部の形状と同じになるように、断面が切断される場合には、典型的には、光軸は、断面の面に対して垂直にその中心軌跡を通って進行する線である。光ガイド光軸は、図７において１６として示されている。
【０１３１】
レンズに関する「焦点」という用語は、レンズの光軸の上の点を表しており、初期にコリメートされた光線は、その点おいて、たとえば空気中で焦点が合う。それは、焦点距離によってレンズから分離されている。レンズは、典型的には、前方焦点および後方焦点を有することになる。本明細書で参照される焦点は、一般的に、光ガイドと同じ側の焦点である。焦点は、図７において１０として示されている。
【０１３２】
レンズに関する「焦点面」という用語は、レンズの光軸に対して垂直であり、焦点を含む平面を表している。これは、「後（または、後方）焦点面」と称することも可能である。焦点面は、図７において１２として示されている。
【０１３３】
本明細書で使用されているような「焦点面公差」（または、横断方向の公差）という用語は、焦点面の中の光ガイド光軸の位置の範囲を表しており、その範囲において、光ガイドとレンズとの間の連結は、光ガイド光軸がレンズの焦点にあるときに起こる最大光透過率の少なくとも８０％の光透過率となるようになっている。
【０１３４】
本明細書で使用されているような「光軸公差」（または、軸線方向の公差）という用語は、レンズの光軸に沿った光ガイドの近位端部の位置の範囲を表しており、その範囲において、光ガイドとレンズとの間の連結は、光ガイドの近位端部がレンズの焦点にあるときに起こる最大光透過率の少なくとも８０％の光透過率となるようになっている。
【０１３５】
本明細書の議論では、本発明のデバイス、システム、および方法の好適な実施形態が、分析物としてグルコースを参照して説明されており、ユーザの血液および／または体液の中の分析物のレベル／濃度が決定されることになる。しかし、これは、例証としてであり、限定としてではない。その理由は、本発明の原理、デバイス、システム、および方法は、さまざまな他の生理学的なパラメータ、薬剤、性質、および／または成分のレベルを感知および／または決定するために使用され得るからである。
【０１３６】
デバイスの好適な実施形態が、図１に概略的に示されている。デバイスは、光学センサ１００を含み、それは、以下の図により詳細に示されている。
【０１３７】
好適な実施形態の光学センサ
光学センサ１００は、ベース１３０（図４、図８）および光ファイバ１１０（本明細書で「光ガイド」とも称される）を含み、光ファイバ１１０は、より詳細に下記に説明されているようにベース１３０に装着された近位部分１１６（図２）を有する。
【０１３８】
光ファイバ１１０は、ロバスト性を確実にする引張特性および疲労特性を有するプラスチックから形成されている。
【０１３９】
光ファイバ１１０の近位部分１１６は、（光ファイバ１１０の機械的な／光学的な軸線１６に対して垂直な平面的な面の形態の）近位端部１１７において終端している（図２、図７）。
【０１４０】
光ファイバ１１０の遠位部分１１２（図２）は、より詳細に下記に説明されているように、ユーザの身体の中への挿入のために設計されている。ＰｏｌｙＡｃｔｉｖｅ（商標）（Ｉｎｔｅｇｒａ  Ｏｒｔｈｏｂｉｏｌｏｇｉｃｓ，Ｉｒｖｉｎｅ，ＣＡからの生体適合性の生分解性のポリマー１０００ＰＥＧＴ７０ＰＢＴ３０）のグルコース浸透性の膜が、ファイバの遠位端部１１５にヒートシールされ、アッセイコンポーネント１２５を収容するアッセイコンパートメント１２０を形成している。
【０１４１】
光学センサベース１３０は、ポリカーボネート製である。それは、一般的に幅の広い平坦な形態であり、平面的な下側プレート１３５を備えている（図５）。下側プレート１３５には、その下側表面の上に、ユーザの皮膚に装着するためのコンタクト接着剤シート（図示せず）が設けられており、接着剤は、初期にはカバーシート（図示せず）によって保護されている。接着剤は、７日間にわたる強力な接着の能力がある。
【０１４２】
ベースは、より詳細に下記に説明されているようにリーダ２００に接続するための前方端部と後端部とを有する（図４）。リーダ２００の中への挿入のための突出部分１４０は、光学センサベース１３０の前方端部から、下側プレート１３５に対して平行に延在している。突出部分１４０は、形状が概して円筒状である。突出部分１４０は、２つの環状の凹部を有しており、それぞれには、Ｏリング１４５が設けられている（図４、図６、図８）。
【０１４３】
弾性的に付勢されている可撓性のアーム１５０の形態のコネクタが、光学センサベース１３０のそれぞれの側部に沿って、その後端部からその前方端部を越えるまで延在しており、光学センサベース１５０の本体部からスペースによって分離されている（図４、図５、図８）。それぞれのアーム１５０の前方端部は、ラッチ１５５で終端しており、突出部分１４０の両側にラッチ１５５が存在するようになっている。アーム１５０は、突出部分１４０に向かって内向きに撓ませられ得るが、解放されると、それらの初期位置に戻ることになる。リブの形態のグリップ１６０が、アームの外側に設けられており、撓むことを支援する。
【０１４４】
光学センサベース１３０の突出部分１４０の上方および下方に、光学センサベース１３０は、凹部１６５（図８）を含み、凹部１６５は、下記に説明されているように、回転防止構成の一部を形成している。
【０１４５】
光学センサベース１３０は、後端部から突出部分１４０へ延在する貫通チャネル１７０（図６）を含む。光ファイバ１１０は、チャネル１７０を通過しており、その近位端部１１７は、突出部分１４０の前方面から突出している（図４、図８）。光ファイバ１１０は、ＵＶ硬化接着剤によって光学センサベース１３０の中の適切な場所に保持されており、ＵＶ硬化接着剤は、チャネル１７０を通して埋め戻されている。光ファイバ１１０の近位端部１１７は、初期には、ビニールプラスチックの保護キャップ（図示せず）によってカバーされており、保護キャップは、Ｏリング１４５によって適切な場所に保持されている。
【０１４６】
挿入デバイス５００が、下側プレート１３５に対しておおよそ４５°の角度で、光学センサベース１３０の中のチャネルを通過している（図３ａおよび図３ｂ）。挿入デバイス５００は、Ｃ字形状の断面の使い捨ての自動的に後退する針５１０に依存しており、針５１０は、光学センサベース１３０を有し、光学センサ１００の遠位部分１１２をおおよそ４５°の角度でユーザの皮膚を通して送達するように設計されている。
【０１４７】
好適な実施形態のリーダ
リーダ２００（図４、図５、図６、図９）は、ベースおよび上側シェルを有する、ポリカーボネート／アクリロニトリルブタジエンスチレンブレンド（ＢＡＹＢＬＥＮＤ（商標））製の２つのパーツからなるハウジングを含む。リーダベースの下側表面には、面ファスナ（図示せず）の１つのエレメントが設けられている。
【０１４８】
リーダ２００は、アッセイ（本明細書で「アッセイインテロゲーティングシステム」とも称される）をインテロゲートするために使用される光学システムを収容している。
【０１４９】
光学システム（図１、図５）は、本質的には、修正された落射蛍光セットアップであり、それは、アッセイを励起する（すなわち、照射する）ための１つの光源、ならびに、アッセイおよび内部リファレンスから放出される蛍光をそれぞれ検出するための２つの検出器を備えている。述べられているように、放出された蛍光の強度は、グルコース濃度と相関がある。ここで、放出された蛍光の測定される強度は、光源の強度、および、アッセイと光学システムとの間の連結の影響を受ける。
【０１５０】
ドライバー回路１３１０は、（単に、１／ｆノイズを排除する目的、および、周辺光を打ち消す目的のために）アッセイおよびリファレンスフルオロフォアを同時に励起することができる波長範囲によって、ＬＥＤ１３２０を低い周波数で変調させる。ＬＥＤ出力は、多層誘電体フィルタ１３３０を使用してフィルタをかけられ、特有の波長領域を選択する。フィルタをかけられたＬＥＤ出力は、第１のダイクロイックビームスプリッタ１３４０によって反射され、レンズ１３５０によって光学センサ１３００／１００の上に焦点を合わせられ、光学センサ１３００／１００は、アッセイおよびリファレンス（本明細書で「リファレンスフルオロフォア」とも称される）を含む。光学センサとレンズ１３５０の間のインターフェースは、より詳細に下記に説明されている。
【０１５１】
アッセイおよびリファレンスは、蛍光を放出する。放出された蛍光１３０１、および、反射された励起光１３２３は、レンズ１３５０によってピックアップおよびコリメートされる。第１のダイクロイックビームスプリッタ１３４０は、蛍光１３０１を透過させる。しかし、それは、後方反射された励起光１３２３の大部分を反射する。第２のビームスプリッタ１３４４は、リファレンス蛍光１３０７を９０°の角度で反射するが、それは、アッセイ蛍光１３０９を透過させる。特有の波長領域が、励起フィルタのパスバンド(pass band)にオーバーラップせずに、励起フィルタのパスバンドに対して赤方偏移され、アッセイ蛍光スペクトルの所望の部分とマッチしている状態で、第１の放出フィルタ１３６０は、次いで、励起光の残りの部分を遮断し、アッセイ蛍光を透過させる。同様に、特有の波長領域が、励起フィルタのパスバンドにオーバーラップせずに、励起フィルタのパスバンドに対して赤方偏移され、アッセイ蛍光の所望の部分とマッチしている状態で、第２の放出フィルタ１３６４は、励起光の残りの部分を遮断し、リファレンス蛍光１３０７を透過させる。したがって、事実上、アッセイからの蛍光、および、リファレンスからの蛍光だけが、それぞれのレンズ１３７０、１３７４を使用して、それらのそれぞれのフォトディテクター（本明細書で「光検出器」とも称される）１３８０、１３８４の上に焦点を合わせられる。検出されるアッセイ蛍光と検出されるリファレンス蛍光との間の比率は、アッセイの中のグルコース濃度と相関がある。
【０１５２】
光学システムは、光学的に黒い光学システムハウジング２０２の中のリーダハウジングの中に装着されている（図５）。光学システムのコンポーネントは、プリント回路基板アッセンブリ２０４に電気的に接続されている。
【０１５３】
リーダ２００の光ガイドインターフェース部分２２０が、ここで説明される。
【０１５４】
リーダハウジングは、概して円筒形状のボア２０５を含み、概して円筒形状のボア２０５の中へ、光学センサベース１３０の突出部分１４０が挿入されることになる（図６、図９）。ボア２０５の内側表面は、光学センサベース１３０のＯリング１４５と係合している（図６）。光学センサベース１３０の上のラッチ１５５に相補的な突出部２１０の形態の２つの固定されたコネクタが、リーダハウジングボア２０５の口部に位置する（図５）。ボア２０５の上方および下方に、リーダハウジングには、回転防止構成の一部としてラグ２１５が設けられている（図９）。
【０１５５】
リーダ２００の光ガイドインターフェース部分２２０は、リーダハウジングボアの内部端部において、光学システムハウジング２０２の中に装着されている（図５、図６）。この光ガイドインターフェース部分２２０は、図７に示されている。
【０１５６】
光ガイドインターフェース部分２２０は、下記に説明されているように、一般的に、貫通チャネルを有する段付きの円筒形状のブロックの形態をしている。ブロックは、機械加工によって形成されている。下記に画定されているようなブロックの内側端部において、ブロック壁部は、それが３つのフィンガ（図示せず）を形成するように切り欠かれている。
【０１５７】
外側端部から内側端部へ（すなわち、使用時にリーダ２００に接続されているときに、光学センサ１００から離れる方向に移動すると）、チャネルは、幅の広い口部２３２を備える半角３０°の切頭円錐形状の部分２２５の形態の滑らかなフレア付きの開口部と、切頭円錐形状部２２５の幅の狭い端部２３４から延在する、一定の直径の幅の狭い光ガイドアライメントチャネル２３０と、レンズ１３５０がその中に装着される幅の広い凹部２３５とを有しており、幅の広い凹部２３５は、ブロック壁部の３つのフィンガによって画定されており、それには、内部ねじ山が設けられている。
【０１５８】
レンズ１３５０は、焦点距離おおよそ２ｍｍの両凸の収束レンズである。レンズ１３５０は、その光軸１４が光ガイドアライメントチャネル２３０に平行に位置合わせされた状態で、装着されている。レンズ１３５０は、レンズ１３５０に相補的な形状の概してチューブ状のレンズ保持インサート２４０によって、適切な場所に保持されている。レンズ保持インサート２４０は、光ガイドインターフェース部分２２０の内部ねじ山に係合する外部ねじ山を有する。また、レンズ保持インサート２４０は、接着剤によって適切な位置に固定されている。アッセイ光検出器１３８０は、レンズ保持インサート２４０の中に位置決めされており、光がレンズ１３５０によってその上に焦点を合わせられるようになっている。
【０１５９】
リーダ２００は、診断器具、１つ以上のマイクロプロセッサーおよび／またはデジタル信号プロセッサー（ＤＳＰｓ）、メモリー、（たとえば、２．４ＧＨｚ  ＴｅｌＤ  プロトコルを使用する）ＲＦ通信チップ、ならびに、再充電可能なバッテリー２５０を含む、さらなるコンポーネント（すべては図示されていない）を収容している。リーダは、センサから受信される信号をグルコース値に変換する能力があり、また、モニタ、注入ポンプ、またはディスプレイデバイス（図示せず）へのグルコース値（または、その平均されたバージョン、重み付けされたバージョン、もしくは、そうでなければ修正されたバージョン）の送信を含む、ワイヤレス通信の能力がある。
【０１６０】
リーダは、充電器（図示せず）および光学センサベース１３０とのインターフェース接続のための電気接点２４５を含む。
【０１６１】
デバイスの使用
使用時に、光学センサベース１３０は、カバーシートの除去、および、皮膚への接着剤の塗布によって、ユーザの皮膚に装着される。アッセイコンパートメント１２０を含む、光学センサ１００の光ファイバ１１０の遠位部分１１２が、挿入デバイス５００を使用して皮下に埋め込まれる。針５１０が、自動的に後退する。光学センサベース１３０は、オーバーテーピング（図示せず）によって皮膚にさらに固定され、光学センサ１００が誤って皮膚から引き離されるリスクを低減させる。オーバーテーピングは、リーダベースの上のものに相補的な面ファスナ（図示せず）のエレメントを有する。
【０１６２】
リーダ２００は、以下のように、光学センサ１００に接続される。
【０１６３】
光学センサベース１３０の突出部分１４０が、リーダ２００のボア２０５の中へ押し込まれる。ボア２０５の中の突出部分１４０の位置公差は、ｘ方向およびｙ方向に、おおよそ±０．０２インチ（±５００μｍ）である。これは、リーダ２００の光ガイドインターフェース部分２２０の切頭円錐形状の部分２２５の中に、光ファイバ１１５の近位端部１１７を位置する。
【０１６４】
切頭円錐形状の部分２２５は、光ファイバ１１５の近位端部１１７を光ガイドアライメントチャネル２３０の中へ導く役割を果たしており、それがｘ方向およびｙ方向に拘束されるようになっている。光ガイドアライメントチャネル２３０の内側の光ファイバ１１５の位置公差は、おおよそ±１０μｍである。
【０１６５】
光学センサベース１３０のアーム１５０が、グリップ１６０を使用して、内向きに撓ませられる。光学センサ突出部分１４０がリーダ２００の中へ完全に挿入されると、アーム１５０が解放され、それらの初期位置に戻り、ラッチ１５５がリーダ２００の突出部２１０に係合し、光学センサ１００およびリーダ２００が、引き離すことによって分離され得ないようになっている。光学センサ１００のＯリング１４５が、リーダ２００のボア２０５に係合し、光ファイバ１１０およびリーダのレンズ１３５０のｚ方向への相対移動を防止する。Ｏリング１４５は、耐水標準ＩＰＸ８の、光学センサ１００とリーダ２００との間の半径方向のシールを提供する。
【０１６６】
光学センサ１００およびリーダ２００が接続されているときには、リーダ２００のラグ２１５が、回転防止構成で、光学センサ１００の凹部１６５に係合し、光学センサ１００およびリーダ２００の相対回転を防止する。
【０１６７】
したがって、光ファイバ１１０の近位端部１１７は、レンズ１３５０の焦点１０において、または、レンズ１３５０の焦点１０の非常に近くに拘束され、レンズの光軸１４および光ファイバの光軸１６が位置合わせされる。
【０１６８】
リーダベースおよびセンサオーバーテーピングの相補的な面ファスナエレメント(loop fastening elements)の係合によって、リーダ２００とセンサ１００との間の相対運動が、さらに防止される。
【０１６９】
アッセイインテロゲーティングシステムは、上記に説明されているようにインテロゲートされる。図２に示されているように、励起光は、光ファイバ１１５の近位端部１１７からアッセイコンポーネント１２５へ進行し、蛍光応答は、光ファイバ１１０まで戻り、アッセイインテロゲーティングシステムへ進行する。光ファイバ１１５の近位端部１１７からの光は、レンズ１３５０によって、光検出器１３８０の上に焦点を合わせられる。光ファイバ１１０の近位端部１１７およびレンズ１３５０の正確な相対的位置決めは、光が光ファイバ１１０からアッセイインテロゲーティングシステムの中へ効率的に連結されることを確実にする。
【０１７０】
光学センサ１００をリーダ２００から分離するために、光学センサコネクタアーム１５０が、内向きに撓ませられ、リーダコネクタ突出部２１０からラッチ１５５を解放し、その後に、リーダ２００が、光学センサ１００から離れるように容易にスライドする。
【０１７１】
図１１に示されている代替的な実施形態では、さらに別々のロッキングコンポーネント５２０が、リーダ２００と光学センサ１００との間の相対運動を阻止するために提供される。ロッキングコンポーネント５２０は、プラスチック製であり、また、光学センサ１００およびリーダ２００が接続されているときに、光学センサベース１３０の上側表面、および、リーダ２００のシェルの隣接パーツに係合するように適合されている。したがって、ロッキングコンポーネント５２０は、全体的に、光学センサベース１３０の上側表面に相補的なプレートの形態をしているが、前方中央部にスペース５５０を備えている。ロッキングコンポーネント５２０の下降パーツ５３０は、センサ本体部と可撓性のアーム１５０との間のスペースに対応している。ロッキングコンポーネント５２０のフォワードウィング５４０は、リーダ２００のシェルの隣接パーツの上側表面に相補的になっている。タブ５６０が、それぞれのウィング５４０からスペース５５０の中へ延在している。
【０１７２】
ロッキングコンポーネント５２０は、接続された光学センサ１００およびリーダ２００に、垂直方向に（すなわち、ｙ方向に）接続され、また、それらから切り離される。ロッキングコンポーネント５２０は、全体的に、光学センサベース１３０の上方に横たわり、フォワードウィング５４０が、リーダ２００のシェルに係合する。パーツ５３０は、光学センサベース１３０、可撓性のアーム１５０、およびリーダ本体部によって画定されたスペースに係合し、光学センサベース１３０がリーダ２００に向けてさらに移動することを防止する。タブ５６０は、光学センサ１００とリーダ２００との間の位置から、上記に説明されている回転防止構成のラグ２１５／凹部１６５の両側までの位置を占有しており、光学センサベース１３０がリーダ２００から離れるように移動することを防止する。このように、ロッキングコンポーネント５２０は、特にｚ方向において、光学センサ１００とリーダ２００との間の相対移動を防止する。
【０１７３】
比較例
光ファイバの光軸がレンズの光軸に平行になっている光学センサにおいて、光ファイバの光軸が、ｘ方向およびｙ方向において、レンズの光軸の±５０μｍの中にない場合には、光信号が２０％から５０％低減されることが見出された。理論は、光ファイバの光軸がレンズの光軸の±１００μｍの中にない場合には、光信号が８０％低減されることになることを示唆している。
【０１７４】
また、光ファイバの近位端部がｚ方向においてレンズ焦点の±２００μｍの中にない場合には、光信号が２０％（実験結果）から３０％（理論的な結果）低減されることも見出された。距離と性能との間の関係は線形ではなく、性能は、光ファイバの近位端部が焦点から離れるように移動されるにつれて増加する割合で低下した。
【０１７５】
本発明の好適な実施形態の利点は、以下を含む。
−  リーダの光ガイドインターフェース部分の光ガイドアライメントチャネルによって許容されるｘ方向およびｙ方向の公差は、非常に低いが、一方リーダと光学センサの間の接続によって許容されるｚ方向の公差は、それよりもわずかに高い。ｚ方向へのより高い公差が許容可能であることに気付いたことは、本発明者らの貢献であった。ｘ方向およびｙ方向、ならびに、ｚ方向への移動を拘束するために、異なる配置が使用され得ることを理解したことは、本発明者らのさらなる貢献であった。
−  光ガイドインターフェース部分の滑らかなフレア付きの開口部が、非常に幅の狭い光ガイドアライメントチャネルの中への光ファイバの挿入を支援する。この特徴がなければ、光ファイバを傷つけることなく、繊細な光ファイバを光ガイドチャネルの中へ挿入することは困難であることになる。
−  光ガイドインターフェース部分は、光学センサではなくむしろリーダの上に含まれている。リーダは、光学センサよりも長い寿命を有しており、したがって、このタイプの配置は、よりコスト効率が良い。
【０１７６】
上記の説明は、本発明の特定の実施形態を参照しているが、本発明の要旨から逸脱することなく、多くの修正例がなされ得ることが理解されよう。添付の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲および要旨の中に入るものとして、そのような修正例をカバーすることが意図されている。
【０１７７】
したがって、現在開示されている実施形態は、すべての点において、例示目的として考慮されるべきであり、限定として考慮されないべきであり、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって示されており、したがって、特許請求の範囲の均等の意味および範囲の中に入るすべての変化は、本発明の中に含まれることが意図されている。
【０１７８】
本明細書では、明示的に別段の定めがなければ、条件のうちの１つだけが満たされることを要求する演算子の「排他的なまたは」とは対照的に、「または」の語句は、述べられている条件のいずれかまたは両方が満たされるときに真値を返す演算子の意味で使用されている。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という語句は、「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」ことを意味するではなくむしろ、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」の意味で使用されている。上記に認められるすべての従来の教示は、本願に引用して援用されている。任意の従来刊行物が本明細書において確認されていないことは、その教示が契約日において一般常識であったという自認または表明としてみなされるべきである。
【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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