(57)【要約】  埋め込まれたときに体液のグルコース濃度を測定するための埋込可能なグルコースモニタの埋込可能デバイスであって、グルコース測定ユニットを含み、グルコース測定ユニットは、光をデバイスのハウジングの光透過部へ向けて放射するように構成された光源を含み、デバイスはさらに、光源から透過部を通って戻った直線偏光を検出するように、かつ検出された光に基づく電気信号を出力するように構成された光学センサと、外部無線通信デバイスと無線で通信するように構成された無線通信モジュールとを含み、無線通信モジュールは、電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイスへ無線で送信するように構成される、埋込可能なグルコースモニタの埋込可能デバイス。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋め込まれたときに体液のグルコース濃度を測定するための埋込可能デバイスであって：
光をハウジングの内側から該デバイスのハウジングの光透過部へ向けて放射するように構成された第１の光源；および
該第１の光源からハウジングの光透過部を通って戻った光を検出するように、かつ検出された光に基づく第１の電気信号を出力するように構成された第１の光学センサ；
を含むグルコース測定ユニットと：
外部無線通信デバイスと無線で通信するように構成された無線通信モジュールと；
を含むハウジングを含み：
ここで、無線通信モジュールは、第１の電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイスへ無線で送信するように構成される、前記埋込可能デバイス。
【請求項２】
無線通信モジュールは、電力を外部無線通信デバイスから無線で受けるように構成される、請求項１に記載の埋込可能デバイス。
【請求項３】
埋込可能デバイスは、人間の血管の中に埋込可能なように寸法設定される、請求項１または２に記載の埋込可能デバイス。
【請求項４】
ハウジングの外面は凹部を含み、この凹部は光透過部の少なくとも一部を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の埋込可能デバイス。
【請求項５】
埋込可能デバイスはさらに、第１の光源からハウジングの外側の１つの点へ向けて放射される光を集束するように構成された少なくとも１つのレンズを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の埋込可能デバイス。
【請求項６】
第１の光源から放射された光は直線偏光され、光透過部を通してハウジングの外側の第１の領域へ放射され；
第１の光学センサは、ハウジングの外側の第１の領域から光透過部を通って戻った、旋光した直線偏光を検出するように構成され；
第１の光学センサは、検出された旋光した光に基づく第１の電気信号を出力するように構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の埋込可能デバイス。
【請求項７】
第１の光源から放射された光を第１の面に直線偏光するように配置された第１の直線偏光子と；
ハウジングの外側の第１の領域からの光を、第１の面と実質的に直交する第２の面に直線偏光するように配置された第２の直線偏光子と；
ハウジングの外側の第１の領域からの光を、第１の面と平行である第３の面に直線偏光するように配置された第３の直線偏光子と；
をさらに含む、請求項６に記載の埋込可能デバイスであって：
グルコース測定ユニットはさらに、光透過部を通って戻った光を検出するように、かつ検出された光に基づく第２の電気信号を出力するように構成された第２の光学センサを含み；
第２の直線偏光子は、第１の光源からハウジングの外側の第１の領域へ放射された直線偏光の第１の部分が第２の直線偏光子に入射するように配置され、
第３の直線偏光子は、第１の光源からハウジングの外側の第１の領域へ放射された直線偏光の第２の部分が第３の直線偏光子に入射するように配置され、
第１の光学センサは、ハウジングの外側の第１の領域から第２の直線偏光子を通過する直線偏光の第１の部分を検出するように配置され、
第２の光学センサは、ハウジングの外側の第１の領域から第３の直線偏光子を通過する直線偏光の第２の部分を検出するように配置される、前記埋込可能デバイス。
【請求項８】
請求項６に記載の埋込可能デバイスであって：
グルコース測定ユニットはさらに：
光をハウジングの外側の第２の領域へ光透過部を通して放射するように構成された第２の光源と；
光透過部を通って戻った光を検出するように、かつ検出された光に基づく第２の電気信号を出力するように構成された第２の光学センサとを含み；
埋込可能デバイスはさらに：
第１の光源から放射された光を第１の面に直線偏光するように配置された第１の直線偏光子と；
ハウジングの外側の第１の領域からの光を、第１の面と実質的に直交する第２の面に直線偏光するように配置された第２の直線偏光子と；
第２の光源から放射された光を第３の面に直線偏光するように配置された第３の直線偏光子と；
ハウジングの外側の第２の領域からの光を第４の面に直線偏光するように配置された第４の直線偏光子とを含み、第４の面は第３の面と平行であり；
第２の直線偏光子は、第１の光源からハウジングの外側の第１の領域へ放射された直線偏光の少なくとも一部が第２の直線偏光子に入射するように配置され、
第４の直線偏光子は、第２の光源からハウジングの外側の第２の領域へ放射された直線偏光の少なくとも一部が第４の直線偏光子に入射するように配置され、
第１の光学センサは、第１の光源から放射され第２の直線偏光子を通った直線偏光の少なくとも一部を検出できるように構成され、
第２の光学センサは、第２の光源から放射され第４の直線偏光子を通った直線偏光の少なくとも一部を検出できるように構成される、前記埋込可能デバイス。
【請求項９】
グルコース測定ユニットは屈折計である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の埋込可能デバイス。
【請求項１０】
屈折計はプリズムを含み；
第１の光源およびプリズムは、第１の光源から放射された光がプリズムを通って該プリズムの表面に入射するように配置され；
第１の光学センサは、プリズムを通って該プリズムの表面で反射される、第１の光源から放射された光の一部を検出するように配置される、請求項９に記載の埋込可能デバイス。
【請求項１１】
グルコース測定ユニットは赤外分光計であり；
第１の光源によって放射される光は赤外光であり、光透過部を通してハウジングの外側の領域へ放射され；
第１の光学センサは、第１の光源からハウジング１０の外側の領域を経由し光透過部を通って戻った赤外光を検出するように、かつ検出された赤外光に基づく第１の電気信号を出力するように構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の埋込可能デバイス。
【請求項１２】
埋込可能デバイスはさらに温度センサを含み、無線通信モジュールは、温度センサによって測定された温度に基づく信号を外部無線通信デバイスへ無線で送信するように構成される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の埋込可能デバイス。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の埋込可能デバイスと、外部無線通信デバイスとを含むシステムであって、埋込可能デバイスの無線通信モジュールは、第１の電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイスへ無線で送信するように構成される、前記システム。
【請求項１４】
外部無線通信デバイスはスマートフォンである、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
方法であって：
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の埋込可能デバイスの第１の光源によって、光を埋込可能デバイスのハウジングの光透過部へ向けて放射すること；
埋込可能デバイスの第１の光学センサによって、第１の光源から透過部を通って戻った光を検出すること；
第１の光学センサによって、検出された光に基づく第１の電気信号を出力すること；および
埋込可能デバイスの無線通信モジュールによって、第１の電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイスへ無線で送信することを含む、前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、埋め込まれたときに体液のグルコース濃度を測定するための埋込可能デバイス、埋込可能デバイスを含むシステム、およびグルコース濃度を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インスリン治療では一般に、糖尿病患者から血糖測定値を繰り返し取得する必要があることが多い。タイプＩ糖尿病の糖尿病患者は、血糖を１日に５〜９回測定することがあるが、妊娠性糖尿病の患者は、毎日最大で１１回測定することがある。
【０００３】
知られている血糖試験法は、ランセットを使用して患者から血液試料を採取することを含む。ランセットを使用する血液採取は、特に高い試験頻度が必要とされる場合には、糖尿病患者にとって苦痛であり不快なことがある。１つの皮膚部位からの血液採取が繰り返されると、傷跡もしくは胼胝が形成されたり、または神経密度が高くなったりすることになり、ひいては血液を採取することが困難になる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の一態様によれば、埋め込まれたときに体液のグルコース濃度を測定するための埋込可能デバイスが提供され、この埋込可能デバイスは：光をデバイスのハウジングの光透過部へ向けて放射するように構成された第１の光源、および第１の光源から光透過部を通って戻った光を検出するように、かつ検出された光に基づく第１の電気信号を出力するように構成された第１の光学センサを含むグルコース測定ユニットと；外部無線通信デバイスと無線で通信するように構成された無線通信モジュールとを含み、無線通信モジュールは、第１の電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイスへ無線で送信するように構成される。埋込可能デバイスは、デバイスが埋め込まれた患者のグルコースレベルの連続遠隔監視を可能にし、ランセットまたは同様のデバイスを使用して血液試料を採取する必要がない。
【０００５】
無線通信モジュールは、電力を外部無線通信デバイスから無線で受けるように構成される。この構成は、非再充電可能電池などの内部電源を交換する必要がない埋込可能デバイスを提供するという点で有利である。したがって、埋込可能デバイスは、長期間にわたってグルコースレベルを監視するために繰り返し使用することができ、電池切れの故にデバイスを交換する必要がない。いくつかの例では、デバイスは電池などの再充電可能電源を含むことができ、この電源は、無線通信モジュールで受けた電力によって再充電される。
【０００６】
埋込可能デバイスは、人間の血管、または血液などの体液で十分に灌流される組織の中に埋込可能なように寸法設定される。このような埋込可能デバイスは、患者の血糖の正確な測定を可能にするので有利である。
【０００７】
ハウジングの外面は凹部を含むことができ、この凹部は光透過部の少なくとも一部を含む。この凹部は、埋込可能デバイスのまわりの血液または間質液などの体液を動きやすくして、デバイスのまわりの体液が停滞しないことを確実にし、それゆえにより正確なグルコース読み取り値をもたらすことができるという点で有利である。いくつかの例では、ハウジングの外面は、やはり埋込可能デバイスのまわりの体液を動きやすくするための、１つまたはそれ以上の突起を含み得る。いくつかの例では、凹部は、ハウジングの１つまたはそれ以上の突起から形成される。凹部が存在することは、本明細書では様々な実施形態の他の機能と併せて説明されることがあるが、この凹部が存在することは必須ではない。
【０００８】
埋込可能デバイスはさらに、第１の光源からハウジングの外側の１つの点へ向けて放射される光を集束するように構成された少なくとも１つのレンズを含み得る。このレンズは、環境光などの外部光源からの干渉を低減しながら、ハウジングを取り囲む体液中のグルコース濃度の正確な測定を可能にする。
【０００９】
第１の光源から放射された光は直線偏光され、光透過部を通してハウジングの外側の第１の領域へ放射される。第１の光学センサは、ハウジングの外側の第１の領域から光透過部を通って戻った、旋光した直線偏光を検出するように構成される。第１の光学センサはさらに、検出された旋光した光に基づく第１の電気信号を出力するように構成される。この構成は、体液のグルコース濃度を測定するための簡単な配置をもたらす。
【００１０】
いくつかの実施形態によれば、埋込可能デバイスはさらに、第１の光源から放射された光を第１の面に直線偏光するように配置された第１の直線偏光子と、ハウジングの外側の第１の領域からの光を、第１の面と実質的に直交する第２の面に直線偏光するように配置された第２の直線偏光子と、ハウジングの外側の第１の領域からの光を、第１の面と平行である第３の面に直線偏光するように配置された第３の直線偏光子とを含み得る。グルコース測定ユニットはさらに、光透過部を通って戻った光を検出するように、かつ検出された光に基づく第２の電気信号を出力するように構成された第２の光学センサを含み得る。第２の直線偏光子は、第１の光源からハウジングの外側の第１の領域へ放射された直線偏光の第１の部分が第２の直線偏光子に入射するように配置される。第３の直線偏光子は、第１の光源からハウジングの外側の第１の領域へ放射された直線偏光の第２の部分が第３の直線偏光子に入射するように配置される。第１の光学センサは、ハウジングの外側の第１の領域から第２の直線偏光子を通過する直線偏光の第１の部分を検出するように配置され、第２の光学センサは、ハウジングの外側の第１の領域から第３の直線偏光子を通過する直線偏光の第２の部分を検出するように配置される。この配置は、体液中のグルコース濃度を干渉が抑制された状態で決定するための簡単な手段をもたらす。
【００１１】
いくつかの実施形態によれば、埋込可能デバイスはさらに、光をハウジングの外側の第２の領域へ光透過部を通して放射するように構成された第２の光源と、光透過部を通って戻った光を検出するように、かつ検出された光に基づく第２の電気信号を出力するように構成された第２の光学センサとを含み得る。埋込可能デバイスはさらに、第１の光源から放射された光を第１の面に直線偏光するように配置された第１の直線偏光子と、ハウジングの外側の第１の領域からの光を、第１の面と実質的に直交する第２の面に直線偏光するように配置された第２の直線偏光子と、第２の光源から放射された光を第３の面に直線偏光するように配置された第３の直線偏光子と、ハウジングの外側の第２の領域からの光を第４の面に直線偏光するように配置された第４の直線偏光子とを含むことができ、第４の面は第３の面と平行である。第２の直線偏光子は、第１の光源からハウジングの外側の第１の領域へ放射された直線偏光の少なくとも一部が第２の直線偏光子に入射するように配置される。第４の直線偏光子は、第２の光源からハウジングの外側の第２の領域へ放射された直線偏光の少なくとも一部が第４の直線偏光子に入射するように配置される。第１の光学センサは、第１の光源から放射され第２の直線偏光子を通った直線偏光の少なくとも一部を検出できるように構成される。第２の光学センサは、第２の光源から放射され第４の直線偏光子を通った直線偏光の少なくとも一部を検出できるように構成される。この配置は、体液中のグルコース濃度を干渉が抑制された状態で決定するための簡単な手段をもたらす。
【００１２】
いくつかの実施形態によれば、グルコース測定ユニットは屈折計である。この配置は、体液中のグルコース濃度を決定するための簡単な手段をもたらす。
【００１３】
屈折計はプリズムを含むことができ、第１の光源およびプリズムは、第１の光源から放射された光がプリズムを通ってプリズムの表面に入射するように配置され、第１の光学センサは、プリズムを通ってプリズムの表面で反射される、第１の光源から放射された光の一部を検出するように配置される。この配置は、体液中のグルコース濃度を決定するための特に簡単な手段をもたらす。
【００１４】
いくつかの実施形態によれば、グルコース測定ユニットは赤外分光計であり、第１の光源によって放射される光は赤外光であり、光透過部を通してハウジングの外側の領域へ放射され、第１の光学センサは、第１の光源からハウジング１０の外側の領域を経由し光透過部を通って戻った赤外光を検出するように、かつ検出された赤外光に基づく第１の電気信号を出力するように構成される。この配置は、体液中のグルコース濃度を干渉が抑制された状態で決定するための簡単な手段をもたらす。
【００１５】
いくつかの実施形態によれば、埋込可能デバイスはさらに温度センサを含み、無線通信モジュールは、温度センサによって測定された温度に基づく信号を外部無線通信デバイスへ無線で送信するように構成される。この配置は、グルコース監視ユニットの出力を処理してグルコース濃度を決定するときに温度の影響が簡単に考慮に入れられ、それによって、より正確なグルコース濃度の値がもたらされることが可能になる。
【００１６】
いくつかの実施形態によれば、体液のグルコース濃度を測定するための埋込可能デバイスが提供され、このデバイスは：埋込可能デバイスが体液に取り囲まれているときに、少なくとも埋込可能デバイスと体液の間の境界面に光を放射するように構成された光源；および、埋込可能デバイスが体液に取り囲まれているときに、光源から境界面を通して放射された光の少なくとも一部を検出するように、かつ検出された光に基づく電気信号を出力するように構成された光学センサを含むグルコース測定ユニットと；外部無線通信デバイスと無線で通信するように構成された無線通信モジュールと；を含むハウジングを含み、
無線通信モジュールは、電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイスへ無線で送信するように構成される。
【００１７】
本開示の別の態様によれば、上述の埋込可能デバイス、および外部無線通信デバイスを含むシステムが提供され、埋込可能デバイスの無線通信モジュールは、第１の電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイスへ無線で送信するように構成される。このシステムは、体液のグルコース濃度の簡単で目立たない測定を可能にする。
【００１８】
外部無線通信デバイスはスマートフォンとすることができる。スマートフォンは、無線で埋込可能デバイスと通信するための特に簡単な手段である。
【００１９】
本開示の別の態様によれば、埋め込まれたときに体液のグルコース濃度を測定する埋込可能デバイスの第１の光源によって、光を埋込可能デバイスのハウジングの光透過部へ向けて放射すること；埋込可能デバイスの第１の光学センサによって、第１の光源から透過部を通って戻った光を検出すること；第１の光学センサによって、検出された光に基づく第１の電気信号を出力すること；および埋込可能デバイスの無線通信モジュールによって、第１の電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイスへ無線で送信することを含む方法が提供される。この方法は、体液のグルコース濃度の簡単で目立たない測定を可能にする。
【００２０】
本開示の様々な態様の上記ならびに他の利点は、以下で説明する実施形態から明らかになろう。
【００２１】
本開示の例示的な実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】本開示の実施形態による埋込可能デバイスの前面図である。
【図１Ｂ】本開示の実施形態による、凹部を有する埋込可能デバイスの前面図である。
【図１Ｃ】図１Ｂの埋込可能デバイスの概略側面断面図である。
【図２】本開示の実施形態による埋込可能デバイスの概略断面図である。
【図３】本開示の実施形態による埋込可能デバイスの一部の概略断面図である。
【図４】本開示の実施形態による埋込可能デバイスの一部の概略断面図である。
【図５】本開示の実施形態による埋込可能デバイスの一部の概略断面図である。
【図６】本開示の実施形態による、反射率計を含む埋込可能デバイスの一部の概略断面図である。
【図７】本開示の実施形態による、赤外分光計を含む埋込可能デバイスの一部の概略断面図である。
【図８】本開示の実施形態による、埋込可能デバイスおよび外部無線通信デバイスを含むシステムの概略断面図であり、埋込可能デバイスが血管の中に埋め込まれている。
【図９】本開示の態様による、体液のグルコース濃度を決定するための方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、添付の図面に例が示されている本開示の実施形態を詳細に参照する。同じ参照番号は全体を通して同じ要素を指す。
【００２４】
埋め込まれたときに体液のグルコース濃度を測定する埋込可能デバイスが提供される。埋込可能デバイスおよび外部無線通信デバイスを含むシステムと、埋込可能デバイスおよび外部無線通信デバイスを使用してグルコース濃度を測定する方法とがさらに提供される。
【００２５】
上述の体液は、グルコースを含む人間または動物体内の流体であり、グルコース濃度がインスリン治療のために測定される。体液は好ましくは血液であるが、別法または追加として間質液でもよい。血液は一般に、グルコース濃度の変化に対する応答性が間質液よりも高いので、人間または動物の間質液ではなく血液中のグルコース濃度を測定することが好ましい。
【００２６】
図１は、本開示のいくつかの態様による埋込可能デバイス１を示す。埋込可能デバイス１はハウジング１０を有し、埋込可能デバイス１の他の構成要素がハウジング１０の内側にある。
【００２７】
ハウジング１０は、１つまたはそれ以上の波長の光を光透過部１２の一方の側から別の側へ通過させる光透過部１２を有する。したがって、光はハウジング１０の外側からハウジング１０の内側へと光透過部１２を通って進むことができ、逆も同様である。ハウジング１０の個別領域または窓は、図１Ａに示されるように、光透過部１２を含み得る。あるいは、ハウジング１０全体が光を透過してもよい。いくつかの例では、光透過部１２は、ハウジング１０の複数の個別領域を含み、これらの個別領域は、ハウジング１０の光学的に不透明な部分によって分離されている。
【００２８】
ハウジング１０は、好ましくはガラスなどの生体適合性材料で作られ、そのため、埋込可能デバイス１は人間または動物に安全に埋め込むことができる。ハウジング１０にガラスを使用することは、ガラスが光を通し、それゆえにハウジング１０および光透過部１２を同じ材料から単一の工程で形成できるという点で有利である。
【００２９】
埋込可能デバイス１は、人間または動物体内の皮下に埋め込み予定のものである。好ましくは、埋込可能デバイス１は、人間または動物の血管の中に埋め込まれて、前記人間または動物の血液のグルコース濃度を測定することが可能になる。この場合、測定される特定の体液は血液になる。
【００３０】
いくつかの実施形態では、埋込可能デバイス１は、動脈または静脈などの人間の血管の中に埋込可能なように寸法設定される。たとえば、デバイスは、１つの軸に沿って約５ｍｍ未満、好ましくは約３ｍｍ未満、より好ましくは約１．３５〜２ｍｍの最大幅ｗを有し得る。
【００３１】
いくつかの例では、構成された埋込可能デバイス１は、血液などの体液で十分に灌流される組織の中に埋め込まれる。たとえば、埋込可能デバイス１は、人間または動物の間質液の中に、たとえば皮膚のすぐ下に埋め込まれる。この場合、測定される特定の体液は間質液である。
【００３２】
埋込可能デバイス１が埋め込まれた後、体液がハウジング１０の光透過部１２と接触する。埋込可能デバイス１が血管に埋め込まれた場合には、血液が光透過部１２に接触する。埋込可能デバイス１が間質液中に埋め込まれた場合には、間質液が光透過部１２に接触している。
【００３３】
図１Ｂは、図１Ａの埋込可能デバイス１と同様の埋込可能デバイス１を示すが、ハウジング１０の外面１１は凹部１４を含む。図１Ｃは、図１Ｂの埋込可能デバイスの、凹部１４の側面視を示す側面図を示す。
【００３４】
図１Ｃに示されるように、凹部１４は、第１の側壁１５、第２の側壁１６、および底面１７を含み得る。
【００３５】
凹部１４は、ハウジング１０の外面１１の溝とすることができる。別の実施形態では、凹部１４は、埋込可能デバイス１の一方の側から埋込可能デバイス１の別の側へ体液が流れ得る導管または管でもよい。たとえば、導管は、ハウジング１０の一方の側からハウジング１０の反対側へ延びることがある。凹部１４は、埋込可能デバイス１が埋め込まれているとき体液で充填される。
【００３６】
凹部１４をハウジング１０に設けると、デバイスが埋め込まれたときに、埋込可能デバイス１の周囲の体液を動きやすくすることができる。こうすることは、埋込可能デバイス１が血管の中に埋め込まれた場合に、凹部は、埋込可能デバイス１の周囲または中を血液が容易に流れることを可能にすることがあるので、特に有利になり得る。そのため、血管を流れる血液が埋込デバイス１によって妨げられることが少ない。
【００３７】
いくつかの例では、ハウジング１０は、外面１１に配置された１つまたはそれ以上の突起（図示せず）を含むことがある。１つまたはそれ以上の突起は、埋込可能デバイス１を人間または動物の体内の固定位置に、前記体内に埋め込まれた後に保持するように構成される。埋込可能デバイス１が血管の中に埋め込まれる場合、１つまたはそれ以上の突起は、血管の内壁に圧力をかけることによって埋込可能デバイス１を血管内の固定位置に保持するように構成される。
【００３８】
図１Ｂおよび図１Ｃに示された光透過部１２は、ハウジング１０の個別領域に、この場合には凹部１４内全体に、含まれる。しかし、光透過部１２は、この配置に限定されず、ハウジング１０の別の部分に設置することができ、または、ハウジング１０の全体を含み得る。
【００３９】
図２は、本開示の実施形態による埋込可能デバイス１の概略断面図である。
【００４０】
埋込可能デバイス１は、無線通信モジュール２０、グルコース測定ユニット３０、および光透過部１２を有するハウジング１０を含む。
【００４１】
無線通信モジュール２０は、好ましくは近距離無線通信（ＮＦＣ）を使用して外部無線通信デバイス２（図８に示す）と無線で通信するように構成されるが、無線通信の他の形態を使用することもできる。
【００４２】
無線通信モジュール２０は、好ましくは、電磁誘導によって外部無線通信デバイス２から電力を無線で受けるように構成される。
【００４３】
無線通信モジュール２０は、アンテナ２２と、コンデンサまたは再充電可能電池などのエネルギー収納ユニット２４と、集積回路などの制御ユニット２６とを含む。アンテナ２２は、無線信号を送受信するように構成されており、アンテナによる無線信号の送信が制御ユニット２６によって制御される。エネルギー収納ユニット２４は、外部無線通信デバイス２からアンテナ２２を介して受けた電気エネルギーを収納する。制御ユニット２６は、制御ユニット２６によって実行予定の命令、および／またはグルコース測定ユニット３０によって行われた測定に関連するデータを収納するためのメモリユニット（図示せず）を含み得る。制御ユニット２６は、本明細書に記載のグルコース測定ユニット３０の１つまたはそれ以上の動作を制御することができ、また本明細書に記載の、埋込可能デバイス１に関して本明細書に記載の方法ステップのいずれも実行することができる。
【００４４】
グルコース測定ユニット３０は、光源３２および光学センサ３４を含む。光源３２は、１つまたはそれ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことができ、光をハウジング１０の光透過部１２に向けて、すなわちハウジング１０の内側からハウジング１０の外側へ放射するように構成される。光源３２は、好ましくはエネルギー収納ユニット２４によって電力供給され、制御ユニット２６によって制御される。
【００４５】
光センサとしても知られている光学センサ３４は、受けた光を電気信号に変換することによって光を検出する。したがって光学センサ３４は、検出光に基づく電気信号を出力する。光学センサ３４は、フォトダイオードなどの１つまたはそれ以上の光検出器を含み得る。光学センサ３４は、特定の波長、またはある範囲の波長を有する光を検出することができる。光学センサ３４は可変とすることができる。すなわち、光学センサ３４によって検出される特定の波長または波長の範囲は、可変とすることができる。このような光学センサ３４によって検出されるこの波長は、光学センサ３４に加えられる電圧を変えることによって選択される。
【００４６】
光学センサ３４は、ハウジング１０の光透過部１２を通って戻った光を検出するように、かつ検出された光に基づく電気信号を出力するように構成される。言い換えると、光学センサ３４は、光源３２によってハウジング１０の内側からハウジング１０の光透過部１２に放射された、かつ光透過部１２を通ってハウジング１０の内側に戻った光を検出するように構成される。
【００４７】
戻った光は、光源３２から光透過部１２を通過してハウジング１０の外側の領域まで移動してから、光学センサ３４によって光が検出されるハウジング１０の内側へ、光透過部１２を通過して戻ることができる。別の例では、戻った光は、光源３２から光透過部１２を通過して移動してから、光透過部１２の表面で内部反射され、光学センサ３４によって光が検出されるハウジング１０の内側へ、光透過部１２を通過して戻る。光が内部反射される光透過部１２の表面は、ハウジング１０の外面１１の一部を形成し、埋込可能デバイス１が埋め込まれているときに体液と接触している。
【００４８】
無線通信モジュール２０は、光学センサによって出力された電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイス２へ無線で送信するように構成される。言い換えると、無線通信モジュール２０は、光学センサ３４によって検出された光に対応する信号を、これが光の強度、光の旋光度、または光の屈折量のいずれに対応するものであるにせよ、送信するように構成される。そのため、この信号は、埋込可能デバイス１の付近の体液のグルコース濃度に対応するものでもある。
【００４９】
無線通信モジュール２０によって外部無線通信デバイス２へ送信された無線信号は、外部無線通信デバイス２、または別の装置によって処理されて、埋込可能デバイス１によって測定されている体液のグルコース濃度に依存する、グルコース濃度の値などの出力がもたらされる。埋込可能デバイス１は、ランセットを使用する標準的な血糖試験を最初に行うことによって較正される。
【００５０】
いくつかの実施形態では、埋込可能デバイス１はさらに、図２に示された温度センサ３９を含む。温度センサ３９は、好ましくはグルコース測定ユニット３０に隣接して、またはその付近に設置されるが、埋込可能デバイス１内の、温度を測定するのに望ましいどこにでも設置することができる。無線通信モジュール２０は、温度センサ３９によって測定された温度に基づく信号を外部無線通信デバイス２へ無線で送信するように構成される。この信号は、光学センサ３４によって出力された信号に基づく上述の信号の一部であっても、または別の信号であってもよい。
【００５１】
本明細書に記載のグルコース測定ユニット３０によって行われる測定および動作は、温度に依存する。温度センサ３９を設けることおよび温度測定値を取得することによって、埋込可能デバイス１によって得られた測定値を処理または解釈する場合に温度を考慮に入れることができる。しかし、温度センサ３９は任意選択である。その理由は、温度は埋込可能デバイス１の一部を形成していないデバイスを使用して測定することができ、あるいは見積もることができるからである（たとえば、人体内の温度は３７℃であると仮定することができる）。
【００５２】
体液などの流体のいくつかの光学特性は、流体中のグルコース濃度によって変化する。これらの光学特性には、流体の比旋光度（特定の距離にわたって流体を通過する直線偏光の回転角）、流体の屈折率、および流体の赤外吸収スペクトルが含まれる。本開示のいくつかの態様によれば、これらの特性のうちの１つまたはそれ以上が、埋込可能デバイスによって直接または間接的に決定される。これらの特性のうちの１つまたはそれ以上に基づく出力をもたらすことによって、体液のグルコース濃度値が決定される。出力は、埋込可能デバイス１のハウジング１０の光透過部１２に向けて光を放射するように構成された光源３２と、光源３２から透過部１２を通って戻った光を検出するように構成された光学センサ３４とを使用してもたらされ、この出力は、検出された光、特に検出された光の強度または検出された光の屈折量に基づく電気信号である。
【００５３】
前に論じたように、埋込可能デバイス１が埋め込まれると、体液がハウジング１０の外面１１で光透過部１２に接触する。光源３２からの光は、光透過部１２を通過し、光透過部１２に接触する流体と相互作用する。この相互作用は、ハウジング１０の外側の、体液自体の中で、または体液と光透過部１２の間の境界面で起こり得る。
【００５４】
体液と相互作用した光の少なくとも一部が、ハウジング１０の内側に向かって光透過部１２を通って戻り、光学センサ３４によって検出される。体液と光の間の相互作用には、体液による光の旋光、体液による光の少なくとも一部の吸収、または境界面の光の反射および／もしくは屈折が含まれ得る。したがって、光源３２から放射された光は、体液中のグルコースによって何らかの形で変更される。相互作用／変更の量は、体液中のグルコース濃度に依存する。光学センサ３４は、検出された光に基づく電気信号を出力し、この電気信号は、体液による光の変更の量に対応するものであり、それゆえに、体液のグルコース濃度に対応するものである。
【００５５】
電気信号は、埋込可能デバイス１内で、たとえば制御ユニット２６によって処理される。無線通信モジュール２０は、光学センサ３４から電気信号を受け、この電気信号に基づく信号を無線で外部無線通信デバイス２へ送信する。言い換えると、無線で送信される信号は電気信号に対応するものであり、電気信号は、体液中のグルコース濃度に対応するものである。
【００５６】
無線通信モジュール２０によって外部無線通信デバイス２へ送信された信号は、外部無線通信デバイス２のプロセッサ（図示せず）によってさらに処理されて、体液のグルコース濃度値がもたらされる。
【００５７】
本開示のいくつかの実施形態によれば、体液を通過する直線偏光の旋光が光学センサ３４によって検出される。
【００５８】
グルコースは光学活性材料である。すなわち、直線偏光の偏光面は、グルコース中を移動するにつれて回転する。グルコースの溶液では、直線偏光の偏光面の回転角αは、溶液中のグルコース濃度β、溶液を通過する光の経路長Ｌ、光の波長λ、およびグルコース溶液の温度Ｔに依存する。
【００５９】
比旋光度［α］Ｔλは、溶液中の化合物の固有特性であり、溶液中の化合物の試料を通過する単色光線の偏光面の、単位距離・濃度の積当たりの回転角である。
【００６０】
比旋光度は、溶液の温度および偏光の波長に依存する。溶液中のグルコースの濃度は、直線偏光が溶液中を移動するときに直線偏光の偏光面が回転する角度αと、溶液中を通過する直線偏光の経路長Ｌとを測定することによって決定される。容器の温度Ｔおよび直線偏光の波長λが分かっている、または見積もられる場合は、その温度および波長に対するグルコースの比旋光度［α］Ｔλの値が検索される。次に、溶液中のグルコースの濃度βが、角度α、比旋光度［α］Ｔλ、および経路長Ｌから、次式によって決定される：
【数１】
2021503985.tif 000003
【００６１】
血液または間質液などの体液を通過する直線偏光の旋光度の相当量が、体液の他の成分ではなく、グルコースによって生じると見積もられる。したがって、体液中の他の成分の光学活性は一般に無視される。したがって、体液を通過する直線偏光の回転角を決定することによって、体液中のグルコース濃度の良い近似値が決定される。体液中のグルコース濃度の決定は、埋込可能デバイス１によって、たとえば制御ユニット２６によって、または外部の無線通信デバイス２によって実行される。
【００６２】
グルコース濃度を決定することは、光学センサ３４によって出力された電気信号、または外部無線通信デバイス２まで無線で送信される電気信号に基づく信号を処理して測定値を決定することを含み得る。グルコース濃度値は、測定値を、複数の測定値およびその対応するグルコース濃度値を含むルックアップテーブルと比較することによって決定される。
【００６３】
図３は、図１Ｂに示された埋込可能デバイスなどの、埋込可能デバイス１の部分概略断面図を示し、グルコース測定ユニット３０は、体液中を移動する直線偏光の回転角αを測定するように構成される。
【００６４】
図３の埋込可能デバイス１は、凹部１４を含むように示されているが、いくつかの例では凹部１４が存在しないことがある。図３に示されるように、凹部１４の第１の側壁１５および第２の側壁１６はそれぞれ、光透過部１２の少なくとも一部を含む。光源３２は、図３の矢印で示されているように、光透過部１２に向けて放射された光が、光透過性の第１の側壁１５をハウジングの外側の領域まで通過してから、光透過性の第２の側壁１６を通過して光学センサ３４によって検出されるように、ハウジング１０の中に配置される。いくつかの例では、光源３２および光学センサ３４は、図４および図５に示されているように、放射された光が光透過部１２の同じ面、たとえば底面１７を通って出て戻るようにハウジング１０の中に配置される。
【００６５】
図３に示されるように、光源３２から放射された光は、第１の直線偏光子４１によって直線偏光され、光透過部１２を通ってハウジング１０の外側の領域へ放射される。この領域は、埋込可能デバイスが埋め込まれたときには体液の中になる。
【００６６】
本明細書に開示された実施形態のいずれとも同様に、埋込可能デバイス１は、光源３２から放射された光を集束するように配置された少なくとも１つのレンズ４６を含み得る。特に、レンズ４６は、第１の光源３２から放射された光をハウジング１０の外側の１つの点に向けて集束すること、または光を光学センサ３４に向けて集束することができる。
【００６７】
図３は、ハウジング１０の中の、光源３２と光透過部１２の間の光路に設置されたレンズ４６を示すが、そうしないでレンズ４６は、ハウジング１０の外面１１の、光透過部１２の表面などの任意の適切な位置に設置することもできる。図３はまた、光源３２とレンズ４６の間の光路に設置された第１の直線偏光子４１示すが、第１の直線偏光子４１は、いくつかの例では、光路に沿ってレンズ４６の後に設置することもできる。
【００６８】
体液を通過する直線偏光は、前記体液中のグルコースによって旋光され、その結果、光の偏光面は、グルコースの濃度、および光がグルコース中を移動する距離に依存する量だけ回転する。光がグルコース中を移動する距離は、デバイスを埋め込む前に決定される。光学センサ３４は、体液を通過しハウジング１０の外側の領域から透過部１２を通って戻った直線偏光の旋光を検出するように構成される。光学センサ３４はさらに、検出された、旋光された光に基づく電気信号を出力するように構成される。この出力は、直線偏光の回転角αに基づく。
【００６９】
図３に示されるように、ハウジングの外側の領域から透過部を通って戻った、旋光した直線偏光を検出することは、光源３２と光学センサ３４の間、光学センサ３４とハウジング１０の外側の領域との間、の光路に設置された第２の直線偏光子４２を使用することを含む。第２の直線偏光子４２の偏光面は、第１の直線偏光子４１の偏光面に対して、第１の直線偏光子４１の偏光面と好ましくは実質的に直交するように、光路のまわりに回転する。そのため、光源３２および第１の直線偏光子４１からの、光学センサ３４によって検出される直線偏光の量は、光の旋光の量に依存する。この旋光は、直線偏光がグルコース含有体液を通過するときに起こる。旋光の量、したがって光学センサ３４によって検出される光の量は、体液中のグルコース濃度に依存する。そのようにして、光学センサ３４によって出力される電気信号は、直線偏光の旋光の量に基づいており、それゆえに体液中のグルコース濃度に基づいている。
【００７０】
図３に示された埋込可能デバイス１は、たとえば、光源３２から出ていない環境光などの光を検出する、光学センサ３４からの干渉の影響を受けやすいことがある。図４は、図３と類似しているが、干渉を大幅に抑制するように構成された埋込可能デバイス１の部分概略断面図を示す。図３に示された埋込可能デバイス１と同様に、図４に示された埋込可能デバイス１は凹部１４を含むが、凹部１４が存在することは任意選択である。
【００７１】
図３と同様に、図４に示された埋込可能デバイス１は、光源３２、第１の直線偏光子４１および第２の直線偏光子４２を含む。しかし、ここではグルコース測定ユニット３０がさらに、第２の光学センサ３６を含む。第１の光学センサ３４および第２の光学センサ３６はそれぞれ、１つまたはそれ以上のフォトダイオードを含み得る。
【００７２】
図３の埋込可能デバイス１と同様に、図４の第１の直線偏光子４１は、光源３２から光透過部１２を通して放射された光を第１の偏向面で直線偏光するように構成され、この偏光は、ハウジング１０の外側の領域へ放射される。第２の直線偏光子４２は、ハウジング１０の外側の領域からの光を、第１の面と実質的に直交する（すなわち、光学軸のまわりに９０°回転した）第２の偏光面に直線偏光するように配置される。第３の直線偏光子４３は、ハウジング１０の外側の領域からの光を第３の偏光面に直線偏光するように配置され、この第３の面は、第１の面と平行である（すなわち、光学軸のまわりに０°回転している）。
【００７３】
図４は、前述のように、光を集束するように構成された３つのレンズ４６を示す。レンズ４６のうちの１つまたはそれ以上は、光源３２から放射された光を体液中の、ハウジング１０の外側の１つの点または領域に集束するように配置される。第１の光学センサ３４および第２の光学センサ３６は、たとえばハウジングの外側の点または領域の近くの体液中で反射された、光源３２から出ている光を検出するように配置される。検出光は、ハウジング１０の外側の点または領域から第１の光学センサ３４および第２の光学センサ３６に向かって、１つまたはそれ以上のレンズ４６によって集束されている。例示的な光路が、図４に矢印で示されている。
【００７４】
第２の直線偏光子４２は、光源３２からハウジング１０の外側の領域へ放射された直線偏光の第１の部分が第２の直線偏光子４２に入射するように配置される。言い換えると、第２の直線偏光子４２は、光源３２と第１の光学センサ３４の間、ハウジング１０の外側の領域と第１の光学センサ３４の間、の光路に設置される。
【００７５】
第３の直線偏光子４３は、光源３２からハウジング１０の外側の領域へ放射された直線偏光の第２の部分が第３の直線偏光子４３に入射するように配置される。言い換えると、第３の直線偏光子４３は、光源３２と第２の光学センサ３６の間、ハウジング１０の外側の領域と第２の光学センサ３６の間、の光路に設置される。
【００７６】
第１の光学センサ３４は、ハウジング１０の外側の領域から第２の直線偏光子４２を通過する直線偏光の第１の部分を検出するように配置される。光源３２から出た直線偏光のこの第１の部分は、第１の直線偏光子４１によって第１の面に直線偏光されてから体液中のグルコースによって旋光されて、第２の直線偏光子４２を通過し、第１の光学センサ３４によって検出される。
【００７７】
第２の光学センサ３６は、ハウジング１０の外側の領域から第３の直線偏光子４３を通過する直線偏光の第２の部分を検出するように配置される。光源３２から出た直線偏光のこの第２の部分は、第１の直線偏光子４１によって第１の面に直線偏光された後に体液中のグルコースによって旋光されて、第３の直線偏光子４３を通過し、第２の光学センサ３６によって検出される。
【００７８】
第１の光学センサ３４および第２の光学センサ３６は、検出された光強度に基づく、したがって光源３２から放射された光の直線偏光面が旋光した角度に基づく、電気信号をそれぞれ出力するように構成される。第１の光学センサ３４および第２の光学センサ３６それぞれによって出力された複合信号ＳＰＤ１および複合信号ＳＰＤ２を使用して、直線偏光がグルコースによって旋光された角度αを、次式を用いて決定することができる：
【数２】
2021503985.tif 000004
【００７９】
前に論じたように、αの値を決定することによって、体液のグルコースの濃度に対応する値が決定される。
【００８０】
信号ＳＰＤ１およびＳＰＤ２は、光源３２を通過する電流、チャネル利得、タイプ固有のＬＥＤ放射強度、環境光、血液または他の体液の透過係数（食べた食物の種類および食物を食べてからの時間などの様々な要素の関数）、および直線偏光子の透過率などの要素に依存する。追加の第３の直線偏光子４３および第２の光学センサ３６を設けることによって、第１の光学センサ３４および第２の光学センサ３６によって出力される電気信号が処理されて、そうしなければ信号ＳＰＤ１およびＳＰＤ２が依存する前述の要素の影響が低減または除去され、たとえば、環境光、埋込可能デバイス１の電気構成要素の雑音、または同様の寄生効果によってたとえば生じる、干渉の影響が低減する。そのため、これらの要素に依存しない、より正確なグルコース濃度の測定が行われる。
【００８１】
図５は、図４と類似している別の実施形態を示すが、ここではグルコース測定ユニット３０はさらに、１つまたはそれ以上のＬＥＤを再び含み得る第２の光源３５を含む。図４を参照して論じたのと同様に、図５の光源３２は（図５に関して以下では第１の光源３２と呼ぶ）、光をハウジング１０の外側の（第１の）領域へ光透過部１２を通して放射するように構成され、第２の光源３５は、光をハウジング１０の外側の（第２の）領域へ光透過部１２を通して放射するように構成される。第１の領域および第２の領域は同一であり得る。
【００８２】
図５の第１の直線偏光子４１は、第１の光源３２から光透過部１２を通して放射された光を第１の偏向面で直線偏光するように構成され、この光は、ハウジング１０の外側の第１の領域へ放射される。第２の直線偏光子４２は、ハウジング１０の外側の第１の領域からの光を、第１の面と実質的に直交する（すなわち、光学軸のまわりに９０°回転した）第２の面に直線偏光するように配置される。
【００８３】
図５の第４の直線偏光子４４は、第２の光源３５から光透過部１２を通して放射された光を第３の偏向面で直線偏光するように構成され、この光は、ハウジング１０の外側の第２の領域へ放射される。
【００８４】
第３の直線偏光子４３は、ハウジング１０の外側の第２の領域からの光を第４の面に直線偏光するように配置され、この第４の面は、第３の面と平行である（すなわち、光学軸のまわりに０°回転している）。第４の面は、第３の面と平行であり得る。
【００８５】
第２の直線偏光子４２は、第１の光源３２からハウジング１０の外側の第１の領域へ放射された直線偏光の少なくとも一部が第２の直線偏光子４２に入射するように配置される。言い換えると、第２の直線偏光子４２は、第１の光源３２と第１の光学センサ３４の間、ハウジング１０の外側の第１の領域と第１の光学センサ３４の間、の光路に設置される。
【００８６】
第３の直線偏光子４３は、第２の光源３５からハウジング１０の外側の領域へ放射された直線偏光の少なくとも一部が第３の直線偏光子４３に入射するように配置される。言い換えると、第４の直線偏光子４４は、第２の光源３５と第２の光学センサ３６の間、ハウジング１０の外側の第２の領域と第２の光学センサ３６の間、の光路に設置される。
【００８７】
第１の光学センサ３４は、第１の光源３２から放射され（ハウジング１０の外側の第１の領域を経由し）第２の直線偏光子４２を通った直線偏光の少なくとも一部を検出できるように構成される。第２の光学センサ３６は、第２の光源３５から放射され（ハウジング１０の外側の第２の領域を経由し）第３の直線偏光子４３を通った直線偏光の少なくとも一部を検出できるように構成される。
【００８８】
好ましくは、第１の光学センサ３４は、第２の光源３５によって放射された光を検出しないように埋込可能デバイス１の中に配置され、第２の光学センサ３６は、第１の光源３２によって放射された光を検出しないように埋込可能デバイス１の中に配置される。この配置により、第１の光学センサ３４および第２の光学センサ３６によって出力される電気信号への干渉の影響が低減する。
【００８９】
第１の光学センサ３４および第２の光学センサ３６は、検出された光強度に基づいた、したがって第１の光源３２または第２の光源３５からの適切な偏光の旋光角度に基づいた、電気信号をそれぞれ出力するように構成される。第１の光学センサ３４および第２の光学センサ３６それぞれによって出力された複合信号ＳＰＤ１および複合信号ＳＰＤ２を使用して、直線偏光がグルコースによって旋光された角度αを、次式を用いて決定することができる：
【数３】
2021503985.tif 000005
【００９０】
前に論じたように、決定されたαの値を用いて、体液のグルコースの濃度に対応する値が決定される。
【００９１】
図３の埋込可能デバイス１と比較して追加の第３の直線偏光子４３、第４の直線偏光子４４、および第２の光学センサ３６を設けることによって、第１の光学センサ３４および第２の光学センサ３６によって出力される電気信号が処理されて、たとえば環境光によって生じる干渉の影響が低減する。そのため、より正確なグルコース濃度の測定が行われる。
【００９２】
いくつかの実施形態では、グルコース測定ユニットは屈折計であり、光学センサ３４によって出力される電気信号は、光透過部１２と接触する体液の屈折率ｎ２に基づく。
【００９３】
グルコースを含む体液の屈折率ｎ２は、体液中のグルコース濃度の関数になる（すなわち、グルコース濃度に依存する）。体液のグルコース濃度が変化すると、体液の屈折率も変化する。体液の屈折率は、屈折計を用いて決定される。体液の屈折率を決定することによって、グルコース濃度の値が決定される。この決定には、光学活性に関して論じたルックアップテーブルを使用することが含まれ得る。
【００９４】
図６は、グルコース測定ユニット３０が屈折計である埋込可能デバイス１の部分概略断面図を示す。屈折計はプリズム６０を含み、光源３２およびプリズム６０は、光源３２から放射された光がプリズム６０を通ってプリズム６０の表面６１に入射するように配置される。言い換えると、また図６に矢印で示されるように、プリズム６０および光源３２は、光源３２から放射された光がプリズム６０に入り、プリズム６０の表面６１に達するまでプリズム６０を通って移動するように位置している。
【００９５】
埋込可能デバイス１が埋め込まれていると、体液が表面６１と接触する。そのため、光透過部１２はプリズム６０を含む。
【００９６】
表面６１への光の入射角θ１に応じて、光源３２から放射された光の一部がプリズム６０の表面６１において、体液・プリズム境界面において、反射される（すなわち内部全反射される）。光学センサ３４は、この反射された光の一部を、光がプリズム６０を通って戻りプリズムを出た後に検出するように配置される。特に、光学センサ３４は、（内部全）反射光の屈折角θ２を測定するように配置される。
【００９７】
図６は、光学センサ３４をＣＣＤセンサ６２として示している。ＣＣＤセンサ６２上の反射光の位置を用いて屈折角θ２が決定され、したがって、表面６１と接触する体液の屈折率が決定される。したがって、ＣＣＤセンサ６２は、体液の屈折率に基づく電気信号を出力する。
【００９８】
入射角θ１、屈折角θ２、プリズム６０の屈折率ｎ１、および体液の屈折率ｎ２の間の関係は、次式で与えられる：
【数４】
2021503985.tif 000006
【００９９】
したがって、入射角θ１およびプリズム６０の屈折率ｎ１がすでに分かっている場合には、屈折角θ２を測定することによって、体液の屈折率ｎ２の値を決定することができる。体液の屈折率の値を用いて体液のグルコース濃度の値を、たとえば体液の屈折率の値をルックアップテーブルと比較することによって、または体液の屈折率の値について追加の計算を行うことによって、決定することができる。
【０１００】
光源３２の絶対輝度および体液の光透過などの要素が屈折角に影響を及ぼさず、それゆえにグルコース濃度の決定値に影響を及ぼさないので、屈折計を使用して屈折角を測定することによって、グルコース濃度の正確な値を決定することができる。
【０１０１】
いくつかの実施形態では、グルコース測定ユニットは赤外分光計である。グルコースを含む体液の赤外吸収スペクトルは、グルコース濃度によって変化する。体液の赤外吸収を測定することによって、グルコース濃度の値を決定することができる。この決定には、光学活性に関して論じたルックアップテーブルを使用することが含まれる。
【０１０２】
図７は、グルコース測定ユニットが赤外分光計である実施形態を示す。
【０１０３】
光源３２によって放射される光は赤外光であり、光透過部１２を通してハウジング１０の外側の領域へ放射される。光学センサ３４は、光源３２からハウジング１０の外側の領域を経由し光透過部１２を通って戻った赤外光を検出するように、かつ検出された赤外光に基づく、したがって体液のグルコース濃度に基づく電気信号を出力するように構成される。
【０１０４】
場合により、グルコース測定ユニット３０は、光源３２によって放射された光をフィルタリングするように構成された第１のフィルタ７０を、特定の波長の光だけが第１のフィルタ７０を通過し、光透過部１２を通ってハウジング１０の外側の領域へ放射されるように含む。場合により、グルコース測定ユニット３０は、光源３２から光透過部１２を通って戻った光をフィルタリングするように構成された第２のフィルタ７２を、特定の波長の光だけが第２のフィルタ７２を通過し、光学センサ３４によって検出されるように含む。光学センサ３４は、可変帯域の波長の光を検出するように構成される。光学センサ３４によって検出される波長の帯域は、光学センサ３４に加えられる電圧を変えることによって調整される。
【０１０５】
本開示はまた、上述の実施形態のいずれかによる外部無線通信デバイス２および埋込可能デバイス１を含むシステムにも関する。図８は、埋込可能デバイス１が患者４（人間または動物など）の血管３の中に埋め込まれたときの、このようなシステムを示す。
【０１０６】
埋込可能デバイス１の無線通信モジュール２０と同様に、外部無線通信デバイス２は、アンテナ、電源および制御ユニット（図示せず）を含む。使用中、外部無線通信デバイス２は、埋込可能デバイス１のすぐ近くに持ってこられる。埋込可能デバイス１が患者４に埋め込まれている場合、このことは、外部無線通信デバイス２を患者４の皮膚５の近傍まで、たとえば、皮膚５から約２ｃｍ未満の距離内に持ってくることを含み得る。
【０１０７】
外部無線通信デバイス２は、外部無線通信デバイス２のアンテナと埋込可能デバイス１のアンテナ２２との間の電磁誘導によって、電力を埋込可能デバイス１に無線で伝送する。埋込可能デバイス１のアンテナ２２に電流が誘導されて、デバイス内のグルコース測定ユニット３０などの、いずれの電気回路にも電力が提供される。
【０１０８】
電力を受けることに応答して、または外部通信デバイスによって埋込可能デバイス１へ送信された追加の無線信号を受けることに応答して、埋込可能デバイス１は、埋込可能デバイス１のハウジング１０と接触する体液のグルコース濃度の測定を進める。埋込可能デバイス１の光源３２は、光を埋込可能デバイス１のハウジング１０の光透過部１２に向けて放射する。埋込可能デバイス１の光学センサ３４は、光透過部１２を通って戻った光を検出し、この検出光に基づく電気信号を出力する。埋込可能デバイス１の無線通信モジュール２０は、電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイス２へ無線で送信するように構成される。埋込可能デバイス１によって外部無線通信デバイス２へ無線で送信された信号は処理されて（たとえば、外部無線通信デバイス２によって）、体液のグルコース濃度の値が決定される。
【０１０９】
本開示はまた、埋込可能デバイス１および外部無線通信デバイス２に関連する上述の工程のいずれかを実行する方法にも関連する。
【０１１０】
図９は、本開示の実施形態による方法を示す。工程９０１で、上述の埋込可能デバイス１の光源３２によって光が、埋込可能デバイス１のハウジング１０の光透過部１２へ向けて放射される。工程９０２で、埋込可能デバイス１の光学センサ３４が、第１の光源３２から光透過部１２を通って戻った光を検出する。工程９０３で、検出された光に基づく電気信号が光学センサ３４によって出力される。工程９０４で、埋込可能デバイス１の無線通信モジュール２０が、電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイス２へ無線で送信する。前に論じたように、埋込可能デバイス１によって外部無線通信デバイス２へ無線で送信される信号は処理されて（たとえば、外部無線通信デバイス２によって）、体液のグルコース濃度の値が決定される。
【０１１１】
用語「薬物」または「薬剤」は、本明細書において同意語として使用され、１つまたはそれ以上の医薬品有効成分または薬学的に許容されるその塩もしくは溶媒和物と、場合により、薬学的に許容される担体とを含む医薬製剤を示す。医薬品有効成分（「ＡＰＩ」）とは、最も広範な言い方で、ヒトまたは動物に生物学的影響を及ぼす化学構造のことである。薬理学では、薬物または薬剤が、疾患の処置、治療、予防、または診断に使用され、またはそれとは別に、身体的または精神的健康を向上させるために使用される。薬物または薬剤は、限られた継続期間、または慢性疾患では定期的に、使用される。
【０１１２】
以下に説明されるように、薬物または薬剤は、１つまたはそれ以上の疾患を処置するための、様々なタイプの製剤の少なくとも１つのＡＰＩ、またはその組み合わせを含むことができる。ＡＰＩの例としては、分子量が５００Ｄａ以下である低分子；ポリペプチド、ペプチド、およびタンパク質（たとえばホルモン、成長因子、抗体、抗体フラグメント、および酵素）；炭水化物および多糖類；ならびに核酸、二本鎖または一本鎖ＤＮＡ（裸およびｃＤＮＡを含む）、ＲＮＡ、アンチセンスＤＮＡおよびＲＮＡなどのアンチセンス核酸、低分子干渉ＲＮＡ（ｓｉＲＮＡ）、リボザイム、遺伝子、およびオリゴヌクレオチドが含まれ得る。核酸は、ベクター、プラスミド、またはリポソームなどの分子送達システムに組み込まれる。１つまたはそれ以上の薬物の混合物もまた企図される。
【０１１３】
薬物または薬剤は、薬物送達デバイスで使用するように適用された主要パッケージまたは「薬物容器」内に含まれる。薬物容器は、たとえば、カートリッジ、シリンジ、リザーバ、または１つもしくはそれ以上の薬物の保存（たとえば短期または長期保存）に適したチャンバを提供するように構成された他の固体もしくは可撓性の容器とすることができる。たとえば、場合によって、チャンバは、少なくとも１日（たとえば１日から少なくとも３０日まで）の間薬物を収納するように設計される。場合によって、チャンバは、約１ヶ月から約２年の間薬物を保存するように設計される。保存は、室温（たとえば約２０℃）または冷蔵温度（たとえば約−４℃から約４℃まで）で行うことができる。場合によって、薬物容器は、投与予定の医薬製剤の２つまたはそれ以上の成分（たとえばＡＰＩおよび希釈剤、または２つの異なるタイプの薬物）を別々に、各チャンバに１つずつ保存するように構成された二重チャンバカートリッジとすることができ、またはこれを含むことができる。そのような場合、二重チャンバカートリッジの２つのチャンバは、ヒトまたは動物の体内に投薬する前、および／または投薬中に２つまたはそれ以上の成分間で混合することを可能にするように構成される。たとえば、２つのチャンバは、これらが（たとえば２つのチャンバ間の導管によって）互いに流体連通し、所望の場合、投薬の前にユーザによって２つの成分を混合することを可能にするように構成される。代替的に、またはこれに加えて、２つのチャンバは、成分がヒトまたは動物の体内に投薬されているときに混合することを可能にするように構成される。
【０１１４】
本明細書において説明される薬物送達デバイス内に含まれる薬物または薬剤は、数多くの異なるタイプの医学的障害の処置および／または予防に使用される。障害の例としては、たとえば、糖尿病、または糖尿病性網膜症などの糖尿病に伴う合併症、深部静脈血栓塞栓症または肺血栓塞栓症などの血栓塞栓症が含まれる。障害の別の例としては、急性冠症候群（ＡＣＳ）、狭心症、心筋梗塞、がん、黄斑変性症、炎症、枯草熱、アテローム性動脈硬化症および／または関節リウマチがある。ＡＰＩおよび薬物の例としては、たとえば、それだけには限らないが、ハンドブックのＲｏｔｅ  Ｌｉｓｔｅ  ２０１４、主グループ１２（抗糖尿病薬物）または主グループ８６（腫瘍薬物）、およびＭｅｒｃｋ  Ｉｎｄｅｘ、第１５版などに記載されているものがある。
【０１１５】
１型もしくは２型の糖尿病、または１型もしくは２型の糖尿病に伴う合併症の処置および／または予防のためのＡＰＩの例としては、インスリン、たとえばヒトインスリン、またはヒトインスリン類似体もしくは誘導体、グルカゴン様ペプチド（ＧＬＰ−１）、ＧＬＰ−１類似体もしくはＧＬＰ−１受容体アゴニスト、またはその類似体もしくは誘導体、ジペプチジルペプチダーゼ−４（ＤＰＰ４）阻害剤、または薬学的に許容されるその塩もしくは溶媒和物、またはそれらの任意の混合物が含まれる。本明細書において使用される用語「類似体」および「誘導体」は、天然のペプチドの構造、たとえばヒトのインスリンの構造から、天然のペプチド中に見出される少なくとも１つのアミノ酸残基を欠失させるおよび／もしくは交換することによって、ならびに／または少なくとも１つのアミノ酸残基を付加することによって式上で得られる分子構造を有するポリペプチドを指す。付加および／または交換されるアミノ酸残基は、コード可能なアミノ酸残基、または他の天然の残基もしくは完全に合成によるアミノ酸残基とすることができる。インスリン類似体は「インスリン受容体リガンド」とも呼ばれる。特に、用語「誘導体」は、１つまたはそれ以上の有機置換基（たとえば、脂肪酸）が１つまたはそれ以上のアミノ酸に結合している、天然のペプチドの構造、たとえばヒトのインスリンの構造から式上で得られる分子構造を有するポリペプチドを指す。場合により、天然のペプチド中に見出される１つまたはそれ以上のアミノ酸が、欠失され、かつ／もしくはコード不可能なアミノ酸を含む他のアミノ酸によって置換されていてもよく、または、コード不可能なアミノ酸を含むアミノ酸が、天然のペプチドに付加されていてもよい。
【０１１６】
インスリン類似体の例としては、Ｇｌｙ（Ａ２１），Ａｒｇ（Ｂ３１），Ａｒｇ（Ｂ３２）ヒトインスリン（インスリングラルギン）；Ｌｙｓ（Ｂ３），Ｇｌｕ（Ｂ２９）ヒトインスリン（インスリングルリジン）；Ｌｙｓ（Ｂ２８），Ｐｒｏ（Ｂ２９）ヒトインスリン（インスリンリスプロ）；Ａｓｐ（Ｂ２８）ヒトインスリン（インスリンアスパルト）；Ｂ２８位におけるプロリンがＡｓｐ、Ｌｙｓ、Ｌｅｕ、Ｖａｌ、またはＡｌａで置き換えられており、Ｂ２９位において、ＬｙｓがＰｒｏで置換されているヒトインスリン；Ａｌａ（Ｂ２６）ヒトインスリン；Ｄｅｓ（Ｂ２８−Ｂ３０）ヒトインスリン；Ｄｅｓ（Ｂ２７）ヒトインスリンおよびＤｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリンがある。
【０１１７】
インスリン誘導体の例としては、たとえば、Ｂ２９−Ｎ−ミリストイル−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン；Ｌｙｓ（Ｂ２９）（Ｎ−テトラデカノイル）−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン（インスリンデテミル、Ｌｅｖｅｍｉｒ（登録商標））、Ｂ２９−Ｎ−パルミトイル−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン；Ｂ２９−Ｎ−ミリストイルヒトインスリン；Ｂ２９−Ｎ−パルミトイルヒトインスリン；Ｂ２８−Ｎ−ミリストイルＬｙｓＢ２８ＰｒｏＢ２９ヒトインスリン；Ｂ２８−Ｎ−パルミトイル−ＬｙｓＢ２８ＰｒｏＢ２９ヒトインスリン；Ｂ３０−Ｎ−ミリストイル−ＴｈｒＢ２９ＬｙｓＢ３０ヒトインスリン；Ｂ３０−Ｎ−パルミトイル−ＴｈｒＢ２９ＬｙｓＢ３０ヒトインスリン；Ｂ２９−Ｎ−（Ｎ−パルミトイル−γ−グルタミル）−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン；Ｂ２９−Ｎ−ω−カルボキシヘプタデカノイル−γ−Ｌ−グルタミル−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン（インスリンデグルデク、Ｔｒｅｓｉｂａ（登録商標））、Ｂ２９−Ｎ−（Ｎ−リトコリル−γ−グルタミル）−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン；Ｂ２９−Ｎ−（ω−カルボキシヘプタデカノイル）−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン、およびＢ２９−Ｎ−（ω−カルボキシヘプタデカノイル）ヒトインスリンがある。
【０１１８】
ＧＬＰ−１、ＧＬＰ−１類似体およびＧＬＰ−１受容体アゴニストの例としては、たとえば、リキシセナチド（Ｌｙｘｕｍｉａ（登録商標））、エキセナチド（エキセンディン−４、Ｄｙｅｔｔａ（登録商標）、Ｂｙｄｕｒｅｏｎ（登録商標）、アメリカドクトカゲの唾液腺によって産生される３９アミノ酸ペプチド）、リラグルチド（Ｖｉｃｔｏｚａ（登録商標））、セマグルチド、タスポグルチド、アルビグルチド（Ｓｙｎｃｒｉａ（登録商標））、デュラグルチド（Ｔｒｕｌｉｃｉｔｙ（登録商標））、ｒエキセンディン−４、ＣＪＣ−１１３４−ＰＣ、ＰＢ−１０２３、ＴＴＰ−０５４、ラングレナチド／ＨＭ−１１２６０Ｃ、ＣＭ−３、ＧＬＰ−１エリゲン（Ｅｌｉｇｅｎ）、ＯＲＭＤ−０９０１、ＮＮ−９９２４、ＮＮ−９９２６、ＮＮ−９９２７、ノデキセン（Ｎｏｄｅｘｅｎ）、ビアドール（Ｖｉａｄｏｒ）−ＧＬＰ−１、ＣＶＸ−０９６、ＺＹＯＧ−１、ＺＹＤ−１、ＧＳＫ−２３７４６９７、ＤＡ−３０９１、ＭＡＲ−７０１、ＭＡＲ７０９、ＺＰ−２９２９、ＺＰ−３０２２、ＴＴ−４０１、ＢＨＭ−０３４、ＭＯＤ−６０３０、ＣＡＭ−２０３６、ＤＡ−１５８６４、ＡＲＩ−２６５１、ＡＲＩ−２２５５、エキセナチド−ＸＴＥＮおよびグルカゴン−Ｘｔｅｎがある。
【０１１９】
オリゴヌクレオチドの例としては、たとえば：家族性高コレステロール血症の処置のためのコレステロール低下アンチセンス治療薬である、ミポメルセンナトリウム（Ｋｙｎａｍｒｏ（登録商標））がある。
【０１２０】
ＤＰＰ４阻害剤の例としては、ビルダグリプチン、シタグリプチン、デナグリプチン、サキサグリプチン、ベルベリンがある。
【０１２１】
ホルモンの例としては、ゴナドトロピン（フォリトロピン、ルトロピン、コリオンゴナドトロピン、メノトロピン）、ソマトロピン（ソマトロピン）、デスモプレシン、テルリプレシン、ゴナドレリン、トリプトレリン、ロイプロレリン、ブセレリン、ナファレリン、およびゴセレリンなどの、脳下垂体ホルモンまたは視床下部ホルモンまたは調節性活性ペプチドおよびそれらのアンタゴニストが含まれる。
【０１２２】
多糖類の例としては、グルコサミノグリカン、ヒアルロン酸、ヘパリン、低分子量ヘパリン、もしくは超低分子量ヘパリン、またはそれらの誘導体、または上述の多糖類の硫酸化形態、たとえば、ポリ硫酸化形態、および／または、薬学的に許容されるそれらの塩が含まれる。ポリ硫酸化低分子量ヘパリンの薬学的に許容される塩の例としては、エノキサパリンナトリウムがある。ヒアルロン酸誘導体の例としては、ハイランＧ−Ｆ２０（Ｓｙｎｖｉｓｃ（登録商標））、ヒアルロン酸ナトリウムがある。
【０１２３】
本明細書において使用する用語「抗体」は、免疫グロブリン分子またはその抗原結合部分を指す。免疫グロブリン分子の抗原結合部分の例には、抗原を結合する能力を保持するＦ（ａｂ）およびＦ（ａｂ’）２フラグメントが含まれる。抗体は、ポリクローナル、モノクローナル、組換え型、キメラ型、非免疫型またはヒト化、完全ヒト型、非ヒト型（たとえばネズミ）、または一本鎖抗体とすることができる。いくつかの実施形態では、抗体はエフェクター機能を有し、補体を固定することができる。いくつかの実施形態では、抗体は、Ｆｃ受容体と結合する能力が低く、または結合することはできない。たとえば、抗体は、アイソタイプもしくはサブタイプ、抗体フラグメントまたは変異体とすることができ、これはＦｃ受容体との結合を支持せず、たとえば、突然変異した、または欠失したＦｃ受容体結合領域を有する。用語の抗体はまた、四価二重特異性タンデム免疫グロブリン（ＴＢＴＩ）および／または交差結合領域の配向性を有する二重可変領域抗体様結合タンパク質（ＣＯＤＶ）に基づく抗体結合分子を含む。
【０１２４】
用語「フラグメント」または「抗体フラグメント」は、全長抗体ポリペプチドを含まないが、抗原と結合することができる全長抗体ポリペプチドの少なくとも一部分を依然として含む、抗体ポリペプチド分子（たとえば、抗体重鎖および／または軽鎖ポリペプチド）由来のポリペプチドを指す。抗体フラグメントは、全長抗体ポリペプチドの切断された部分を含むことができるが、この用語はそのような切断されたフラグメントに限定されない。本開示に有用である抗体フラグメントは、たとえば、Ｆａｂフラグメント、Ｆ（ａｂ’）２フラグメント、ｓｃＦｖ（一本鎖Ｆｖ）フラグメント、直鎖抗体、単一特異性抗体フラグメント、または二重特異性、三重特異性、四重特異性および多重特異性抗体（たとえば、ダイアボディ、トリアボディ、テトラボディ）などの多重特異性抗体フラグメント、一価抗体フラグメント、または二価、三価、四価および多価抗体などの多価抗体フラグメント、ミニボディ、キレート組換え抗体、トリボディまたはバイボディ、イントラボディ、ナノボディ、小モジュラー免疫薬（ＳＭＩＰ）、結合ドメイン免疫グロブリン融合タンパク質、ラクダ化抗体、およびＶＨＨ含有抗体を含む。抗原結合抗体フラグメントのさらなる例が当技術分野で知られている。
【０１２５】
用語「相補性決定領域」または「ＣＤＲ」は、特異的抗原認識を仲介する役割を主に担う重鎖および軽鎖両方のポリペプチドの可変領域内の短いポリペプチド配列を指す。用語「フレームワーク領域」は、ＣＤＲ配列ではなく、ＣＤＲ配列の正しい位置決めを維持して抗原結合を可能にする役割を主に担う重鎖および軽鎖両方のポリペプチドの可変領域内のアミノ酸配列を指す。フレームワーク領域自体は、通常、当技術分野で知られているように、抗原結合に直接的に関与しないが、特定の抗体のフレームワーク領域内の特定の残基が、抗原結合に直接的に関与することができ、またはＣＤＲ内の１つまたはそれ以上のアミノ酸が抗原と相互作用する能力に影響を与えることができる。
【０１２６】
抗体の例としては、アンチＰＣＳＫ−９ｍＡｂ（たとえばアリロクマブ）、アンチＩＬ−６ｍＡｂ（たとえばサリルマブ）、およびアンチＩＬ−４ｍＡｂ（たとえばデュピルマブ）がある。
【０１２７】
本明細書において説明される任意のＡＰＩの薬学的に許容される塩もまた、薬物送達デバイスにおける薬物または薬剤の使用に企図される。薬学的に許容される塩は、たとえば酸付加塩および塩基性塩である。
【０１２８】
当業者には、本明細書に記載のＡＰＩ、配合物、装置、方法、システムおよび諸実施形態の様々な構成要素の修正（追加および／または除去）が、このような修正、およびありとあらゆるその等価物を包含する本開示の全範囲および趣旨から逸脱せずに加えられることが理解されよう。
【０１２９】
特許請求の範囲は本願において、構成の特定の組み合わせに対して明確に示されているが、本開示の範囲はまた、本明細書に明示的または暗黙的に開示されたあらゆる新規構成またはあらゆる構成の新規組み合わせを、またはこれらのあらゆる一般化を、その構成がいずれかの請求項に現に特許請求されているものと同じ開示に関連していようといまいと、またその構成が本開示で緩和するのと同じ技法的問題のいずれかまたは全部を緩和しようとしまいと、含むことを理解されたい。本出願者は本願で、新しい特許請求の範囲が、本願の、または本願から派生したいずれかのさらなる出願の実施中に、このような構成および／または構成の組み合わせに対し明示されることを通知する。
【０１３０】
いくつかの実施形態を図示し説明したが、当業者には、その範囲が特許請求の範囲に定義されている本開示の原理から逸脱することなく、これらの実施形態に変更が加えられ得ることが理解されよう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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