(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続グルコースモニタ（ＣＧＭ）装置において用いられる光学システムであって、
発光ダイオードから放射された光を反射して蛍光体に照射するように適合された第１のフィルタであって、さらに、前記蛍光体から放射された光を伝送するように適合された第１のフィルタと、
前記第１のフィルタが伝送した光を信号帯域光と基準帯域光に分離するように適合された第２のフィルタと
を備え、
前記第２のフィルタは、ガラスフィルタであって、該ガラスフィルタの第１の面上にダイクロイックフィルタコーティングを備え、該ガラスフィルタの前記第１の面と向き合った該ガラスフィルタの第２の面上に反射面を備えるガラスフィルタを備え、
前記ダイクロイックフィルタコーティングは、信号帯域に関連付けられた波長の光を反射するように適合され、および、基準帯域に関連付けられた波長の光を前記ガラスフィルタの前記第２の面に向けて伝送するようにさらに適合されている、光学システム。
【請求項２】
連続グルコースモニタ（ＣＧＭ）装置において用いられる光学システムであって、
発光ダイオードから放射された光を反射して蛍光体に照射するように適合された第１のフィルタであって、さらに、前記蛍光体から放射された光を伝送するように適合された第１のフィルタと、
前記第１のフィルタが伝送した光を信号帯域光と基準帯域光に分離するように適合された第２のフィルタと
を備え、
前記第２のフィルタは、光の波長に従って光を拡散するように適合された回折格子層と、該回折格子層により拡散された光を、前記光の波長に応じた方向に反射するように適合された湾曲した反射面とを備える、光学システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学システムにおいて、
前記蛍光体は生体材料を含む、光学システム。
【請求項４】
請求項１または２に記載の光学システムにおいて、
前記蛍光体はグルコース結合タンパク質を含む、光学システム。
【請求項５】
請求項１または２に記載の光学システムにおいて、さらに、
前記第２のフィルタが伝送した信号帯域光および基準帯域光からなる集合から選択された少なくとも一つを受けるように適合されたフォトダイオードを備える、光学システム。
【請求項６】
請求項１に記載の光学システムにおいて、
前記第１のフィルタは、他のガラスフィルタであって該他のガラスフィルタの第１の面上に他のダイクロイックフィルタコーティングを備える他のガラスフィルタを備え、
前記他のダイクロイックフィルタコーティングは、前記発光ダイオードよって放射された光を反射するように適合され、および、前記蛍光体から放射された光を伝送するようにさらに適合されている、光学システム。
【請求項７】
請求項２に記載の光学システムにおいて、
前記第１のフィルタはさらに、信号帯域波長レンジおよび基準帯域波長レンジ外の波長を遮断するように適合されている、光学システム。
【請求項８】
請求項１または２に記載の光学システムにおいて、
前記第１のフィルタは、ダイクロイックフィルタコーティングによってコーティングされたガラスフィルタを備える、光学システム。
【請求項９】
請求項１または２に記載の光学システムにおいて、
前記信号帯域に関連付けられた波長は、前記基準帯域に関連付けられた波長よりも短い、光学システム。
【請求項１０】
請求項１または２に記載の光学システムにおいて、
前記第１のフィルタおよび前記第２のフィルタは、フィルタ要素の両側に形成される、光学システム。
【請求項１１】
連続グルコースモニタ（ＣＧＭ）装置において用いられる光学システムであって、
発光ダイオードから放射された光を反射して蛍光体に照射するように適合された第１のフィルタであって、さらに、前記蛍光体から放射された光を伝送するように適合された第１のフィルタと、
前記第１のフィルタが伝送した光を第１のビームと第２のビームに分離するように適合された第２のフィルタと
を備え、
前記第２のフィルタは、前記第１のフィルタが伝送した光を前記第１のビームと前記第２のビームに実質的に均等に分離するように適合されたファセット面を含む、光学システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光学システムにおいて、さらに、
前記第１のビームおよび前記第２のビームからなる集合から選択された少なくとも一つを受けるように適合されたフォトダイオードを備える、光学システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光学システムにおいて、
前記フォトダイオードは、信号帯域波長レンジおよび基準帯域波長レンジからなる集合から選択された一つを除いた波長を遮断するフィルタを備える、光学システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光学システムにおいて、
前記フィルタはフィルタコーティングを備える、光学システム。
【請求項１５】
請求項１１に記載の光学システムにおいて、
前記第１のフィルタおよび前記第２のフィルタは単一のコンポーネントに形成されている、光学システム。
【請求項１６】
連続グルコースモニタ（ＣＧＭ）装置において用いられる光カプラであって、
蛍光体と接触するように適合されたファイバと、
発光ダイオードと、
前記発光ダイオードから放射された光を反射して前記ファイバを通して前記蛍光体に照射するように適合された第１のフィルタであって、さらに、前記蛍光体から放射された光を伝送するように適合された第１のフィルタと、
前記第１のフィルタが伝送した光を信号帯域光と基準帯域光に分離するように適合された第２のフィルタと、
前記第２のフィルタが伝送した信号帯域光と基準帯域光からなる集合から選択された少なくとも一方を受けるように適合されたフォトダイオードと
を備え、
前記第２のフィルタは、ガラスフィルタであって、該ガラスフィルタの第１の面上にダイクロイックフィルタコーティングを備え、該ガラスフィルタの前記第１の面と向き合った該ガラスフィルタの第２の面上に反射面を備えるガラスフィルタを備え、
前記ダイクロイックフィルタコーティングは、信号帯域に関連付けられた波長の光を反射するように適合され、および、基準帯域に関連付けられた波長の光を前記ガラスフィルタの前記第２の面に向けて伝送するようにさらに適合されている、光カプラ。
【請求項１７】
請求項１６に記載の光カプラにおいて、さらに、
前記発光ダイオードから前記第１のフィルタに向けて放射された光を集束させるように適合された発光ダイオードレンズと、
前記ファイバに向けて光を集束するように適合され、および、前記ファイバからの光を集束するようにさらに適合されたファイバレンズと、
光を前記フォトダイオード上に集束するように適合された検出器レンズと
を備えた光カプラ。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光カプラにおいて、
前記発光ダイオードレンズと前記ファイバレンズが一体に形成されている、光カプラ。
【請求項１９】
連続グルコースモニタ（ＣＧＭ）装置において用いられる光学センサであって、
請求項１６に記載の前記光カプラと、
底面および上面を持ったベースであって、該底面が皮膚に接着可能である、ベースと
を備え、
前記発光ダイオードが前記ベースの前記上面上に配置され、および、
前記フォトダイオードが前記ベースの前記上面上に配置されている、
光学センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
この出願は、２０１３年１月２２日に米国特許商標庁に出願された米国特許仮出願第６１／７５５２９６号について３５ＵＳＣ§１１９（ｅ）に基づく利益を主張するものであり、その開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
発明の分野
本発明は、概して連続グルコースモニタ（ＣＧＭ）装置に関し、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）からの励起光をファイバへ方向付けてグルコース結合タンパク質（ＧＢＰ）に照射しまたは蛍光を放射させ、次いで、ＧＢＰから放射された光をフォトダイオード検出器に伝送するために使用される光カプラに関する。
【背景技術】
【０００３】
糖尿病患者では、体内のグルコースの健全なバランスを維持するためにグルコースレベルをモニタする必要がある。グルコースレベルは、オンボディＣＧＭ装置などの、ＧＢＰコーティングしたセンサによってモニタすることができる。オンボディＣＧＭ装置は、一般的に、患者内のＧＢＰに照射するためまたは蛍光を放射させるために使用される光源を含む。これらの装置は、ＧＢＰが連続して放射した光を捕捉し、放射された光の波長帯域を解析してＧＢＰのレベルを判定する。ＧＢＰレベルを特定するために、いずれもＧＢＰが放射した光の成分である、基準帯域のパワーと信号帯域のパワーの間で比較を行うことができる。基準帯域と信号帯域のパワーの比率は、典型的には、患者の体内でのグルコースの割合すなわちグルコースレベルに実質的に比例する。
【０００４】
ＧＢＰが放射した光の基準帯域および信号帯域を捕捉して測定することは、光をＧＢＰへ方向付けて、フォトダイオードより前またはフォトダイオードにおいて基準帯域と信号帯域を分離することを試みる一連のレンズやフィルタの使用によって達成されてきた。
【０００５】
例えば、既存のＣＧＭ装置の設計は、ＧＢＰが放射した光の全体のスペクトルを基準フォトダイオードと信号フォトダイオードの両方によって捕捉することを試みている。各フォトダイオードは、次いで、ＧＰＢレベルを精確に分析するために、基準帯域または信号帯域のいずれかをフィルタリングまたは遮断しなければならない。その結果、基準帯域フォトダイオードに照射する、信号帯域内の光が検出されないこと、および、信号帯域フォトダイオードに照射する、基準帯域内の光も同様に検出されないことから、全体としてはより少ない光が検出される。この非効率性は、帯域の波長の分析を弱めることがあり、より多くのエネルギーおよびバッテリ寿命が必要な、光源からのより大きな初期発光を必要とすることがある。
【０００６】
別の従来のＣＧＭ装置の設計は、３つの別々のガラスフィルタコンポーネントを利用しており、これらは、光源からＧＢＰへおよびＧＢＰからフォトダイオードへ別個に正確に光を反射して伝送するように、組み立て中に配置され、アライメントされなければならない。３つの異なるガラスフィルタの使用により製造および組み立てコストが追加になることがあり、および、ガラスフィルタの不適切なアライメントによる故障の可能性が増大することがある。３つのガラスフィルタの使用はまた、ＣＧＭ装置の全体のサイズを大きくすることがあり、それをユーザにとってより不便かつ不快なものにしている。
【０００７】
別の従来のＣＧＭの設計は、基準帯域および信号帯域を２つの異なるフォトダイオードへ方向付けるための、互いに対してかなりの距離を介して配置された複数のフィルタを使用している。このフィルタ構成により、伝送中に失われる迷光のより高いレベルをもたらすことがあり、それにより、光効率を高め、信号帯域および基準帯域を検出するフォトダイオードの精度を低下させる。
【０００８】
ＣＧＭ装置の上記の設計には、より大きな電力入力／バッテリ寿命が必要な、より大きな初期発光の必要性に寄与する、光伝送の非効率性の懸念がある。さらなる問題は、複数のコンポーネントの組立およびＣＧＭ装置のかなりの全体的な大きさに関連する製造コストを含む。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の実施形態の態様は、上記および他の問題に実質的に対処する、改善されたＣＧＭ装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の実施形態の別の態様は、ＣＧＭ装置の大きさおよび可能性のある製造コストを減少させるように構成された光カプラを提供することである。
【００１１】
本発明の実施形態の別の態様は、より大きな初期発光の必要性に寄与する光伝送の非効率性を減少させ、それによって電力およびバッテリ寿命を節約することである。
【００１２】
本発明の実施形態の別の態様は、組み立て中に互いにアライメントされる必要がある異なる構成要素の数を制限することにより、大量生産ＣＧＭ装置の故障率を低減することである。
【００１３】
本発明の実施形態の別の態様は、グルコース結合タンパク質（ＧＢＰ）に照射するために用いられる光を放射するための光源を含む連続グルコースモニタ装置を提供することである。光は光源から放射され、光学体によって反射され、そして、ＧＢＰにファイバを通して伝送される。ＧＢＰはファイバを通して光を放射し、光は光学体によって伝送される。光は、光カプラに結合された少なくとも１つのダイクロイック層によって波長に分離され、対応するフォトダイオードに伝送される。
【００１４】
本発明の前述のおよび／または他の態様は、光カプラが、低減された数の個々のコンポーネントにより形成され、および、迷光の量を有意に減少させつつ光を光源からＧＢＰへおよびＧＢＰからフォトダイオードへ伝送するＣＧＭ装置を提供することによって達成され、それにより、該ＣＧＭ装置の効率および精度を向上させる。
【００１５】
本発明の前述のおよび／または他の態様は、発光ダイオードから放射された光を反射して蛍光体に照射するように適合された第１のフィルタであって、さらに、前記蛍光体から放射された光を伝送するように適合された第１のフィルタと、前記第１のフィルタが伝送した光を信号帯域光と基準帯域光に分離するように適合された第２のフィルタとを含む光学システムを提供することによって達成される。
【００１６】
本発明の前述のおよび／または他の態様は、発光ダイオードから放射された光を反射して蛍光体に照射するように適合された第１のフィルタであって、さらに、前記蛍光体から放射された光を伝送するように適合された第１のフィルタと、前記第１のフィルタが伝送した光を第１のビームと第２のビームに分離するように適合された第２のフィルタとを含む光学システムを提供することによって達成される。
【００１７】
本発明の前述および／または他の態様は、蛍光体と接触するように適合されたファイバと、発光ダイオードと、前記発光ダイオードから放射された光を反射して前記ファイバを通して前記蛍光体に照射するように適合された第１のフィルタであって、さらに、前記蛍光体から放射された光を伝送するように適合された第１のフィルタと、前記第１のフィルタが伝送した光を信号帯域光と基準帯域光に分離するように適合された第２のフィルタと、前記第２のフィルタが伝送した信号帯域光と基準帯域光からなる集合から選択された少なくとも一方を受けるように適合されたフォトダイオードとを含む光カプラを提供することによって達成される。
【００１８】
本発明の追加のおよび／または他の態様および利点は、以下の説明に記載され、または説明から明らかになり、または本発明の実施によって知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本発明の種々の目的、利点および例示的な実施形態の新規な特徴は、以下の詳細な説明から、添付の図面と併せて読めば、より容易に理解できよう。
【図１】本発明の例示的な実施形態によるＣＧＭ装置の断面図である。
【図２】図１のＣＧＭ装置の光学体の斜視図である。
【図３】ＬＥＤからファイバ面への光カプラを通る光線軌跡を含む、図１のＣＧＭ装置の概略図である。
【図４】ファイバ面からフォトダイオードへの光カプラを通る光線軌跡を含む、図１のＣＧＭ装置の概略図である。
【図５】本発明の別の例示的な実施形態によるＣＧＭ装置の断面図である。
【図６】図５のＣＧＭ装置の側面斜視図である。
【図７】第１および第２ダイクロイックフィルタを取り除いた、図５のＣＧＭ装置の背面斜視図である。
【図８】ＬＥＤからファイバ面への光カプラを通る光線追跡を含む、図５のＣＧＭ装置の概略図である。
【図９】ファイバ面からフォトダイオードへの光カプラを通る光線軌跡を含む、図５のＣＧＭ装置の概略図である。
【図１０】光カプラを通る光線軌跡を含む、本発明のさらなる例示的な実施形態によるＣＧＭ装置の概略図である。
【図１１】ＬＥＤからファイバ面への光カプラを通る光線追跡を含む、追加の例示的な実施形態のＣＧＭ装置の概略図である。
【図１２】ファイバ面からフォトダイオードへの光カプラを通る光線軌跡を含む、図１１のＣＧＭ装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
当業者が理解するように、本明細書に開示されるＣＧＭ装置の実施例、改良および配置を実施する数多くの方法がある。図面および以下の説明に示された例示的な実施形態を参照するが、本明細書に開示された実施形態は、開示する発明が包含する種々の代替設計および実施形態を網羅することを意図するものではない。
【００２１】
本発明の例示的な実施形態では、連続モニタ装置は、血液または間質液（ＩＳＦ）中のグルコースなどの分析物を識別するために用いられ、グルコース結合タンパク質（ＧＢＰ）などの、分析物と接触される生体材料を使用する。連続モニタ装置は、生体材料に照射するために使用される光を放射する光源を含む。光源から光が放射されて光カプラで反射され、ファイバを通って生体材料へ伝送される。生体材料は、ファイバを通して光を放射し、光は光カプラによって伝送される。光は、光カプラに結合された少なくとも１つのダイクロイック層によって所定の波長レンジに分離され、対応するフォトダイオードに伝送される。
【００２２】
図１は、光カプラ１２を利用するオンボディＣＧＭセンサ１０の例示的な実施形態を示している。ＣＧＭセンサ１０は、ＣＧＭセンサ１０の様々なコンポーネントを支持する上面１６を持ったベース１４を含む。ベース１４の底面１８は、ＣＧＭセンサを支持してユーザの皮膚に接着するために使用される。プリント基板２０はベース１４の上面１６に固定され、その上にそれぞれ固定されているフォトダイオード２２およびＬＥＤ２４への電力を選択的に制御する。カバー２５は、ＣＧＭセンサ１０のコンポーネントを実質的に囲み、ベース１４に固定される。
【００２３】
ＬＥＤ２４は、ＬＥＤ２４の上面に固定されたフィルタ２６によって選択的にフィルタリングされた光を放射する。光カプラ１２は、ＬＥＤ２４およびフォトダイオード２２の上方に位置決めされ、ＬＥＤ２４から放射された光を、ＬＥＤ２４に隣接して位置決めされたファイバ２８内へ方向付ける。ファイバ２８は、ニードル３０の長さを通り抜ける。ニードル３０は、ファイバ２８をユーザに挿入して、ユーザの皮膚の下でファイバ２８とＧＢＰなどの生体材料の間の接触を得るために使用される。ＧＢＰはニードル３０の端部を覆い、または、該端部上に堆積し、ユーザへの挿入後に血液または間質液（ＩＳＦ）と接触する。
【００２４】
光カプラ１２はプラスチックコネクタ３３を含み、該コネクタは、３つの一体的なレンズ、ＬＥＤレンズ３２、ファイバレンズ３４、および、検出器レンズ３６を有する。プラスチックコネクタはまた、一対の傾斜したガラス取り付け面３７と、ＬＥＤ２４からファイバレンズ３４を通ってファイバ２８へ放射される光を反射して光をＧＢＰに伝送するミラー面３９を含む。ガラス取り付け面３７は、フォトダイオード２２、ＬＥＤ２４、および、ファイバ２８に対して所定の角度でフィルタを支持および固定するように構成されている。プラスチックコネクタ３３は単一の射出成形コンポーネントとして製造することができ、製造されおよび組み立てられる必要のある、光カプラ１２の個々の部品の数が減少される。プラスチックコネクタ３３はまた、単一の一体コンポーネントを形成することができる他の所望の製造プロセスによって形成することができる。
【００２５】
光カプラ１２は、第１のガラスフィルタ３８および第２のガラスフィルタ４０を含む。第１のガラスフィルタ３８は、接着または他の所望の固定機構によって第２のガラスフィルタ４０に固定されている。接着された第１および第２のガラスフィルタ３８および４０はまた、傾斜したガラス取り付け面３７に固定または接着されている。第１および第２のガラスフィルタ３８および４０を互いに固定した後、２つのコンポーネント、固定されたガラスフィルタ３８および４０、並びに、光カプラ１２の３７の傾斜面だけがアセンブリ中に位置決めされる必要がある。この簡略化されたアセンブリは、コンポーネントのミスアライメントの可能性およびＣＧＭセンサ１０の発生し得る故障を低減する。さらに、第１および第２のガラスフィルタ３８および４０を一緒に固定し、次いでそれらを光カプラ１２の傾斜面に直接固定することによって、より少ない光が動作中に失われおよび／または拡散され、それにより、光伝送における非効率性の増大を引き起こす、より大きな開いた大気空間の内外で移動する光を必要とする他の既知の光カプラとは対照的に、光カプラ１２の効率を向上させる。
【００２６】
第１のガラスフィルタ３８は、ガラス取り付け面３７に取り付けられたガラスフィルタ３８の表面上に第１のダイクロイックフィルタコーティング４２を含む。第１のダイクロイックフィルタコーティング４２は、ＬＥＤが放射した光の波長を反射し、および、ＧＢＰからファイバ２８を通って放射された放射光の波長を伝送する。
【００２７】
第２のガラスフィルタ４０は、第１のガラスフィルタ３８が取り付けられているのと同一面上に第２のダイクロイックフィルタコーティング４４を含む。第２のダイクロイックフィルタコーティング４４は、信号帯域を表すより短い発光波長は反射し、基準帯域を表すより長い波長は伝送する。ミラー面４６は、第２のガラスフィルタ４０の、第１のガラスフィルタ３８に取り付けられた面と反対側の面上に形成されている。ミラー面４６はすべての波長を反射するが、第２のダイクロイックフィルタコーティング４４が伝送する長い波長を反射するために特に使用される。
【００２８】
図３は、ＬＥＤ２４から光カプラ１２を通ってファイバ２８までの、ファイバ２８の端部と接触してＧＢＰを照射するための光路を表す光線軌跡を含む、ＣＧＭセンサ１０の概略図を示す。光４５は、初めにＬＥＤ２４から放射され、そして、フィルタ２６によってフィルタリングされる。光４５は、次いで、ＬＥＤレンズ３２を通過し、該レンズは、光４５の焦点を合わせると、光４５を第１のダイクロイックコーティング４２へ方向付けし、該ダイクロイックコーティングが光カプラ１２のミラー面３９に向けて光４５を反射する。次いで、ミラー面３９が光４５をファイバレンズ３４に向けて反射し、該ファイバレンズが光４５を焦点合わせしてファイバ２８に向けて伝送し、該ファイバによってＧＢＰ（図示せず）に照射する。
【００２９】
図４は、ファイバ２８から光カプラ１２を通ってフォトダイオード２２までの、基準帯域および信号帯域波長を捕捉するための光路を表す光線軌跡を含む、ＣＧＭセンサ１０の概略図を示す。光４７がＧＢＰからファイバ２８を通って放射され、そして、ファイバレンズ３４に向けて伝送される。光４７は、次いで、ファイバレンズ３４を通過し、該レンズは、光４７の焦点を合わせると、それをミラー面３９へ方向付けし、該ミラー面が光４７を第１のダイクロイックコーティング４２に向け、該ダイクロイックコーティングが光４７を第２のダイクロイックコーティング４４に向けて伝送する。
【００３０】
所望の波長だけを反射して、信号帯域波長４８および基準帯域波長５０を構成している波長だけを伝送することによって、ＧＢＰが放射した光４７をフィルタリングするように第１のダイクロイックコーティング４２を構成することができる。信号帯域の波長のみを反射し、他の全ての波長を伝送することによって、光４７をさらにフィルタリングするように第２のダイクロイックコーティング４４を構成することができる。
【００３１】
信号帯域波長４８は、第２のダイクロイックコーティング４４で反射し、第１のガラスフィルタ３８および光カプラ１２を通る角度で通過する。信号帯域波長４８は、次に、検出器レンズ３６によってフォトダイオード２２上に集束される。
【００３２】
信号帯域波長４８が第２のダイクロイックコーティング４４で反射された後は、第１のダイクロイックコーティング４２で発生するフィルタリングによって、基準帯域波長５０だけが残る。基準帯域波長５０は第２のガラスフィルタ４０の背面上のミラー面４６に向けて伝送され、該ミラー面は、全反射によって、すなわち残りの波長の全反射を提供する銀めっき面を有することによって、残りのすべての波長を反射する。これとは別に、基準帯域波長のさらなる識別は、ミラー面４６を、基準帯域においてのみ光を反射する選択的ミラーコーティングと置き換えることによって提供することができる。
【００３３】
基準帯域の光は、第２のガラスフィルタ４０を通って逆に進行し続け、第１のガラスフィルタ３８を通過して光カプラ１２に再入射し、検出器レンズ３６によってフォトダイオード２２上に集束される。
【００３４】
第１および第２のガラスフィルタ３８および４０を光カプラ１２の傾斜面３７に直接固定することは、光伝送効率を高めるだけでなく、ＣＧＭセンサ１０の大きさおよび高さＨを減少させる。動作中にＣＧＭセンサ１０をユーザに直接、配置することにより、ＣＧＭセンサ１０の寸法、特に高さＨが低減され、使用中にユーザの快適さを増加させるために大いに好ましい。
【００３５】
図５〜７は、光カプラ１１２を用いたオンボディＣＧＭセンサ１００の例示的な実施形態を示す。ＣＧＭセンサ１００は、ファイバ取り付け部材１２７およびファイバ１２８を支持する上面１１６を持ったベース１１４を含む。ベース１１４の底面１１８は、ＣＧＭセンサ１００をユーザの皮膚に支持し、および、接着するために使用される。
【００３６】
ファイバ１２８は、ニードルまたはカテーテル３０の長さを通り抜ける。ニードル１３０は、ファイバ１２８をユーザに挿入して、ユーザの皮膚の下でファイバ１２８とＧＢＰなどの生体材料の間の接触を得るために使用される。
【００３７】
ＣＧＭセンサ１００はまた、光カプラ１１２に対しベース１１４と反対側に固定された上部ハウジング１１９を含む。上部ハウジング１１９は、ＬＥＤ１２４と、第１および第２のフォトダイオード１２２および１２３を取り付けるための取り付け面１２１を備える。
【００３８】
光カプラ１１２は、一体型の２つのロッドレンズ、ＬＥＤレンズ１３２およびファイバレンズ１３４を有するプラスチックコネクタ１３１を含む。プラスチックコネクタ１３１はまた、第１の垂直壁１４１ａに傾斜スロット１３７ａおよび１３９ａの第１の対を含み、第２の垂直壁１４１ｂは、傾斜スロット１３７ｂおよび１３９ｂの第２の対を、傾斜スロット１３７ａおよび１３９ａと反対側に対応して有している。傾斜スロット１３７ａおよび１３７ｂは、ＬＥＤ１２４とファイバ１２８に対して特定の角度が付いた位置に、第１のガラスフィルタ１３８を固定する。同様に、傾斜スロット１３９ａおよび１３９ｂは、ファイバ１２８とフォトダイオード１２２および１２３に対して特定の角度が付いた位置に、第２のガラスフィルタ１４０を固定する。
【００３９】
プラスチックコネクタ１３１は単一の射出成形コンポーネントとして製造することができ、製造されおよび組み立てられる必要のある、光カプラ１１２の個々の部品の数が減少される。プラスチックコネクタ１３１はまた、単一の一体コンポーネントを形成することができる他の所望の製造プロセスによって形成することができる。さらに、ＬＥＤレンズ１３２およびファイバレンズ１３４はプラスチックコネクタ１３１と一体に形成されているため、ＣＧＭセンサ１００の組み立て時にレンズ１３２および１３４のミスアライメントの可能性はより少ない。
【００４０】
図８はＣＧＭセンサ１００の概略図であり、ファイバ１２８の端部に接触してＧＢＰを照射するための、ＬＥＤ１２４からファイバ１２８への光路を表す光線軌跡を含む。
【００４１】
図９はＣＧＭセンサ１００の概略図であり、基準帯域および信号帯域波長を捕捉するための、ファイバ１２８からの光路を表す、フォトダイオード１２２および１２３への光線軌跡を含む。
【００４２】
ＬＥＤ１２４から放射された光１４５は、ＬＥＤレンズ１３２によって集められ、第１のガラスフィルタ１３８を通ってファイバ１２８およびＧＢＰへ方向付けられる。第１のガラスフィルタ１３８はダイクロイックコーティング１４２を含み、該コーティングは、ＬＥＤ１２４のより短い光１４５の波長を伝送し、ＧＢＰがファイバ１２８を通して放射したより長い光１４７の波長を反射する。
【００４３】
ファイバ１２４を通って放射された光１４７は第１のガラスフィルタ１３８のダイクロイックコーティング１４２によって反射され、そして、ファイバレンズ１３４を通って方向付けられ，該レンズが光１４７を集めて、第２のガラスフィルタ１４０に向けて集束させる。第２のガラスフィルタは、チャネル分離ダイクロイックコーティング１４４を第２のガラスフィルタ１４０の前面に含む。ダイクロイックコーティング１４４の表面は、より短い波長すなわち信号帯域波長１４８を反射し、より長い波長すなわち基準帯域波長１５０を伝送する。信号帯域波長１４８は、信号帯域フォトダイオード１４８上に集束される。基準帯域波長１５０は、第２のガラスフィルタ１４０の後面の反射コーティング１４６により反射され、ダイクロイックコーティング１４４を通過し、基準帯域フォトダイオード１２３上に集束される。
【００４４】
図１０は別の例示的なＣＧＭセンサ２００の概略図であり、ＬＥＤ２２４からファイバ２２８へのＧＢＰを照射するための光路、および、ＧＢＰからフォトダイオード２２２および２２３への光を表す光線軌跡を含む。
【００４５】
光２４５は初めにＬＥＤ２２４からレンズ２３２に放射され、該レンズが光２４５を集束させて反射面すなわちコーティング２３９に向けて方向付けて、該反射面すなわちコーティングが光２４５をガラスフィルタ２３８の前面上のダイクロイックコーティング２４２に向けて反射する。ダイクロイックコーティング２４２は、光２４５をファイバレンズ２３４に向けて反射するように構成されており、該レンズが光２４５を集束させてファイバ２２８に向けて伝送し、該ファイバが、ファイバ２２８に接触しているＧＢＰに照射する。
【００４６】
光２４５がＧＢＰによって吸収された後、ＧＢＰからファイバ２２８を通して光２４７が逆に放射され、そして、ファイバレンズ２３４に向けて伝送される。光２４７は、次いでファイバレンズ２３４を通り、該レンズが光２４７を集束し、そしてそれを、ＧＢＰによって放射された、所定の波長レンジ内に入る光２４７を伝送するように構成されたダイクロイックコーティング２４２に向けて方向付けて、ガラスフィルタ２３８を通して回折格子層２４４に向けて光２４７を伝送する。
【００４７】
回折格子層は光２４７を拡散し、そのために、回折格子層２４４の後では、それぞれの波長は異なる光路を有する。これにより、基準帯域２２３フォトダイオードにより検出される基準帯域のための全ての光と信号帯域用フォトダイオード２２２により検出される信号帯域のための全ての光の分離を可能にする。これとは別に、ダイクロイックコーティング２４２はまた、信号帯域または基準帯域の波長レンジに入らない波長を遮断するように構成することができる。回折格子層２４４およびダイクロイックコーティングを、プラスチックコネクタ内のスロットに挿入され得るガラスフィルタ２３８の両側に形成することができる。ガラスフィルタは、光学セメントまたは他の公知の光学接着剤によって、プラスチックコネクタに接着することができる。ガラスフィルタ２３８をプラスチックコネクタ２３３に接着することは、ＣＧＭセンサ２００の最終組立時に取り付けられる単一品を提供する。
【００４８】
光２４７が回折格子２４４を通過した後、光２４７はエアギャップ２４５を通過し、プラスチックコネクタ２３３に入る。光２４７は、次いで、プラスチックコネクタの反射面２４６で反射されて、そしてフォトダイオードレンズ２３６に向けて方向付けられ、該レンズが光２４７を集めて、対応するフォトダイオード２２２および２２３またはＡＳＩＣディテクタへ方向付ける。
【００４９】
ＬＥＤ２２４をフォトダイオード２２２および２２３から離して位置決めすることは、フォトダイオード２２２および２２３の感度に悪影響を与える可能性がある、ＬＥＤ２２４からの迷光の量を低減する助けになる。さらに、プラスチックコネクタ２３３およびガラスフィルタ２３８内の面の順序付けおよび角度付けによっても迷光を低減し、ＣＧＭセンサ２００のより高い全体的な効率を可能にし、よりコンパクトな設計を可能にする助けになる。
【００５０】
図１１はさらなる例示的なＣＧＭセンサ３００の概略図であり、ファイバ３２８の端部に接触するＧＢＰを照射するための、ＬＥＤ３２４からファイバ３２８への光路を表す光線軌跡を含む。
【００５１】
図１２はＣＧＭセンサ３００の概略図であり、対応する基準帯域および信号帯域波長を捕捉するための、ファイバ３２８からフォトダイオード画素３２２および３２３への光路を表す光線軌跡を含む。
【００５２】
ＣＧＭセンサ３００は、一体型の３つのレンズ、ＬＥＤレンズ３３２、ファイバレンズ３３４、および、ディテクタレンズ３３６を有するプラスチックコネクタの光カプラ３１２を含む。光カプラ３１２はまた、ＬＥＤ３２４が放射した光３４５を反射するように構成されたダイクロイックコーティング３４２を含む。さらに、光カプラ３１２はまた、ミラー面３３９を含み、該ミラー面もまた、ＬＥＤ３２４から放射された光を反射してファイバレンズ３３４を通し、光をＧＢＰに伝送するためにファイバ３２８に入れる。光カプラ３１２は単一の射出成形コンポーネントとして製造することができ、製造されおよび組み立てられる必要のある、ＣＧＭセンサ３００の個々の部品の数が減少される。光カプラ３１２はまた、単一の一体コンポーネントを形成することができる他の所望の製造プロセスによって形成することができる。
【００５３】
動作において、光３４５がＬＥＤ３２４から放射され、ＬＥＤレンズ３３２によって集められ、ＬＥＤ３２４の光３４５の波長を反射するダイクロイックコーティング３４２に向けて方向付けられる。光３４５は、次いで、ミラー面３３９へと方向付けられ、全反射され、そして、ファイバレンズ３３４へと方向付けられる。ファイバレンズ３３４は、次いで、ＬＥＤ３２４からの光３４５をファイバ３２８内へ、そして、ファイバ３２８の端部のＧＢＰに集束させる。
【００５４】
ＧＢＰからの光３４７は、ファイバ３２８を出て、ファイバレンズ３３４によって集められる。光３４７はミラー面３３９で反射され、ダイクロイックコーティング３４２を通過して、隣接する大気空間へ屈折される。光３４７は、次いで、光カプラ３１２へコリメーションレンズ３４３において再入射し、ファセットミラー面３４６に向けて方向付けられる。光３４７は、次いで、ファセットミラー面３４６において全反射により反射され、ミラー面３４６の各ファセット面から１つが反射して、２つのビーム３４８および３５０に実質的に均等に分割される。２つのビーム３４８および３５０は、次いで、第１のビーム３４８が第１のフォトダイオード画素３２２へ方向付けられ且つ第２のビームが第２のフォトダイオード画素３２３へ方向付けられた状態でフォトダイオードレンズ３３６によって集束され、そのために、光３４７の半分が各画素に到達する。
【００５５】
各画素３２２および３２３は、画素３２２および３２３の上に直接統合された、対応するバンドパスフィルタ３２２ａおよび３２３ａを有している。画素３２２は基準帯域内の波長のみを通過させるバンドパスフィルタ３２２ａを有し、および、画素３２３は信号帯域内の波長のみを通過させるバンドパスフィルタ３２３ａを有している。そのため、画素３２２および３２３がそれぞれ独自の、別個のフィルタを持っていることから、光カプラ３１２は、光３４７の波長のどのような分離も提供する必要がない。これにより、ガラスフィルタが光の波長を分離する必要性を排除し、従って、光カプラ３１２の製造コストおよび全体的な大きさを低減する、製造のための単一の一体コンポーネントを提供する。
【００５６】
直前の実施形態では、単一のフィルタコーティングがプラスチックの光カプラ３１２に直接塗布され、他のフィルタコーティングがフォトダイオード画素３２２および３２３に直接塗布され、光カプラ３１２と一体化されるどのようなガラスフィルタの必要性も排除する。ガラスフィルタが除去されているため、光学体の全体的な高さを減少させることができ、たとえば、図１に示すＣＧＭセンサ１０は約６．５ｍｍの高さとすることができ、一方、ＣＧＭセンサ３００は約３ｍｍの高さとすることができる。
【００５７】
本発明の少数の例示的な実施形態だけにつて上記で詳細に説明したが、当業者であれば、例示的な実施形態において多くの修正が可能であること、および、例示的な実施形態の種々の組み合わせが、本発明の新規な教示および利点から著しく逸脱することなく可能であることを容易に理解するであろう。したがって、そのような全ての修正を本発明の範囲内に含めることが意図される。
【図１】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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