(57)【要約】導管外センサ埋込システム及び方法、並びに生理学的パラメータが不均一乃至不均質な身体エリア内における生理学的パラメータ計測システム及び方法。埋込ユニット（１０）を身体エリア内に埋め込み、埋込ユニットエリアの周りに異物被膜が形成されることを許容する。センサは、腹膜隙等の身体空腔内、皮下組織内、異物被膜内等のエリアに挿通する。身体の皮下組織にセンサ配置用のトンネルを形成する。互いに空間的に隔てられたセンシング素子を用いて個別に生理学的パラメータ値を検出し、そのエリア内における個別センシング結果について統計指標を計算することにより生理学的パラメータの代表値を判別乃至決定する。或いは、その一方の側に電極アレイをまた他方の側に集積回路を有する基板を備える多検体計測デバイスを用いる。
2006500170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体エリア内に埋込ユニットを埋め込むステップと、埋込ユニットエリアの周りに異物被膜が形成されることを許容するステップと、センサを異物被膜内に通すステップと、を有する導管外センサ埋込方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、埋込ユニット埋込ステップが、埋込ユニット用に十分な大きさを有する切開口を身体エリアに設けるステップを含む方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、更に、成長特性を増強乃至促進する素材を埋込ユニットの周りに置くステップを有する方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、埋込ユニットが電子回路を備える方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、埋込ユニットがポンプを備える方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、異物被膜形成許容ステップが、成長特性を増強乃至促進する素材を埋込ユニットの周りに挿入するステップを含む方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、更に、埋込ユニットにセンサを取り付けるステップを有する方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法において、異物被膜が形成されるのに先立ってセンサが埋込ユニットに取り付けられる方法。
【請求項９】
請求項７記載の方法において、異物被膜が形成された後にセンサが埋込ユニットに取り付けられる方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法において、更に、センサ用に十分な大きさを有する切開口を身体エリアに設けるステップを有する方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、センサ用に十分な大きさを有する身体切開口エリアが埋込ユニット用に十分な大きさを有する身体切開口エリアより小さい方法。
【請求項１２】
埋込ユニットを挿入するのに十分な大きさを有する切開口を身体エリアに設けるステップと、センサを挿入するための切開口をセンサ位置から離れたエリアに設けるステップと、センサを身体空腔内に通すステップと、センサを埋込ユニットに接続するステップと、埋込ユニットを体内に挿入するステップと、を有する導管外センサ埋込方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法において、埋込ユニット体内挿入ステップが、埋込ユニットを挿入するのに十分な大きさを有する切開口を身体エリアに設けるときに形成されたポケット内へと埋込ユニットを挿入するステップを含む方法。
【請求項１４】
請求項１２記載の方法において、更に、縫合によってセンサをその場所に固定するステップを有する方法。
【請求項１５】
埋込ユニットと、生理学的パラメータを検出するセンサと、を有し、センサが、埋込ユニットとは別体で、埋込ユニットに接続可能で、且つ人体の導管外エリアに置かれた導管外埋込システム。
【請求項１６】
請求項１５記載のシステムにおいて、埋込ユニットがポンプを含むシステム。
【請求項１７】
請求項１５記載のシステムにおいて、埋込ユニットが電子回路を含むシステム。
【請求項１８】
請求項１５記載のシステムにおいて、埋込ユニットが人体に対し薬物を送給するシステム。
【請求項１９】
請求項１８記載のシステムにおいて、薬物がインシュリンであるシステム。
【請求項２０】
請求項１５記載のシステムにおいて、センサが生体分子を有するシステム。
【請求項２１】
請求項１５記載のシステムにおいて、センサがリードを有するシステム。
【請求項２２】
請求項１５記載のシステムにおいて、センサがセンシング素子を有するシステム。
【請求項２３】
請求項２２記載のシステムにおいて、センシング素子が生体分子であるシステム。
【請求項２４】
請求項２３記載のシステムにおいて、生体分子がグルコースオキシダーゼ酵素であるシステム。
【請求項２５】
請求項１５記載のシステムにおいて、生理学的パラメータが酸素量であるシステム。
【請求項２６】
請求項１５記載のシステムにおいて、生理学的パラメータがグルコース量であるシステム。
【請求項２７】
請求項１５記載のシステムにおいて、人体の導管外エリアが腹膜であるシステム。
【請求項２８】
請求項１５記載のシステムにおいて、人体の導管外エリアが皮下組織であるシステム。
【請求項２９】
埋込ユニットを挿入するのに十分な大きさを有する切開口を身体エリアに設けるステップと、皮下組織内にトンネルを形成するステップと、センサをトンネル内に通すステップと、センサを埋込ユニットに接続するステップと、埋込ユニットを体内に挿入するステップと、を有する導管外センサ埋込方法。
【請求項３０】
請求項２９記載の方法において、トンネルが鈍器を用いて形成される方法。
【請求項３１】
請求項２９記載の方法において、鈍器が皮下組織に生じる外傷を最小化する方法。
【請求項３２】
請求項２９記載の方法において、鈍器がトロッカーである方法。
【請求項３３】
各センシング素子がそのエリア内における生理学的パラメータ値を個別にセンシングするよう、互いに空間的に隔てられた複数個の生理学的パラメータ検出用のセンシング素子を身体エリア内に埋め込むステップと、
互いに空間的に隔てられた複数個のセンシング素子それぞれにより、生理学的パラメータの個別センシング結果を表す信号を発生させるステップと、
複数個のセンシング素子にて発生した信号により表されている個別センシング結果について統計指標を計算することにより、そのエリア内における生理学的パラメータの代表値を判別乃至決定するステップと、
を有する空間分離式生理学的パラメータセンシング方法。
【請求項３４】
請求項３３記載の方法において、統計指標が、個別センシング結果群における最大値、平均値、メディアン値、算術平均値及び加重算術平均値のうち少なくとも一種類である方法。
【請求項３５】
請求項３３記載の方法において、統計指標が、複数個のセンシング素子にて発生した信号群に係る数値群を利用する少なくとも一種類のアルゴリズムに従い計算される方法。
【請求項３６】
請求項３３記載の方法において、各センシング素子が、そのエリア内における個別の生理学的パラメータ値を実質同時にセンシングする方法。
【請求項３７】
請求項３３記載の方法において、互いに空間的に隔てられた複数個のセンシング素子を提供するステップとして、センシング素子による一次元アレイを提供するステップを有する方法。
【請求項３８】
請求項３３記載の方法において、互いに空間的に隔てられた複数個のセンシング素子を提供するステップとして、センシング素子による二次元アレイを提供するステップを有する方法。
【請求項３９】
請求項３３記載の方法において、互いに空間的に隔てられた複数個のセンシング素子を提供するステップとして、センシング素子による三次元アレイを提供するステップを有する方法。
【請求項４０】
請求項３３記載の方法において、互いに空間的に隔てられた複数個のセンシング素子を提供するステップとして、上記互いに空間的に隔てられた複数個のセンシング素子がその長手方向に沿う少なくとも一部の箇所に装備されたセンサリードを提供するステップを、有する方法。
【請求項４１】
請求項３３記載の方法において、互いに空間的に隔てられた複数個のセンシング素子が、デイジーチェーン形式で接続される方法。
【請求項４２】
請求項３３記載の方法において、生理学的パラメータが酸素量である方法。
【請求項４３】
請求項３３記載の方法において、生理学的パラメータがグルコース量である方法。
【請求項４４】
請求項３３記載の方法において、センシング素子が腹膜に埋め込まれる方法。
【請求項４５】
請求項３３記載の方法において、センシング素子が身体の導管外エリア内に埋め込まれる方法。
【請求項４６】
それぞれ体内における生理学的パラメータ値を個別にセンシングする互いに空間的に隔てられた複数個のセンシング素子を、体内に埋め込むステップと、
複数個のセンシング素子のうち１個により、生理学的パラメータの第１個別センシング結果を表し且つ第１量のノイズを含む第１信号を検出するステップと、
複数個のセンシング素子のうち他の１個により、生理学的パラメータの第２個別センシング結果を表し且つ第２量のノイズを含む第２信号を検出するステップと、
第１及び第２個別センシング結果について統計指標を計算することにより、生理学的パラメータの代表値を表し且つ第１量及び第２量のいずれよりも少ない第３量のノイズを含む第３信号を得るステップと、
を有する生理学的パラメータ信号処理方法。
【請求項４７】
請求項４６記載の方法において、統計指標が、個別センシング結果群における最大値、平均値、メディアン値、算術平均値及び加重算術平均値のうち少なくとも一種類である方法。
【請求項４８】
請求項４６記載の方法において、統計指標が、複数個のセンシング素子にて発生した信号群に係る数値群を利用する少なくとも一種類のアルゴリズムに従い計算される方法。
【請求項４９】
請求項４６記載の方法において、第１信号と第２信号とが実質同時に検出される方法。
【請求項５０】
請求項４６記載の方法において、互いに空間的に隔てられた複数個のセンシング素子を体内に埋め込むステップが、上記互いに空間的に隔てられた複数個のセンシング素子がその長手方向に沿う少なくとも一部の箇所に装備されたセンサリードを埋め込むステップを、含む方法。
【請求項５１】
請求項４６記載の方法において、センシング素子がデイジーチェーン形式で接続される方法。
【請求項５２】
請求項４６記載の方法において、生理学的パラメータが酸素量である方法。
【請求項５３】
請求項４６記載の方法において、生理学的パラメータがグルコース量である方法。
【請求項５４】
請求項４６記載の方法において、センシング素子が腹膜に埋め込まれる方法。
【請求項５５】
請求項４６記載の方法において、センシング素子が身体の導管外エリア内に埋め込まれる方法。
【請求項５６】
請求項４６記載の方法において、その信号に含まれるノイズを更に低減すべく、第１信号、第２信号及び第３信号のうち少なくとも一種類をフィルタリングするステップを有する方法。
【請求項５７】
請求項５６記載の方法において、フィルタリングを単極ＩＩＲフィルタを用いて実行する方法。
【請求項５８】
請求項４６記載の方法において、その信号に含まれるノイズを更に低減すべく、第１信号、第２信号及び第３信号のうち少なくとも一種類をＤＳＰにて処理するステップを有する方法。
【請求項５９】
身体エリア内に埋め込まれ互いに空間的に隔てられた複数個のセンシング素子であって各センシング素子が生理学的パラメータ値を個別にセンシングしその結果を表す信号を発生させる複数個のセンシング素子と、
複数個のセンシング素子にて発生した信号により表されている個別センシング結果について統計指標を計算することにより、その身体エリア内における生理学的パラメータの代表値を判別乃至決定する計算素子と、
を有する身体エリア内生理学的パラメータセンシングシステム。
【請求項６０】
請求項５９記載のシステムにおいて、統計指標が、個別センシング結果群における最大値、平均値、メディアン値、算術平均値及び加重算術平均値のうち少なくとも一種類であるシステム。
【請求項６１】
請求項５９記載のシステムにおいて、統計指標が、複数個のセンシング素子にて発生した信号群に係る数値群を利用する少なくとも一種類のアルゴリズムに従い計算されるシステム。
【請求項６２】
請求項５９記載のシステムにおいて、更に、上記互いに空間的に隔てられた複数個のセンシング素子がその長手方向に沿う少なくとも一部の箇所に配置されたセンサリードを、有するシステム。
【請求項６３】
請求項６２記載のシステムにおいて、センサリードが、当該センサリードの根本に配置された第１センシング素子と、当該センサリードの末端に配置された第２センシング素子と、を有するシステム。
【請求項６４】
請求項５９記載のシステムにおいて、更に、身体に薬物を送給する埋込ユニットを有するシステム。
【請求項６５】
請求項６４記載のシステムにおいて、センシング素子が埋込ユニットに対しデイジーチェーン形式で接続されたシステム。
【請求項６６】
請求項６４記載のシステムにおいて、計算素子が埋込ユニット内に配置されたシステム。
【請求項６７】
請求項５９記載のシステムにおいて、身体エリアが腹膜であるシステム。
【請求項６８】
請求項５９記載のシステムにおいて、センシング素子が身体の導管外エリア内に埋め込まれたシステム。
【請求項６９】
その内部に中空エリアを有するシリンダを備え、且つこのシリンダの一部が被覆により覆われた体内埋込サイト形成構造物。
【請求項７０】
請求項６９記載の構造物において、被覆がシリコーンラバーである構造物。
【請求項７１】
請求項６９記載の構造物において、シリンダが直円筒である構造物。
【請求項７２】
請求項６９記載の構造物において、中空エリアが、センサを受容するのに十分な大きさを有する構造物。
【請求項７３】
請求項６９記載の構造物において、シリンダが、その外面に設けられた少なくとも１個の孔を有する構造物。
【請求項７４】
基板と、この基板の第１面上にある電極アレイと、当該基板の第２面上にある集積回路と、を備える多検体計測デバイス。
【請求項７５】
請求項７４記載の多検体計測デバイスにおいて、電極アレイと集積回路とが電気的に接続された多検体計測デバイス。
【請求項７６】
請求項７４記載の多検体計測デバイスにおいて、集積回路が信号を処理する多検体計測デバイス。
【請求項７７】
請求項７４記載の多検体計測デバイスにおいて、集積回路が信号をモニタする多検体計測デバイス。
【請求項７８】
請求項７４記載の多検体計測デバイスにおいて、電極アレイがエージェントを含む多検体計測デバイス。
【請求項７９】
請求項７８記載の多検体計測デバイスにおいて、エージェントが酵素である多検体計測デバイス。
【請求項８０】
請求項７４記載の多検体計測デバイスにおいて、基板がチャネルを有する多検体計測デバイス。
【請求項８１】
請求項７４記載の多検体計測デバイスにおいて、更に、集積回路に対するアクセス用のコネクタを備える多検体計測デバイス。
【請求項８２】
請求項８１記載の多検体計測デバイスにおいて、コネクタが表示デバイスに接続される多検体計測デバイス。
【請求項８３】
請求項８１記載の多検体計測デバイスにおいて、コネクタがモニタデバイスに接続される多検体計測デバイス。
【請求項８４】
請求項７４記載の多検体計測デバイスにおいて、更に、電源を備える多検体計測デバイス。
【請求項８５】
請求項８４記載の多検体計測デバイスにおいて、電源が電池である多検体計測デバイス。
【請求項８６】
請求項８４記載の多検体計測デバイスにおいて、電源がキャパシタである多検体計測デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、いずれも「導管外センサ埋込方法及びシステム」と題しこの参照を以て本願に繰り入れるところの２００１年１２月２７日付米国出願第１０／０３４６２７号及び２００１年１０月２３日付米国暫定出願第６０／３３５６２７号に関し、また、この参照を以て本願に繰り入れられ且つ優先権主張の基礎とされるところの２００２年９月２７日付米国暫定出願第６０／４１４２９０号「埋込可能型センサ方法及びシステム」に関する。
【０００２】
本発明は体内センサの分野に関し、特に身体の導管外エリア内に埋め込まれる体内センサに関する。本発明は、また、その性質上生理学的パラメータ値が不均一乃至不均質となりやすい身体（又は身体外）エリアにおいて、生理学的パラメータを正確に計測するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来における典型的な生理学的パラメータセンシング方法は、生理学的パラメータセンサを導管内に配置するという手法に根ざしている。生理学的パラメータセンサを導管内に配置すれば、生体分子等からなるセンシング素子を血液に直接接触させ、血液成分をセンシングすることができる。このようなセンシング能力は、人々を衰弱させる様々な病や医学的状態の解析、診断及び処置において、非常に役立っている。
【０００４】
しかしながら、生理学的パラメータセンサの導管内配置には、いくつかの不具合な点がある。例えば、生理学的パラメータセンサを静脈内に挿入する作業は非常に困難なものであり、担当する内科医は骨を折って努力をしなければならない。更に、生理学的センサを静脈内で調整する作業や静脈から引き抜く作業にも、同様の困難さ及び苦労がつきまとう。
【０００５】
更に、導管内に配置された生理学的パラメータセンサは流体環境に晒され続けることとなり、この種の環境はセンサに対して有害な影響を及ぼすことがある。例えば、流体と接触し続けるとセンサの感度が低下し安定性が損なわれ実効寿命が短くなる。もはや有効でないといえるほどにセンサの機能が低下したなら、そのセンサを取り除いて交換しなければならないが、このセンサ除去交換は患者にとっても内科医にとっても面倒なことである。特に面倒なのは、生理学的パラメータセンサを除去交換するたびに、センサ出力利用先埋込（インプラント）ユニットとの接続を外して再接続しなければならないことである。
【０００６】
生理学的パラメータセンサの導管内配置に伴ういくつかの問題を緩和するため、既に、センサと埋込ユニットとを一体化させたシステムが開発されている。この種のシステムは例えば身体の空腔内又はその近傍に置くことができ、生理学的パラメータを導管外にてセンシングすることができる。しかしながら、このセンサ／埋込ユニットシステムを導入するには比較的大きな切開口が必要であるし、また埋込先エリアが顕著な外傷を負うことがある。通常、この外傷は、生理学的パラメータセンシングの妨げとなる。また、この外傷は、数週間乃至数ヶ月或いはそれ以上に亘り鎮静しないことがあるため、患者には埋込前解析（検査）法（ｐｒｅ−ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｍｅｔｈｏｄ）を継続させねばならない。埋込前解析法を継続させないと、その患者が幾週にも或いは一月以上も診察及び処置を受けないことがありうる。そのような処置及び診断の遅れは、日々の診断及び処置を必要とする患者にとっては、有害であるだけでなくときには致命的なものにもなりうる。
【０００７】
加えて、センシング素子によりセンシングされる生理学的パラメータ例えば酸素量は、生理学的パラメータセンサを導管内に配置した場合は割合に均一乃至均質な値になりやすいのに対して、身体の導管外エリア内にセンサを置いた場合はより不均一乃至不均質な傾向を示しやすい（即ち同じ導管外エリア内でも場所が異なれば生理学的パラメータ値は大きく変わりうる）。これは、導管内配置の場合はセンシング素子の周りを流れ去る酸素その他から生理学的パラメータをセンシングするのに対して、導管外配置の場合はセンシング素子周囲の流体等から拡散してくるものから生理学的パラメータをセンシングするためである。このように、センシング素子によりセンシングされる生理学的パラメータ値は、導管外エリア内ではセンシング素子位置次第で変わり、当該導管外エリア内生理学的パラメータ“代表値”（身体の特定エリアにおける生理学的パラメータについての好適な統計指標例えば平均値を正確に表す値）を、正確に表すものになったり不正確に表すものになったりする。加えて、センシング素子によりセンシングされる生理学的パラメータ値に不均一さ乃至不均質さがあるため、センシング素子から得られる信号中にノイズが誘起されやすく、それによって問題が生じることがある。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６３６８２７４号明細書
【発明の開示】
【０００９】
本発明の実施形態は、導管外センサ埋込システム及び方法に関する。本発明の実施形態は、その性質上生理学的パラメータ値が不均一乃至不均質となりやすい身体（又は身体外）エリアにおいて、生理学的パラメータを正確に計測するシステム及び方法に関する。
【００１０】
本発明の実施形態に係る導管外センサ埋込方法は、例えば、身体エリア内に埋込ユニットを埋め込むステップと、埋込ユニットエリアの周りに異物被膜（ｆｏｒｅｉｇｎ  ｂｏｄｙ  ｃａｐｓｕｌｅ）が形成されることを許容するステップと、センサを異物被膜内に通すステップと、を有する。
【００１１】
埋込ユニット埋込ステップは、例えば、埋込ユニット用に十分な大きさを有する切開口を身体エリアに設けるステップを、含む。異物被膜形成許容ステップは、例えば、成長特性を増強乃至促進すべく埋込ユニット周辺に素材を挿入するステップを、含む。成長特性を増強乃至促進するための素材は、埋込ユニット周辺に一種類置けばよい。埋込ユニットは、例えば電子回路やポンプを含む。この電子回路は例えばセンサ用その他の電子回路である。電子回路とセンサを一体化してもよいし別体化してもよい。
【００１２】
センサは埋込ユニットに取り付けることができる。埋込ユニットに対するセンサの取付は、異物被膜の形成前に行っても後に行ってもよい。
【００１３】
本方法は、例えば、更に、センサ用に十分な大きさを有する切開口を身体エリアに設けるステップを、含む。センサ用に十分な大きさを有する身体切開口エリアは埋込ユニット用に十分な大きさを有する身体切開口エリアより小さい。
【００１４】
本発明の実施形態に係る導管外センサ埋込方法は、或いは、埋込ユニットを挿入するのに十分な大きさを有する切開口を身体エリアに設けるステップと、センサを挿入するための切開口をセンサ位置から離れたエリアに設けるステップと、センサを身体空腔内に通すステップと、センサを埋込ユニットに接続するステップと、埋込ユニットを体内に挿入するステップと、を有する。本方法は、例えば更に、縫合によってセンサをその場所に固定するステップを、有する。埋込ユニットは、例えば、埋込ユニットを挿入するのに十分な大きさを有する切開口を身体エリアに設けるときに形成されたポケット内に、挿入される。
【００１５】
本発明の実施形態に係る導管外埋込システムは、例えば、人体に対し薬物を送給する埋込ユニットと、生理学的パラメータを検出するセンサと、を有する。このセンサは、例えば、埋込ユニットとは別体で、埋込ユニットに接続可能で、且つ人体の導管外エリアに置かれる。
【００１６】
埋込ユニットは、例えばポンプや電子回路を有し、インシュリン（ｉｎｓｕｌｉｎ）等の薬物を送給する。センサは例えば生体分子、リード及びセンシング素子を有する。そのうちセンシング素子は例えば生体分子であり生体分子は例えばグルコースオキシダーゼ（ｇｌｕｃｏｓｅ  ｏｘｉｄａｓｅ）酵素である。センシングされる生理学的パラメータは例えば酸素量やグルコース量である。センサが置かれる人体導管外エリアは、例えば、腹膜や皮下組織である。
【００１７】
生理学的パラメータを検出するセンサとしては、互いに空間的に隔てられた複数個のセンシング素子を使用できる。これら複数個のセンシング素子は、埋込ユニットに接続可能であり、例えば、身体の非導管エリア内における生理学的パラメータ値を個別にセンシングするよう、各センシング素子が当該エリア内に埋め込まれる。センシング素子による生理学的パラメータ値の個別センシングは、例えば、複数個のセンシング素子について実質同時に行うようにすることも、所与期間内で継起的に行うようにすることも可能である。そして、当該エリアにおける生理学的パラメータの代表値は、アルゴリズム的計算又は複合計算による統計解析において一組の個別センシング結果群を利用することにより、判別乃至決定することができる。
【００１８】
センシング素子は、例えば、互いに空間的に隔てられた複数個のセンシング素子による一次元、二次元又は三次元のアレイを構成する。例えば、２個（又はそれ以上の個数）のセンシング素子を、単一のセンサリード内に所定間隔で空間的に分離配置する。センサリードの根本には第１センシング素子を、また末端には第２センシング素子を、それぞれ配置するといった具合である。これらセンシング素子は、例えばデイジーチェーン形式で、埋込ユニットに接続される。
【００１９】
互いに空間的に隔てられた複数個のセンシング素子は、例えば、生理学的パラメータの個別センシング結果を表す信号を発生させる。生理学的パラメータの代表値は、例えば、発生した信号により表されている個別センシング結果について統計指標を計算することにより、判別乃至決定される。ここでいう統計指標は、例えば、これに限られるものではないが、個別センシング結果群における最大値、平均値、メディアン値、算術平均値、加重算術平均値等である。このようにすれば、生理学的パラメータの代表値としてより正確な値を得ることができる。加えて、センシング素子から得られる信号中に誘起するノイズについては、互いに空間的に隔てられている複数個のセンシング素子それぞれから得られる値を平均することにより、抑えることができる。
【００２０】
本発明の実施形態に係る導管外センサ埋込方法は、埋込ユニットを挿入するのに十分な大きさを有する切開口を身体エリアに設けるステップと、皮下組織内にトンネルを形成するステップと、センサをトンネル内に通すステップと、センサを埋込ユニットに接続するステップと、埋込ユニットを体内に挿入するステップと、を有する。トンネルを形成する際、例えばトロッカー等の鈍器を使用すれば、皮下組織に生じる外傷を最小化できる。
【００２１】
本発明の実施形態に係る体内埋込サイト形成構造物は、例えば、その内部に中空エリアを有するシリンダを備え、このシリンダの一部を被覆により覆ったものである。シリンダは例えば直円柱であり、その被覆は例えばシリコーンラバーである。シリンダ内の中空エリアは、例えばセンサを受容するのに十分な大きさとする。加えて、シリンダの外面に少なくとも１個の孔を設けるとよい。
【００２２】
本発明の実施形態に係る多検体計測デバイスは、例えば、基板と、この基板の第１面上にある電極アレイと、当該基板の第２面上にある集積回路と、を備える。電極アレイと集積回路との間は例えば電気的に接続される。集積回路は信号を処理又はモニタする。電極アレイは例えば酵素等のエージェントを含む。基板にはチャネルを設けることができる。本デバイスは、また例えば、表示デバイスやモニタデバイスとの接続のため、集積回路に対するアクセス用のコネクタを備える。本デバイスは、また例えば、電池やキャパシタ等の電源を備える。
【００２３】
以上述べたものと述べなかったものとを含め、本発明の実施形態における目的、構成及び効果は、本発明の実施形態に関する以下の詳細な説明並びに図面及び請求の範囲の記載によって、本件技術分野における習熟者（「当業者」）にとり明らかなものとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実現可能特定実施形態を図示する本願添付図面を参照しつつ、好適な実施形態に関し詳細に説明する。これとは異なる実施形態を採用し又は構造的変更を施すことが可能であること、特にそれを本発明の好適な実施形態に係る技術的範囲から逸脱することなく行いうることを、理解されたい。
【００２５】
図１に、本発明の一実施形態に係る埋込ユニット１０及びセンサ１２の人体内概略位置を示す。埋込ユニット１０は、人体内の各所、例えば腹腔（ａｂｄｏｍｉｎａｌ  ｃａｖｉｔｙ）１４に隣り合う部位や、脊髄腔（ｓｐｉｎａｌ  ｃａｖｉｔｙ）又は胸腔（ｃｈｅｓｔ  ｃａｖｉｔｙ）の中等に、置くことができる。埋込ユニット１０に接続されているセンサ１２は、腹腔内面を裏打ちし内臓を結合支持する膜即ち腹膜（ｐｅｒｉｔｏｎｅｕｍ）１３の内側や、皮膚の下にある組織である皮下組織（ｓｕｂｃｕｔａｎｅｏｕｓ  ｔｉｓｓｕｅ）１３の中や、異物被膜の内側や、その他の身体エリア内に、配置することができる。例えば、センサ１２を肩エリア内に埋め込んでもよい。
【００２６】
埋込ユニット１０には、生理学的パラメータセンシングに当たって求められる機能、例えばデータを取得し記憶し処理すると行った機能を実現すべく、電子回路を組み込むことができる。加えて、埋込ユニット１０には薬物送給システム等を組み込むことができる。薬物送給システムとは、薬物リザーバ及びこの薬物リザーバから薬物を移送するポンピング機構を有し、送給用カテーテル等を介し薬物を患者に投与するシステムである。また、センサ１２によるセンシング対象となりうる生理学的パラメータには様々なものがある。例えば、グルコース量や酸素量をセンシングするセンサ１２であれば、インシュリンをポンピングする埋込ユニット１０と組み合わせて、糖尿病（高血糖症）患者向けに用いることができる。
【００２７】
図２に、本発明の一実施形態に係る埋込ユニット１０及びセンサ１２の概略を示す。この実施形態においては埋込ユニット１０とセンサ１２とが一体化されていない。即ちこれらはディスクリートデバイスであって、両者を個々別々に使用してもよいし使用しないようにしてもよい。埋込ユニット１０及びセンサ１２を一緒に使用する場合でも、患者体内への挿入は別時点で行うことができる。このように、埋込ユニット１０及びセンサ１２を患者体内に互いに別時点で挿入できるようにしているため、デバイス埋込作業がより柔軟な（やりくりのつけやすい）作業となり、内科医及び患者のいずれにとっても好都合である。
【００２８】
図２から理解できるように、本発明の一実施形態におけるセンサ１２は、コネクタ１８と、その一端にコネクタ１８が接続されているセンサリード２０と、センサリード２０の他端に接続されているセンシング素子２２とを、備えている。即ち、センサ１２のセンシング素子２２を埋込ユニット１０から離れた場所に配置でき、ひいては生理学的パラメータセンシング機能を拡張することができる（後述）。
【００２９】
図２に示すように、本発明の一実施形態における埋込ユニット１０は、センサ１２のうちコネクタ１８の部分を受容するためのレセプタクル１６を有している。また、センサリード２０の長さは例えば約９インチであり、そのようにすれば埋込ユニット１０から約９インチ離れた場所にセンシング素子２２を置くことができる。但し、センサリード２０の長さは特定長に限定されるべきではなく、必要とされているセンシング素子２２の配置や用途に応じて定めればよいから、９インチより長くても短くてもよい。
【００３０】
また、埋込ユニット１０用にリードを設け、当該リードをセンサリード２０に接続するようにしてもよい。即ち、センサリード２０をレセプタクル１６に接続するのに代えて、センサリードと埋込ユニットリードとを接続するようにしてもよい。
【００３１】
図３Ａに、本発明の一実施形態に係るプロセスとして、異物被膜内にセンサ１２を配置する導管外配置プロセスを示す。ステップ３０においては、埋込ユニット１０向けとして望ましい又は便利な身体位置に大きな切開口が設けられると共に、埋込ユニット１０を保持するのに十分な大きさを有するポケットが皮下組織内に形成される。ステップ３２においては、埋込ユニット１０が皮下組織ポケット内に挿入され、しかる後ポケットが閉鎖される。
【００３２】
埋込ユニット１０は、皮下組織ポケット内への挿入及びポケット閉鎖の後、当該埋込ユニット１０を取り巻いて異物被膜が形成されるのに十分な期間が経過するまで、体内に存置される。異物被膜が形成されるようにするには、埋込ユニット１０の体内位置を、数週間乃至１ヶ月又はそれ以上に亘り、乱さないで保つ必要がある。異物被膜は、主としてコラーゲン（ｃｏｌｌａｇｅｎ）及びフィブリン（ｆｉｂｒｉｎ）からなる瘢痕組織から形成される。
【００３３】
異物被膜形成途上においては、埋込ユニット１０にセンサ１２を取り付けておいてもよいし取り付けておかなくてもよい。埋込ユニット１０は、センサ１２が取り付けられていない状態でもオープンループコンフィギュレーションで使用できるため、本発明の実施形態によれば、埋込ユニット１０を取り巻いて異物被膜が形成されるのを待つことなく、埋込ユニット１０の使用を開始できる。例えば、埋込ユニット１０乃至身体から離れている場所から体内に置かれた埋込ユニット１０へと通信するためのテレメトリ回路が、埋込ユニット１０と一体に患者の体内に置かれており、且つその埋込ユニット１０がインシュリンポンプとして構成されているとする。また、埋込ユニット１０を取り巻いて異物被膜が形成されつつある期間を、埋込ユニット１０にセンサ１２を取り付けることなく過ごすものとする。この場合、患者は、当該期間中も、血液サンプルを採取しその血液中のインシュリンレベルを解析検討するホーム解析システムを用いる等、古典的な手法によって、自分のインシュリンレベルを解析検討することができる。その結果自分に対するインシュリン投与が必要であると判別した場合、患者は、携帯型の送信ユニットによりインシュリンポンプのテレメトリ回路に通信してインシュリンポンプにコマンドを与え、インシュリンポンプによりインシュリンを送給投与させる。即ち、患者は、インシュリンポンプをオープンループコンフィギュレーションにて用いることにより、センサ１２をインシュリンポンプに取り付けずとも直ちに、インシュリンポンプを使用開始できる。
【００３４】
また、異物被膜が形成されるはずのエリアの周辺に酸素センサを配置してもよい。一般に、異物被膜が形成されつつある状態では酸素は検出されないことから、当該エリアにて酸素センサを使用することにより、異物被膜が形成され終えたかどうか、またそのエリアが癒されたかどうかを、判別することができる。
【００３５】
埋込ユニット１０を取り巻く異物被膜が形成されたら、ステップ３４にて、埋込ユニット１０が置かれているポケットの周辺に、埋込ユニット１０のレセプタクル１６にアクセスできるよう、小さな切開口が設けられる。先だって埋込ユニット１０にセンサが接続されている場合は、このときに切り離すことができる。ちいさな切開口が設けられ（更にそれまで接続されていたセンサが埋込ユニット１０から切り離され）た後、ステップ３６では、センサ１２が異物被膜内に挿通される。このとき、センシング素子２２は、ステップ３４にて形成された小さな切開口を介し、埋込ユニット１０を取り巻く異物被膜内に導かれ、コネクタ１８は、埋込ユニット１０用に身体により形成されている皮下組織ポケット内に置かれる。
【００３６】
また、このとき、レセプタクル１６内にシリコーンプラグが挿入されているならばそのシリコーンプラグも取り外す。なお、ここでいうシリコーンプラグは、埋込ユニット１０を取り巻いて異物被膜が形成されつつある期間もレセプタクル１６が開放状態を保てるよう、レセプタクル１６をふさぐためのものである。
【００３７】
ステップ３８では、そのレセプタクル１６とコネクタ１８との接続を介しセンサ１２と接続されるよう設計されている埋込ユニット１０のレセプタクル１６にて、センサ１２が埋込ユニット１０と接続される。埋込ユニット１０にセンサ１２が接続されると、ステップ４０にて小さな切開口が閉鎖される。この時点から、埋込ユニット１０及びセンサ１２をクローズドループコンフィギュレーションで使用することができる。例えば、埋込ユニット１０がインシュリンポンプであり、センサ１２のセンシング素子２２が患者体内におけるインシュリンレベルを判別決定するためグルコース及び酸素センシング用のグルコースオキシダーゼ酵素を含んでいるとする。この場合、埋込ユニット１０は、グルコース及び酸素のレベル、ひいては患者体内におけるインシュリンのレベルを、異物被膜内のセンシング素子２２を用いて知ることができる。センサ１２を導管内に配置する必要はない。
【００３８】
図３Ｂに、本発明の一実施形態に係るプロセスとして、腹膜隙（ｐｅｒｉｔｏｎｅａｌ  ｓｐａｃｅ）等の身体空腔内にセンサ１２を配置する導管外配置プロセスを示す。ステップ５０においては、埋込ユニット１０向けとして望ましい又は便利な身体位置に大きな切開口が設けられると共に、埋込ユニット１０を保持するのに十分な大きさを有するポケットが、使用する空腔上に位置する皮下組織内に形成される。
【００３９】
ステップ５０にて埋込ユニット１０用の大きな切開口が設けられた後、ステップ５２では、センサ１２を埋め込むことができるよう、腹膜隙等の空腔の筋肉壁内に小さな切開口が設けられる。この小さな切開口は、センサ１２が最終的に置かれる位置から遠く離れた場所に設けてもよい。小さな切開口が設けられた後、ステップ５４では、センサ１２が空腔内に挿通される。このとき、センシング素子２２は、ステップ５２にて形成された小さな切開口を介し空腔内に導かれ、コネクタ１８は、埋込ユニット１０用に身体により形成されている皮下組織ポケット内に置かれる。
【００４０】
ステップ５６では、そのレセプタクル１６とコネクタ１８との接続を介しセンサ１２と接続されるよう設計されている埋込ユニット１０のレセプタクル１６にて、センサ１２が埋込ユニット１０に接続される。埋込ユニット１０にセンサ１２が接続されると、ステップ５８では、ステップ５０にて形成された皮下組織ポケット内へと埋込ユニット１０が挿入される。皮下組織ポケット内に埋込ユニット１０が挿入された後、ステップ６０ではポケットが閉鎖される。先に述べた例と同様、埋込ユニット１０及びセンサ１２は、この時点からクローズドループコンフィギュレーションで使用することができる。
【００４１】
図３Ｃに、本発明の一実施形態に係るプロセスとして、皮下組織内にセンサ１２を配置する導管外配置プロセスを示す。ステップ７０においては、埋込ユニット１０向けとして望ましい又は便利な身体位置に大きな切開口が設けられると共に、埋込ユニット１０を保持するのに十分な大きさを有するポケットが、使用する空腔上に位置する皮下組織内に形成される。
【００４２】
ステップ７０にて埋込ユニット１０用の大きな切開口が設けられた後、ステップ７２では、センサ１２用の小さなトンネルが、埋込ユニット１０用に形成されたポケットの縁に形成される。このトンネルの入り口は、センサ１２が最終的に置かれる位置から遠く離れた場所に設けてもよい。このトンネルは、組織外傷が最小限となるよう鈍器埋込デバイスによって形成することができる。この組織外傷最小化鈍器埋込デバイスは、トンネル内にセンサ１２を通す作業（センサ１２を埋込ユニット１０用ポケットの縁から入れて皮膚と平行な皮下組織内トンネルに通す作業）中も、皮下組織内に残すのが望ましい。イントロデューサ付きの組織外傷最小化鈍器埋込デバイスを用いるのであれば、そのうちイントロデューサのみを皮下組織内に残し他の部分を取り払ってしまうことができる。
【００４３】
トンネル形成後、ステップ７４では、センサ１２のセンシング素子２２が、組織外傷最小化鈍器埋込デバイスのイントロデューサ内に挿通される。このとき、コネクタ１８は、埋込ユニット１０用に身体により形成されている皮下組織ポケット内に置かれる。センサ１２の位置をそのまま固定したいのであれば、ペーシングリードや長期間用カテーテル向けに用いられているものと同様の縫合タブを用いればよい。
【００４４】
ステップ７６では、そのレセプタクル１６とコネクタ１８との接続を介しセンサ１２と接続されるよう設計されている埋込ユニット１０と、センサ１２とが、埋込ユニット１０のレセプタクル１６にて接続される。埋込ユニット１０にセンサ１２が接続されると、ステップ７８では、ステップ７０にて形成された皮下組織ポケット内へと埋込ユニット１０が挿入される。皮下組織ポケット内に埋込ユニット１０が挿入された後、ステップ８０ではポケットが閉鎖される。先に述べた例と同様、埋込ユニット１０及びセンサ１２は、この時点からクローズドループコンフィギュレーションで使用することができる。
【００４５】
皮下領域内にセンサ１２用のトンネルを通すために用いうる組織外傷最小化鈍器埋込デバイスとしては、例えば図４に示す生検トロッカー９０がある。この図に示す生検トロッカー９０は、イントロデューサ９２と、イントロデューサ９２内に挿入される本体９４及び付属体９６とを備えており、本体９４の一端は鋭端１００に、また付属体９６の一端は鈍端９８になっている。イントロデューサ９２は例えばプラスチックから、また本体９４及び付属体９６は金属から、形成すればよい。皮下組織内にトロッカー９０を通してトンネルを形成するに当たっては、まず鈍端９８を有する付属体９６を鋭端１００を有する本体９４内に挿入し、更にこれら付属体９６及び本体９４を共にイントロデューサ９２内に挿入した上で、三位一体で皮下組織内に通せばよい。初めに入り口を切り開くのはトロッカー９０の本体９４にある鋭端１００であり、皮下組織内にトンネルを形成するのは付属体９６にある鈍端９８である。即ち、付属体９６の鈍端９８により皮下組織内にトンネルを形成するようにしているため、例えば本体９４の鋭端１００により皮下組織内にトンネルを形成することとした場合に比べて皮下組織に与えるダメージが小さくなり、その結果出血が少なくなると共に組織及び患者に与える外傷が小さく（少なく）なる。センサ１２のセンシング素子２２を配置したい場所にトロッカー９０の一端が到達したら、本体９４及び付属体９６をイントロデューサ９２内から取り外す。しかる後、イントロデューサ９２によりセンサ１２を案内させればセンシング素子２２を所望の最終位置に送り込むことができる。センシング素子２２を所望の最終位置に送り込んだ後は、身体からイントロデューサ９２を取り除いてコネクタ１８を埋込ユニット１０に接続すればよい。埋込ユニット１０の挿入用に形成したメインの切開口の周辺から離れた場所に、センサ１２のセンシング素子２２があるため、センシング素子２２からの信号取得に関わる問題点乃至困難性、特にセンシング素子２２配置エリアに外傷があるときその外傷によって引き起こされるものは、本実施形態では生じようがない。即ち、埋込ユニット１０用の切開口から離れた場所にセンシング素子２２があるため、センシング素子２２からの極早期における信号取得は何ら妨げられない。例えば、センサ１２を皮下組織内のトンネルに通し更に埋込ユニット１０に接続した後、センサ１２の配置から２４時間以内に、センシング素子２２からの信号を取得できる。即ち、例えば埋込ユニット１０がインシュリンポンプでありセンサ１２のセンシング素子２２が糖尿病患者向けのインシュリンレベルセンシング用グルコースオキシダーゼ酵素である場合、埋込ユニット１０及びセンサ１２を体内に埋め込んでから２４時間以内に、その糖尿病患者向けのインシュリン自動解析乃至検査及びインシュリン自動送給を実行可能である。
【００４６】
また、埋込ユニット１０又はセンサ１２の周りに各種の素材を配置することにより、必要に応じ異物被膜又はセンサエリアで様々な特性を増強乃至促進することができる。例えば、異物被膜又はセンサ１２のエリア内でより多くの血管を成長させたい場合は、埋込ユニット１０又はセンサ１２をＧＯＲＥ−ＴＥＸ又はＰＴＦＥで覆えばよい。埋込ユニット１０やセンサ１２を覆う素材としては、他の素材を用いることもできる。どのような素材で覆うかは、異物被膜又はセンサ１２の周辺エリアに対し所望されている特性に応じて決めればよい。加えて、異物被膜エリアに向けて各種の化学物質をポンピングにより汲み入れることによっても、当該異物被膜に係る様々な特性、例えば血管成長特性を、増強乃至促進することができる。
【００４７】
埋込ユニット１０及びセンサ１２は、機械的なインタフェースを介して互いに接続される組立式のユニットである。そのため、埋込ユニット１０を取り除くことなしにセンサ１２を取り除き又は交換することができる。その際、センサ１２のサイズが小さいため、センサ１２の除去又は交換に必要となる切開口は小さく、また患者が負うこととなる外傷も最小限に抑えられる。埋込ユニット１０自体を除去又は交換する必要が生じるまでは、埋込ユニット１０を除去するための大きな切開口を設ける必要はない。
【００４８】
図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃに、グルコースセンシング用センサについてのデータを示す。図５Ａにおいては、異物被膜内に埋め込まれているセンサについて、数日間分のグルコースデータが示されている。図５Ｂにおいては、皮下組織内に埋め込まれているセンサについて、数日間分のグルコースデータが示されている。図５Ｃにおいては、腹膜隙等の身体空腔内に埋め込まれているセンサについて、数日間分のグルコースデータが示されている。
【００４９】
本発明の実施形態としては、この他、動作時にその表面において組織や体液（血液等）と接触し当該体液を患者体内で引き続き利用させる医用品乃至医用デバイス内に、生理学的パラメータセンシング素子を配置するものがある。その種の医用品乃至医用デバイスの例としては、血液と接触しその血液を患者体内に還流させる手術用の体外型デバイス、例えば血液酸素化器（ｂｌｏｏｄ  ｏｘｙｇｅｎａｔｏｒ）、血液ポンプ、血液通流用チューブ等を挙げることができる。
【００５０】
図６に、血液酸素化器３０を示す。血液酸素化器３０は医療分野で周知のものであり、心肺装置では、通常、使い捨てコンポーネントとして用いられている。心肺装置は、例えば心臓バイパス手術等の大規模な外科手術中、患者の血液３２を機械的に汲み上げ血液酸素化器３０にて酸素と結合させ（＝酸素化し）、酸素化した血液３４を患者体内に戻す。
【００５１】
生理学的パラメータセンシング素子は、例えばこの血液酸素化器３０の内部に組み込まれ、患者血液における生理学的パラメータ例えば酸素量を検出する。或いは、患者の血液３２を血液酸素化器３０に送り込む引き込みライン内や、酸素化された血液３４を患者に送給する吐き出しライン内に、生理学的パラメータセンシング素子を配置してもよい。いずれにせよ、生理学的パラメータセンシング素子を用いて血液における生理学的パラメータをセンシングすることができる。
【００５２】
本発明の実施形態としては、以上のものの他、身体の導管外エリア内にセンサを配置することに関連して上述した問題に、対処しうるものがある。即ち、先に述べたように、体内の導管内エリア内にセンシング素子を配置するのであれば、センシング素子によってセンシングされる生理学的パラメータ例えば酸素量は均一乃至均質なものとなる。これは、流れ来たり去っていく酸素その他の中にセンシング素子が置かれているためである。しかしながら、身体の導管外エリア内における生理学的パラメータの値は、ずっと不均一乃至不均質なものとなりやすい。これは、センシング素子による生理学的パラメータのセンシングが、例えばセンシング素子の周辺にある流体からの拡散物を対象として、行われているためである。
【００５３】
即ち、センシング素子を身体の導管外エリア内に配置した場合、そのエリアにおける生理学的パラメータの不均一性乃至不均質性によって、センシングにより得られる生理学的パラメータの値が変動することとなりうる。言い換えれば、センシングにより得られる生理学的パラメータの値は、体内の特定エリアにおけるセンシング素子の位置乃至配置により変わりうる。例えば、上記特定エリアとして腹膜を想定し生理学的パラメータとして酸素量を想定すると、その場合は腹膜の毛細管が酸素源となるが、腹膜における毛細管の幾何学的配置規則（トポロジー）は腹膜のエリア毎に異なるものであるため、腹膜のどのエリアでセンシングを行うかによって、得られる酸素量の値は異なるものとなりうる。
【００５４】
従って、センシング素子を１個用いるのみでは、身体の導管外エリアにおける生理学的パラメータの代表値（体内特定エリアにおける生理学的パラメータについての平均値その他の好適な統計指標を正確に表す値）を、正確に判別決定するのは難しい。これは、生理学的パラメータの値が、体内特定エリアにおけるセンシング素子の位置乃至配置に依存して変わりうるためである。加えて、センシング素子によりセンシングされる生理学的パラメータに不均一性乃至不均質性があるためセンシング素子から取得する信号中にノイズが誘起されやすい、という事実も、問題の発生源となっている。
【００５５】
図７に、本発明の他の実施形態を示す。この実施形態においては、体内特定エリアにおける生理学的パラメータの代表値をより正確に判別決定しまた取得した信号中のノイズ量を低減するため、センサリード４０に２個又はそれ以上の個数のセンシング素子を組み込んでいる。この図に示すセンシング素子のうち一方（根本側センシング素子４２）はセンサリード４０の端部のうち埋込ユニット１０に取り付けられる端部の極近傍に配置されており、他方（末端側センシング素子４４）はセンサリード４０の端部のうち埋込ユニット１０取付端とは逆側の端部の極近傍に配置されている。無論、根本側センシング素子４２と末端側センシング素子４４との間に更なるセンシング素子を配置してもよい。センシング素子同士の間隔は例えば約５乃至６インチとする。但し、センシング素子間隔は、それらセンシング素子がどのように配置されるのかに加え、それらセンシング素子がどのような用途に用いられるのかによっても、変わりうる。
【００５６】
センサリード４０内に組み込んだセンシング素子４２とセンシング素子４４との間を空間的に分離させているのは、センサリード４０が置かれている環境内の相異なる位置にて、生理学的パラメータをセンシングできるようにするためである。例えば、腹膜に置いたセンシング素子４２及び４４により生理学的パラメータとして酸素量をセンシングする場合を考える。その場合、これら２個の（又はそれ以上の個数の）センシング素子がセンサリード４０に沿って分離配置されているため、各センシング素子にて発生する信号は、腹膜内の互いに異なる空間位置における酸素量を表す信号となる。即ち、酸素量センシング結果を示す信号が、２個又はそれ以上の個数のセンシング素子から互いに同時に又は所与期間にて相継起的に、得られることとなる。このようにして得られる酸素量個別センシング結果は、生理学的パラメータの代表値を判別決定するのに使用できる。
【００５７】
生理学的パラメータ代表値の判別決定は、例えば、センサリード設置環境内の相異なる位置における個別センシング結果に基づき代表値を判別決定する一種類又は複数種類のアルゴリズムを用いて、行うことができる。当該一種類又は複数種類のアルゴリズムは、例えば、発生した信号により表されている個別センシング結果について統計指標を計算することにより、生理学的パラメータの代表値を判別決定する。ここでいう統計指標としては、例えば、これに限られるものではないが、個別センシング結果群における最大値、平均値、メディアン値、算術平均値、加重算術平均値等を挙げることができる。
【００５８】
このアルゴリズムは、例えば、ソフトウエア、ハードウエア、ファームウエア又はそれらの組合せから構成される計算素子により、実行させることができる。例えば、当該一種類又は複数種類のアルゴリズムを実行するための計算素子は、当該センシング素子４２及び４４に対応する埋込ユニット内に組み込まれた電子回路、例えば前述の埋込ユニット１０内の電子回路により、実現することができる。また、本実施形態の如き複数個のセンシング素子を血液酸素化器等の体外型デバイス内に組み込み或いは当該体外型デバイスに付設することも可能であり、その場合には、上述の一種類又は複数種類のアルゴリズムは、その体外型デバイスに係る計算素子により、或いはセンシング素子専用に計算素子を設けてその計算素子により、実行させればよい。
【００５９】
先に述べたように、センサリード４０を構成する個別のセンシング素子４２及び４４においては、酸素量のばらつきによりノイズが誘起されることがある。図８に、腹膜に埋め込んだセンサリード４０について、根本側センシング素子４２から得られた数日間分のグルコースデータと、末端側センシング素子４４から得られた数日間分のグルコースデータとを、それぞれグラフにより示す。ここに示すグルコースデータのうち一方は、根本側センシング素子４２から得られる信号（第１個別グルコース量を表す第１信号）を検出することによって得られたものであり、他方は、末端側センシング素子４４から得られる信号（第２個別グルコース量を表す第２信号）を検出することによって得られたものである。この図から読み取れるように、第１信号におけるノイズレベル（第１ノイズレベル）と第２信号におけるノイズレベル（第２ノイズレベル）は個々別々のものである。
【００６０】
図９に、同一期間におけるグルコースの個別センシング結果を示す第１及び第２信号を用いて計算したグルコースデータを、グラフとして示す。このグルコースデータ（第３の信号）は、根本側センシング素子から得られたグルコースデータ（第１信号）と、末端側センシング素子から同一期間に得られたグルコースデータ（第２信号）と、を用いて計算した平均グルコース量を表している。この平均グルコース量は、本発明の一実施形態によれば、上述したアルゴリズムを用いて計算することができる。この図から読み取れるように、第３の信号におけるノイズレベル（第３のノイズレベル）の平均ノイズレベルは、本発明の一実施形態によれば、第１及び第２信号における第１及び第２ノイズレベルのそれに比べて、低くなっている。即ち、２個又はそれ以上の個数のセンシング素子からの出力信号におけるノイズレベルに比べ、それら出力信号を平均することによって得られる平均化信号におけるノイズレベルは低くなる（当該平均化信号は当該出力信号より滑らかな信号となる）。なお、上述の例で第３の信号として用いた統計指標は個別センシング結果の平均値であるが、他種の統計指標、例えば（これに限られるものではないが）個別センシング結果群における最大値、メディアン値、算術平均値、加重算術平均値等も用いることができる。
【００６１】
また、図７においては複数個のセンシング素子を直線状に一次元配置しているが、本発明はこのような配置に限定されるものではない。実際、空間分離式複数素子センシングを行うことによる効果は、二次元又は三次元アレイを含め、様々なセンサ素子配置方式乃至アレイにより実現することができる。更に、空間分離式複数素子センシングは、センシング素子を体内の導管エリア内で使用する場合でも実行することができる。即ち、腹膜その他の導管外エリアでの使用に限定されるものではない。
【００６２】
本発明を実施するに当たっては、ディジタル信号処理技術をそれ単独で、又は本発明の実施形態に係る空間分離式複数素子センシング手法と組み合わせて用い、センシング素子から得られる信号に比べてそのノイズレベルが抑えられたより滑らかな信号を得ることができる。ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）においては、フィルタリングその他の平滑化技術等、既知のノイズ低減技術を用いうる。このＤＳＰは、センシング素子４２及び４４に対応する埋込ユニット（例えば埋込ユニット１０）内に配置することができる。また、複数個のセンシング素子が血液酸素化器等の体外型デバイスにおいて用いられている場合は、当該体外型デバイスと連携するよう上記ＤＳＰを設けることや、センシング素子専用に当該ＤＳＰを設けることが、可能である。
【００６３】
加えて、本発明の実施に当たっては、より積極的な周波数ベースのフィルタリングをそれ単独で、又は空間分離式複数素子センシングやディジタル信号処理と組み合わせて用い、ノイズを低減することができる。即ち、ノイズの中心周波数を判別し、この周波数に現れているノイズをフィルタを用いて遮断すればよい。そのためのフィルタとしては、例えば単極ＩＩＲフィルタを用いることができる。但し、用途に応じ他種のフィルタも利用できる。
【００６４】
図１０に、腹膜に埋め込まれたセンサリード４０を構成する根本側センシング素子４２について、フィルタリングが施されていない数日間分のグルコースデータを、グラフにより示す。また、図１１に、当該根本側センシング素子４２について、フィルタリングが施された同一期間分のグルコースデータを、グラフにより示す。図１１から読み取れるように、本発明の実施形態によれば、根本側センシング素子４２から得られる信号にフィルタリングを施すことによって、信号中に含まれるノイズのレベルを低減することができる。
【００６５】
図１２に、根本側センシング素子及び末端側センシング素子双方から同一期間に得られたグルコースデータの平均値（但しフィルタリングが施されていないもの）を、グラフにより示す。また、図１３に、根本側センシング素子及び末端側センシング素子双方から同一期間に得られたグルコースデータの平均値（但しフィルタリングが施されたもの）を、グラフにより示す。図１３から読み取れるように、本発明の実施形態によれば、平均化されたグルコースデータを表す信号にフィルタリングを施すことによって、信号中に含まれるノイズのレベルを低減することができる。
【００６６】
本発明を実施するに当たっては、更に、体内校正をそれ単独で、又は空間分離式複数素子センシングやディジタル信号処理やフィルタリングと組み合わせて用い、ノイズを低減することができる。
【００６７】
図１４に、本発明の一実施形態においてセンサ配置サイトを構造的に形作るために用いられる配置サイト構造物１１０を示す。配置サイト構造物１１０は、いわば組織塊内にある機械的な足場乃至枠組みであり、センサに密接することとなるようその周りで血管床を形成させるためのものである。配置サイト構造物１１０の内部空間１１６にはセンサ（図１４では省略）を配置することが可能であり、これにより、身体の導管外エリア内からのセンサ取り出し及び当該エリアへの再挿入を容易に行うことが可能とされている。配置サイト構造物１１０の形状は、収容するセンサの種類によって様々に変えることができる。例えば図１４に示した配置サイト構造物１１０は、内部空間１１６を有する直円筒として形成されている。また、例えばチューブやステントを配置サイト構造物１１０として用いることも可能である。更に、図示した実施形態においては、例えば、配置サイト構造物１１０の内径をセンサの外径に対して０．０１０インチから０．０３０フィート大きくする。配置サイト構造物１１０の本体のうち対酵素電極開口を含むセンサ領域以外を層状にくるむシリコーンラバーチューブ１１２は、組織進入に対する障壁となると共に、センサ外表面と配置サイト構造物１１０内表面との間における組織成長方向を決める要素ともなる。配置サイト構造物１１０においては、例えばセンサ電極から約０．６０インチ離れた位置に、組織固定用の開口１１４を設けることもできる。また、配置サイト構造物１１０の周囲における導管生成を増強乃至促進するには、シリコーンラバーチューブ１１２を新生血管生成要素又は血管内皮細胞で被覆すればよく、新生血管生成要素又はこれをエンコードするプラスミドを埋込サイトに通すための経路を追加形成するには、シリコーンラバーチューブ１１２に開口乃至孔１１４を形成すればよい。孔１１４のサイズは例えばｍｉｌ単位又はμｍ単位とする。孔１１４は、また、センサと配置サイト構造物１１０の内壁との間にあるエリアに組織を進入させるための開口ともなっている。孔の密度及び位置は、配置サイト構造物１１０の内部にて組織を成長させるという要請と、その組織へと血液を送り込む血管を配置サイト構造物１１０の開口のうちセンサ電極に最も近いものの方向に向けて延ばすという要請とが、共に満たされるよう設計乃至設定すればよい。配置サイト構造物１１０における開口１１４のうちセンサ電極の近くにある開口１１４は、新生血管生成要素の注入流や新生血管生成要素をエンコードするプラスミドの注入流や血管内皮細胞の注入流に晒されうる。この注入は、埋込後ある時間（埋込により負わされた外傷を癒し始めるのに適した時間）が経過した時点に合わせて生じさせうる。新生血管生成要素や新生血管生成要素をエンコードするプラスミドや血管内皮細胞の注入、特にセンサ電極に近い領域への注入は、センサを構成するアクティブな酵素の近傍における導管成長を増強乃至促進する。新生血管生成要素や新生血管生成要素をエンコードするプラスミドや血管内皮細胞は、事実上酵素マトリクス内に組み込まれ、センサの酵素領域内に向かって成長するよう血管成長を増強乃至促進する。従って、配置サイト構造物１１０が置かれているエリアのうち���リコーンラバーチューブ１１２により被覆されていないエリアにおける血管密度は、最大限まで増大し、配置サイト構造物１１０の各開口における血流速度は、配置サイト構造物１１０の内部即ちセンサと配置サイト構造物１１０の内壁との間にて成長している組織に対し血液を送り込むのに十分な程になるであろう。また、配置サイト構造物１１０における組織固定用開口及びセンサ開口の間隔及びサイズは、センサに向かう検体束が十分なものとなるよう最適化することができる。酸素を必要とするセンサを用いる場合は、酸素不足を克服できるよう、センサそれ自体を設計するか、センサそれ自体及び配置サイト構造物１１０を設計するか、すればよい。
【００６８】
本発明の実施形態には様々な使途がある。例えば、本発明をＴＨＥＲＡＣＹＴＥ  ＩＮＣ．の製品にて実施することができる。ＴＨＥＲＡＣＹＴＥ  ＩＮＣ．は、糖尿病等の慢性乃至欠乏性疾病用の処置療養手段を送給する生体親和的な医用埋込デバイスを、開発及び製造している。ＴＨＥＲＡＣＹＴＥ  ＩＮＣ．による埋込デバイスは、例えばその近傍における毛細管発達を誘導する生体親和的な膜を備える。この毛細管発達誘導の結果その埋込デバイスの周りで導管生成が生じると、膜の内側の組織に栄養を与えるための血液供給が増強乃至促進される。加えて、この埋込デバイスにおいては、埋込サイト乃至注入サイトの内側に置かれているセンサの周りに薄い流体層を設けることができる。ＴＨＥＲＡＣＹＴＥ  ＩＮＣ．から現在入手できる製品の中には、４．５μｍサイズや２０μｍサイズや４０μｍサイズの埋込デバイスがある。但し、本発明は、こういった製品の変形版（例えばＴＨＥＲＡＣＹＴＥ  ＩＮＣ．から現在入手できる埋込デバイスとはその層数が異なる埋込デバイス）において実施することもできる。
【００６９】
本発明は、また、再使用可能型又は再使用不能型埋込サイト乃至センササイトにおいて実施することもできる。例えば、シングル又はワンタイム埋込に関して本発明を実施することができる。或いは、サイトハウジングを有する再使用可能型検体センササイト及びこのサイトにて使用される検体レベル判別決定用交換可能型検体センサにおいて、本発明を実施することができる。このサイトにおけるサイトハウジングは、内部空洞、その開口、並びに内部への組織の食い込み及び導管生成用の開口につながった導通路を備えるものとなるよう、更には組織が自由に進入できるよう形成することができる。また、サイトハウジングは、上記交換可能型検体センサによる計測が可能となるよう、サイトハウジングの内部空洞へと検体を通過させうる素材によって、形成することができる。加えて、導通路の長さは、サイトハウジングの内部空洞内に交換可能型検体センサをおいたために導通路で生じる組織のカプセル化及び外傷が、サイトハウジングの内部空洞を取り巻く組織の食い込み及び導管生成を妨げることがないよう、所定の長さとすればよい。また、本発明を、センサの周りに薄い流体層がある閉鎖された導管生成済サイトに関して、或いは体内の導管生成済サイトからセンサへと検体を送るために用いられる薄い流体層がそのサイトの内部（内面）上にあるサイトに関して、実施することもできる。本発明の上述した実施形態は、この参照を以て本願に繰り入れるところの特許文献１「再使用可能型検体センササイト及びその使用方法」と関連を有している。
【００７０】
図１５及び図１６に、本発明の一実施形態に係る多検体計測デバイス１２０を示す。この多検体計測デバイス１２０は、この点での限定を要するものではないが、通常、センサモジュール１２２及びコネクタ１２４を備えている。多検体計測デバイス１２０を使用すれば、診断、監視、評価といった生理学的又は生化学的パラメータセンシング関連タスク向けに、各種の検体について計測を行うことができる。この多検体計測デバイス１２０は数インチ程度の寸法となるよう製造することができるため、例えば病院、診療所、医院、救急車、住宅、更には患者体内を含め、様々な場所において有用なものとなりうる。また、使用しようとしている用途によるが、多検体計測デバイス１２０は、使い捨てにできるほど安価に製造することができる。
【００７１】
多検体計測デバイス１２０は自己電源方式とすることができる。即ち、この多検体計測デバイス１２０を検体センシング乃至計測のため体内に配置するときは、当該デバイス１２０に対し電源電力を供給するため、電池やキャパシタ等の電源を用いる。多検体計測デバイス１２０は体内の様々な場所、例えば、これに限られるものではないが、身体の導管外エリア内に配置することができる。
【００７２】
図１６に示すように、センサモジュール１２２は、例えば（これに限られるものではないが）集積回路１２６及び電極アレイ１２８を備えている。電極アレイ１２８は、複数の検体をセンシングするため電極を複数個含んでいる。集積回路１２６は、電極アレイ１２８において生じる電気化学的事象を開始させ刺激誘導し計測する等、当該電気化学的事象に関わる動作を実行する。センサモジュール１２２それ自体のサイズはその目的とする用途に応じて決めることができ、例えば、センサモジュール１２２の直径を０．０８０インチ未満として本発明を実施することができる。また、本発明を実施するに当たっては、電極アレイ１２８を集積回路１２６に直接接触させてもよいし、電極アレイ１２８を集積回路１２６と一体化してもよい。
【００７３】
集積回路１２６は、様々な用途に対応できるよう設計することができる。例えば、本発明を実施するに当たっては、１ｐＡの信号を１００：１の信号対雑音比にて検出できるよう、集積回路１２６を設計することができる。集積回路１２６は、また、ポテンショメータ機能や電流及び電荷計測機能を有するものとして構成することができ、望み次第では、信号処理回路、アナログディジタル変換回路、電磁通信回路等を備えるものとして構成することができる。
【００７４】
本発明を実施するに当たっては、集積回路１２６を、低電流又は少電荷検出ができるように設計してもよい。これは、サブｐｐｍレベルまで濃縮された電気的活性種を含む溶液の低周波パルスサンプリング又は短継続時間サンプリングによって、サブｐｐｍレベルの量を有する電気化学的活性種により生じうる低頻度乃至低周波電気化学事象を、センシングできるようにするためである。
【００７５】
本発明を実施するに当たっては、また、電極アレイ１２８の設置環境と集積回路１２６の設置環境とを分離するようにしてもよい。例えば、多層基板等の三次元的構造を用いて集積回路１２６と電極アレイ１２８との間を電気的に接続するようにすれば、これら２種類の環境を好適に分離することができる。これら２種類の環境を分離するのに用いる構造乃至デバイスは、その用途に応じ、それら２種類の環境が完全に分離されるように設計することもできるし、またそれら２種類の環境が周期的乃至恒久的に入り交じりうるよう設計することもできる。
【００７６】
本発明を実施するに当たっては、事象検出結果に特異性が加味されるよう、電極アレイの表面を処理することができる。この場合、例えば、事象検出結果に特異性を加味するエージェントが電極アレイ１２８の表面に含まれることとなる。このエージェントとしては、これに限られるものではないが、抗原、ラベルが付された抗原、抗体、ラベルが付された抗体、酵素、膜、サイズ排除膜、分子インプリント膜、キレート剤、ハプテン（不完全抗原）、その他の生体分子（ＤＮＡ等）を、挙げることができる。更に、各種特定部材上のエージェントと電極アレイ１２８との相互作用を通じ電位を時間の関数として制御することができるため、多検体計測デバイス１２０の感度を更に増大させることができる。
【００７７】
その上に電極アレイ１２８が配置される基板については、例えば、検体を含むサンプル用の気体又は液体チャネル構造等の流体チャネルが、１個又は複数個生成されるよう、処理することとしてもよい。流体チャネルに流しうるサンプルとしては、これに限られるものではないが、血液、漿液乃至リンパ液、尿、呼気乃至吸気、大便、組織等を挙げることができる。流体チャネル構造は、電極アレイ１２８を含む基板と一体であってもよいし全く別体であってもよい。流体チャネル構造の特性は、電極アレイ１２８に送給するサンプルの量によって変わりうる。
【００７８】
電極アレイ１２８については、産業界において知られている技術、例えばフォトリソグラフィ、スクリーン印刷、ダイレクトライティング等を用いて処理するようにしてもよい。この処理を通じ、電極アレイ１２８における様々な特性、例えば電極サイズ、間隔、幾何学的配置、相対位置等を、制御することができる。この処理においては、望みに応じ絶縁体を利用することができる。絶縁体は、また、センサの応答性を調整するために使用することもできる。電極アレイ１２８を含む基板上に基準電極や補助電極を形成することとしてもよい。
【００７９】
多検体計測デバイス１２０に設けられるコネクタ１２４は、例えば、図１７に示すように電子的モニタデバイス乃至ディスプレイ１３０に対するインタフェースとして使用することができる。即ち、コネクタ１２４は、集積回路１２６に対しアクセスできるようにする手段である。また、コネクタ１２４は、本件技術分野において広く用いられているどのようなタイプのコネクタであってもよい。電子的モニタデバイス乃至ディスプレイ１３０を用いれば、例えば生理学的又は生化学的パラメータ又は量等、各種のパラメータをモニタ又は表示することができる。
【００８０】
以上、本発明の特定の実施形態に関し図示説明した。いわゆる当業者にとっては自明なことに、本発明は図示説明した実施形態に限定されるものではなく、添付する請求の範囲により定まる技術的範囲及び神髄から逸脱することなしに変形乃至修正を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施形態に係る埋込ユニット及びセンサの人体内概略位置を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る埋込ユニット及びセンサの概略を示す図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態係るセンサの導管外配置プロセス、特に異物被膜内への配置プロセスを示す図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に係るセンサの導管外配置プロセス、特に身体空腔（例えば腹膜隙）内への配置プロセスを示す図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態に係るセンサの導管外配置プロセス、特に皮下組織内への配置プロセスを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態にて使用される生検トロッカーを示す図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に従い異物被膜内に埋め込んだセンサについて、数日間分のグルコースレベルデータを示す図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態に従い皮下組織内に埋め込んだセンサについて、数日間分のグルコースレベルデータを示す図である。
【図５Ｃ】本発明の一実施形態に従い腹膜隙等の身体空腔内に埋め込んだセンサについて、数日間分のグルコースレベルデータを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態においてセンシング素子を配置しうる血液酸素化器を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係り２個のセンシング素子を有するセンサリードを示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に従い腹膜に埋め込まれたセンサリードを構成する２個のセンシング素子それぞれについて、数日間分のグルコースレベルデータを示すグラフである。
【図９】図７に示した２個のセンシング素子について同一期間に得られたグルコースデータから、本発明の一実施形態に従い求めた平均値を示すグラフである。
【図１０】本発明の一実施形態に従い腹膜に埋め込まれたセンサリードを構成するセンシング素子について、フィルタリングが施されていない数日間分のグルコースデータを示すグラフである。
【図１１】図１０に係るセンシング素子について、本発明の一実施形態に従いフィルタリングが施された同一期間分のグルコースデータを示すグラフである。
【図１２】図７に示した２個のセンシング素子について、本発明の一実施形態に係るフィルタリングが施されていない数日間分のグルコースデータの平均値を示すグラフである。
【図１３】図７に示した２個のセンシング素子について、本発明の一実施形態に従いフィルタリングが施された同一期間分のグルコースデータの平均値を示すグラフである。
【図１４】本発明の一実施形態に係る配置サイト構造物の斜視図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る多検体センシングデバイスの俯瞰図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係る多検体センシングデバイスの側破断図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係る多検体センシングデバイス及び電子モニタ／表示デバイスを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
2006500170.tif 000005
【図３Ｂ】
2006500170.tif 000006
【図３Ｃ】
2006500170.tif 000007
【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2006500170.tif 000010
【図５Ｃ】
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【図６】
2006500170.tif 000012
【図７】
2006500170.tif 000013
【図８】
2006500170.tif 000014
【図９】
2006500170.tif 000015
【図１０】
2006500170.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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