JP2005502389A

JP2005502389A - 身体対する接触装置、非侵襲性測定用機器、非侵襲性測定方法、身体器官異常状態治療方法及び身体器官異常状態治療機器

Info

Publication number: JP2005502389A
Application number: JP2002567070A
Authority: JP
Inventors: マルシオマルクアブリュー
Original assignee: マルシオマルクアブリュー
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-08-20
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2021-08-20
Also published as: WO2002067688A8; US6544193B2; CN100525631C; US20170258320A1; AU2008229673B2; CA2661960C; US7403805B2; CN101653354A; AU2010221813A1; CA2617004A1; US20040039298A1; JP5207490B2; JP4754770B2; EP1370144A4; CA2661960A1; EP1941829A2; CN101653354B; US8774885B2; JP2011005261A; US20110028807A1

Abstract

【解決手段】接触装置は、目に設置する。それは、物理的・化学のパラメーターによる化合物の非侵襲性の放出と同様に、身体の物理的・化学的パラメーターを検出するためであり、それに伴い、信号は連続的に電磁波、ラジオ波、赤外線等として送信される。角膜あるいは目の表面に置かれる接触装置の中に取り付けたトランセンサは、非侵襲性の血液分析を含む目の中の物理的・化学のパラメーターを評価し測定することができる。システムは、接触装置に取り付けた超小型ラジオ波感知トランセンサを活性化する眼瞼運動及び/又は眼瞼を閉じることを利用する。信号は外部的に配置された受信器に伝えることができる。その後、信号は処理し、分析し、記録することができる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は身体の一部に装着され身体機能を測定し、測定によって示された異常状態を治療する接触装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、正確に与えられた既定の角膜圧平量及び既定の圧平量を得るために必要な力を検知することによって、眼圧を測定するための眼圧測定システムに関連するものである。またこのシステムは、圧入要素を用いて加えられた既定の力を用いて角膜を圧入させている眼圧の測定、及び既定の力が加えられた場合に眼圧に反比例している圧入要素の角膜内へ移動する距離の検知をも可能とする。また本発明は眼、特に流出機能の流体力学的特性を測定する眼圧計システムの使用方法にも関連する。
【０００３】
本発明の眼圧計システムは眼の血流力学的測定、特に眼内の血流及び眼の血圧の測定にも使うことができる。更に本発明の眼圧計システムは眼圧の上昇及び測定、同時に圧力上昇による眼球への影響評価に用いることができる。
【０００４】
緑内障は世界的に失明の主要原因であり３５才以上に特に多いが、何才であっても起こりうる。緑内障は眼が耐えられない眼圧値まで増加した場合に発症する。
【０００５】
眼圧の原因となる液体は房水である。それは透明な液体であって眼の毛様体内で作られ、そして集められ、そして一連の導管（小柱網目組織、シュレムスの導管及び静脈組織）によって排出される。ほとんどの緑内障患者の基本的な疾患は房水の外部への流れを阻害する詰まり物又は干渉物によっておきる。このような詰まり物又は干渉物は房水の眼からの排出の通常の割合を妨げる。この病理学的な状態は眼圧の必然的な上昇のずっと以前から起きている。この房水の外部流出への増加した抵抗は、緑内障に苦しめられる患者の眼圧上昇の主要原因である。
【０００６】
この眼の増加した圧力は視神経の進行的損壊の原因である。視神経の損傷が起こるとき、視野の特徴的な欠損が進行する。もし疾患が見付けられず、また治療されなければ、盲目に至らしめる。緑内障は、知らないまに進行する性質及びゆっくりとした痛みを伴わない視力の喪失が組み合わさって、その進行過程において取り返しのつかない損壊が既に起きて比較的手遅れになるまで、その個人を治療に動機付けるような徴候を表さない。結果として、無数の緑内障患者は病気を持っていることに気付かないし、失明の危険に直面していることがわからない。緑内障は眼圧計を使って眼内の流体の圧力を測定すること、及び/又は眼内の流体の排出能力を測定することによって検出され評価される。現在もっとも頻繁に使われている外部流出機能の測定方法は圧入式眼圧計を使うことである。この技術によれば、流出量は眼に眼圧計を置くことにより確定される。計器の重量はフィルタシステムを通過する房水に力をかけ、そして時間と共に減少する眼圧の割合は、目からの房水流出率に関連している。
【０００７】
緑内障の危険にある個人及び緑内障を進行させている個人は一般的に外部流出機能を減退させている。この外部流出機能の測定は緑内障を進行させる可能性のある個人を識別するのに役立つ情報を提供し、またその結果としてどんな場合でも重大な損壊がおきる前に早期の評価と治療の開始を可能にする。
【０００８】
この外部流出機能の測定は治療学的な決定及び時間の経過、加齢、外科的手術に伴う評価の変更、又は眼圧を変化させる薬物治療の実施に有用である。またこの外部流出機能の確定は、薬物投与の効果の検討、様々な物理療法の実施の機構、対緑内障治療の妥当性の測定、広範な日常の眼圧の変動の検知及び緑内障の病態生理学の研究のための１つの重要な研究調査の手段でもある。
【０００９】
眼圧、外部流出機能、及び/又は他の緑内障に関する眼の特性の測定に有用な種々の方法及び装置がある。下記の特許はこのような一般的な装置と方法の種々の例を公開している。
【特許文献１】
米国特許第5,375,595号、Sinha et al.
【特許文献２】
米国特許第5,295,495号、Maddess
【特許文献３】
米国特許第5,252,627号、Morris
【特許文献４】
米国特許第5,217,015号、Kaye et al.
【特許文献５】
米国特許第5,183,044号、Nishio et al.
【特許文献６】
米国特許第5,179,953号、Kusar
【特許文献７】
米国特許第5,148,807号、Hsu
【特許文献８】
米国特許第5,109,852号、Kaye et al.
【特許文献９】
米国特許第5,165,409号、Coan
【特許文献１０】
米国特許第5,076,274号、Matsumoto
【特許文献１１】
米国特許第5,005,577号、Frenkel
【特許文献１２】
米国特許第4,951,671号、Coan
【特許文献１３】
米国特許第4,947,849号、Takahashi et al.
【特許文献１４】
米国特許第4,944,303号、Katsuragi
【特許文献１５】
米国特許第4,922,913号、Waters,Jr. et al.
【特許文献１６】
米国特許第4,860,755号、Erath
【特許文献１７】
米国特許第4,771,792号、Seale
【特許文献１８】
米国特許第4,628,938号、Lee
【特許文献１９】
米国特許第4,305,399号、Beale
【特許文献２０】
米国特許第3,724,263号、Rose et al.
【特許文献２１】
米国特許第3,585,849号、Grolman
【特許文献２２】
米国特許第3,545,260号、Lichtenstein et al.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
なお他の一般的な装置や方法の例を、「Morey，Contact Lens Tonometer，RCA Technical Notes，No．602，December 1964」、「Russell & Bergmanson，Multiple Application of the NCT:An assessment of the Instrument's Effect on IOP，Ophthal．Physiol．Opt.，Vol.9，April 1989，pp.212-214」、「Moses & Grodzki，The Pneumatonograph：A Laboratory Study，Arch.Ophthalmo.，Vol.97，March 1979，pp.547-552」、及び「C.C.Collins，Miniature Passive Pressure Transensor for Implantingin the Eye，IEEE Transactions on Bio-medical Engineering，April 1967，pp.74-83.」が公開している。
【００１１】
一般的に、眼圧は眼の表面を押したり平坦にしたりして測定し、そして与えられたへこみや平坦をつくるのに必要な力の量を見積もる。圧平の原理を用いた従来の眼圧測定技術は正確な眼内圧測定方法を提供するかも知れないが、しかし現在それらは数多くの誤差の問題を提起している。それに加えて、現在の装置はその使用に当たって専門的な助力を要し、高価であり、又は患者が在宅で使用するには不正確である。結果的に個々の患者は眼圧の検査のために専門医を訪問せねばならない。眼内圧の頻繁な自己検査は治療の監視及び緑内障患者の自己検査ばかりでなく、緑内障でない個人の眼圧上昇の早期発見にも、また専門医を訪問している間に眼圧上昇に気付かなかった個人にも有用である。
【００１２】
眼の表面及び涙液層で、眼の伝染を引き起こし、ヘルペス及びアデノウィルス、同じくエイズを引き起こすウィルスのような視力の悪化の原因となる病原体を見付けることが可能である。これらの微生物は一人の患者から他の患者へ眼圧計の先端又はプローブを経由して伝搬される。プローブの覆いは疾患の伝搬を防ぐように設計されてはいるが、実用的でなくまたそれ程正確な測定を提供しないとの理由で広くは採用されていない。同じく疾患の伝搬を防ぐ空気パッフ型の眼圧計が設計されているが、高価でありまたそれ程正確な測定を提供していない。従来の直接接触型の眼圧計ではいかなるものでも眼の多様な組織的疾患を潜在的に伝搬してしまう。
【００１３】
眼圧の測定のための２つの主要な技術は、平坦にする力あるいは目をへこませる力を必要とし、それぞれ「圧平式眼圧計」及び「圧入式眼圧計」と呼ばれる。
【００１４】
圧平式眼圧計はアンベール−フィック（Imbert-Fick）原理に基づいている。この原理は理想的な乾燥した薄壁構造の球体では、球体内部の圧力は平坦にさせるエリアによって分割されるその表面を平坦にさせるのに必要な力と等しいというものである。つまりP=F/A（P:圧力、F:力、A:面積）である。圧平式眼圧計では、角膜は平坦にされ、平坦とする力を測定し、平坦となった面積を知ることにより、眼圧が確定される。対照的に、圧入式眼圧計(Schiorz)に従って、既定の重量（又は力）が角膜に加えられ、眼内圧は角膜のへこみ又は変形の結果がもたらした１次式で表される測定値として見積もられる。力により生じた一次式は、眼圧を示す。特に、圧入装置の標準的な寸法及び力に関して、相互関係を示す眼圧の１次式の既定の数表がある。
【００１５】
圧平及び圧入による従来の測定技術は多くの測定誤差を有する。臨床測定において最も頻繁に使われる従来の測定技術はゴールドマン（Goldman）眼圧計を用いた接触圧平である。この測定に関連する誤差の主要因は、目の上に置かれた眼圧計のプローブ、及び染料（フルオレスセイン）の不適当あるいは過剰な量によって引き起こされる不快による、患者による眼裂の過剰な広がり、あるいはまぶたの圧迫により検査者による角膜の外部的な圧力の付加を含む。加えて、従来の技術はオペレータの熟練度に依存し、また位置調整、角度、押圧量の決定はオペレータの個人的な裁量によることが要求される。この低い妥当性の測定に関連する可変性と矛盾性が従来の方法と装置との使用における問題である。
【００１６】
他の従来技術には、センサが、空気パフの装着に起因する眼の表面の変形量に達するまでの予め決めておいた必要な時間を検知する一方、既定の容積と圧力との圧縮空気のパフを眼の表面へ加える空気−パフ型眼圧計がある。例えば、この装置は米国特許第3,545,260号（Lichtenstein et al.）に述べられている。この非接触（空気パフ）眼圧計は染料は使用しないしまた検査者による外部的な圧力又は疾病の伝搬の問題を提起することはないが、別の他の問題を包含している。そのような装置は、例えば、高価である、圧縮ガスの供給が必要である、操作に当たって扱いにくい、適切な位置調整を保持することが難しい、そして操作者の技術と熟練に依存するということである。加えて、被検査者が眼に向かって排出される空気による痛みに対する不満があり、そして、この不快感の故に多くの被検査者がその後はこの型の装置による測定を躊躇してしまう。非接触型眼圧計の第１の利点は疾病を伝搬させる事なく圧力測定ができることであるが、それらは正確な測定値が得られるとして一般的に受け入れられていないので、主に大規模な緑内障のスクリーニング計画にとって有用である。
【００１７】
空気式眼圧計のようなガスを用いる眼圧計には種々の短所と制約がある。この装置はゴールドマン（Goldman）眼圧計と同じような操作者による誤差の問題がある。加えて、この装置は環境的には安全と考えられないフロンガスを使用している。この装置の他のもう１つの問題はこの可燃性のガスは他のどこにでもある同じエアゾル缶であり、この缶は過剰な高温で爆発する可能性がある。ガスはまた洩れる可能性もあり、また寒冷な気候に敏感に影響を受けやすく、それ故正確な測定値が得られない。この型の装置ではプローブの覆いが利用されない場合には疾病の伝搬も問題である。
【００１８】
従来の圧入式眼圧計(Schiotz)では、誤差の主要因は眼に対して比較的重い（総重量は少なくとも16.5g）負荷がかけられること、及び眼球の外被との膨脹度の差にある。重い重量が眼圧を上昇させ不快感をおこさせることが経験から示される。その上、検査はオペレータが眼球に対して眼圧計を押し付けることなく角膜上に穏やかに眼圧計を装着する必要性があるという煩わしい技術に依存している。従来の圧入式の精度は後述するように計器の不十分な清掃によっても低下する可能性がある。どんな接触式の眼圧計にもある伝染性の疾患の伝搬の危険性が従来の圧入式眼圧計にもある。
【００１９】
コンタクトレンズを使用する様々な方法が考案されている。しかしながらこのシステムはいくつかの制約を受けており、それらの制約及び不正確な見解により治療上広く使われることも又は受け入れられることもない。その上、これらの装置は器具を備え付けるコンタクトレンズ及び/又は煩わしい及び複雑なコンタクトレンズを通常は含む。
【００２０】
既知の技術による種々の器具ではコンタクトレンズを強膜（白目の部分）に接触させて装着するやり方を採用している。このシステムは多くの短所及び欠点を有している。眼の血管部分と直接に接触していることにより外来異物の存在が感染及び炎症の可能性を増大させる。結果として、器具の周囲に炎症性の反応を生じ各々測定の精度に影響を及ぼす可能性がある。加えて、不快感の程度は眼の高度に感じ易い部分に接触している時間に応じて高くなる。その上、器具はずれて動く可能性もあり、それ故に位置調整が狂い再び正確な測定を得ることかできなくなってしまう。更に、厚い強膜及び殆ど膨脹性のない眼球の外被はいっそう正確な読みを損なってしまう。これらの器具の殆どは高価なセンサを使用しており、高価で、製造者にとって困難なそしてしばしば煩わしい複雑な電気回路がレンズに埋め込まれている。
【００２１】
角膜上のコンタクトレンズを使用して圧力を検出する他の方法を上述した。既知のこれらの方法のあるものは同様に高価で複雑なコンタクトレンズに埋め込まれた電気回路及び/又は変換器を採用している。加えて、ある装置はレンズ内に圧電気効果材料を使用し、光軸上のレンズの構成成分の金属化はこの型式の装置を使っている患者の視覚を弱める。その上、圧電気効果材料が僅かな温度変化及び力が加えられた場合の速度に影響されて精度が低下してしまう。角膜の変形を起こすために室の流体を利用するコンタクトレンズ型眼圧計がある。しかしながら、曲がりやすく弾力性のある物質は不安定で前方に膨らむかもしれないので、そのような装置は、位置調整の方法もなく精度に欠く。加えて、この流体はその室の低い部分に蓄積し易く、正確な測定のために必要な安定した平坦な表面を作りにくい。
【００２２】
他のもう１つの具体例は、外部に作り出された磁界の影響を受ける磁石及びコンタクトレンズの内部表面に巻かれたコイルを用いている。ある導電性の外被を有する薄膜は、短絡回路を形成しているコンタクトに対して圧縮される。その磁界は眼球に対して磁力を与え、そしてコンタクトから磁石を分離させるのに必要な力は圧力に比例すると考えられる。この装置は多くの制約と欠点を有する。例えば、磁石が眼球をへこませるので、精度に欠ける。そして磁石が眼球を押した場合、目の外皮及び強膜は眼球内容物が置換されたことに適応させるために容易に歪んでしまう。これは、この方法が眼球壁の硬性を説明していないために起こる。それはある人の強膜が他の強膜よりいっそう簡単に伸長してしまうという事実に関係がある。低い眼球壁の硬性を持った眼は実際の平均的な眼より簡単には膨らまない。その結果実際の眼圧よりも高くなる。加えて、この設計はレンズ内の電流を利用しており、それは代わりに直接身体と接触している。このような接触は望ましくない。不必要な経費とレンズ内に回路を埋め込んだ設計の複雑さ及び位置調整システムの欠如がこの設計の典型的な欠点でもある。
【００２３】
他の開示されたコンタクトレンズ配列は、共振回路に相対的に可動な磁石、単コイル、単コンデンサから構成された共振回路を利用している。さらに同じく公開された設計は、トランジスタの操作回路を構成するレンズの中の複雑な回路及び感圧トランジスタからなる置換器を含む。これら公開された３つの具体例のすべては非実用的と考えられ、そして人の眼に装着することは安全でさえない。その上、コンタクトレンズ眼圧計は不必要に高価で、複雑で、使い方が煩わしく、そして潜在的に眼を損なう可能性がある。加えてこれらの装置はこの圧平化した面積の測定をすることができず、全く実用的でない。
【００２４】
従来技術では外部流出機能の測定のための十分に正確な技術又は機器を提供するには至っていない。外部流出機能の測定のための従来の技術及び機器は実際には制約され、そして操作者、患者及び計器の誤差に由来する誤差を含む結果を生じ易い。
【００２５】
操作者の誤差に関して、外部流出機能の通常の検査では長時間眼圧計を上下に揺らさないでいることが要求される。操作者はそれ故重量を移動させることなく、しかも眼球を押さえることなく角膜上の位置と重量を保持しなければならない。
【００２６】
患者の誤差に関して、検査の間、患者が瞬き、拭う、動く、呼吸を止めたり、又は視線の集中を保持しなかったら、検査の結果は正確で無くなってしまう。従来の眼圧計では完了まで約４分間であるが、一般的に眼に対しては比較的重い眼圧計を装着することを要求され、患者の思惑は徐々に不安になってきて、彼等の眼に置かれた機械的な重量が心理的に増加してくるといった反応を示す。
【００２７】
計器の誤差に関して、それぞれ使用した後、眼圧計のプランジャとフットプレートは水で濯ぎアルコールで仕上げなければならず、そして糸屑の出ない材料で拭う。なにか外来異物がフットプレートに乾燥固着していれば、プランジャの動きに決定的な影響を及ぼし、また不正確な読みを生ずる。
【００２８】
それ故、従来技術は行うのが非常に困難であり、全職員を訓練し専門家にすることを要求する。空気式眼圧計は、空気式眼圧計自身に関する問題を持つ上に、“完全に適応しない眼圧測定法”(Report by the Committee on Standardization of Tonometers of the American Academy of Ophthalmology，Archives Ophthalmol 97:547-552,1979)と考えられていた。別の型の眼圧計（非接触“空気パフ”眼圧計、米国特許第3,545,260号）もまた眼圧計として不適切と考えられていた（Ophthalmic & Physiological Optics,9(2):212-214,1989)。現在のところ眼圧及び外部流出機能の自己測定方法として真に受け入れられるものは存在しない。
【００２９】
本発明の追加的な具体例に関連して、血液は酸素、食料、ビタミン、水、酵素、白血球、赤血球、遺伝子マーカー等を輸送するだけでなく、個人の健康状態に関する膨大な情報量を提供する。血液分析に関する既知の技術では侵襲性の方法、例えば分析と処理のために注射針による採血に頼っている。血液成分を評価する非侵襲性の方法は極めて少なく、非常に限定されている。
【００３０】
例えば、従来技術では酸化ヘモグロビンは非侵襲性の方法で測定されている。パルスオキシメーターと呼ばれるものは、伝統的な近赤外線吸収分光器を使い、センサを皮膚上に装着し、発光ダイオードの二種類の波長（940及び660ｎｍ）で動脈内酸素量を非直接的に測定する。血液内の酸素量が変化すると、二つの周波数によって伝えられた光の比が、指先の動脈内酸化ヘモグロビン量の変化を示す。しかし、このシステムは不正確で、指先だけの酸化ヘモグロビン量がわかるだけである。
【００３１】
皮膚は厚い上皮を持った組織の厚い層である。上皮は組織の表面的な層であり、また身体中の器官あるいは位置によって変わる。環境と直接接するものであり、内臓と外的環境の間の障壁であるので、皮膚は厚い。皮膚は日常の生活に基づいたすべての種類の有害な外部作因に露出され、さらされている。皮膚の層状の扁平ケラチン化している上皮層は強く、実際角皮層及びケラチンと呼ばれる不浸透性の薄い層である。皮膚を覆うケラチンは、病原体から護る強い障壁を作るだけでなく、非侵襲性の血液分析及び細胞分析のような身体機能の適切な評価への障壁を作る、堅く死んだ細胞の厚い層である。
【００３２】
皮膚を用いる他の欠点は、皮膚を覆っている組織の表面層が生細胞のみにに存在している重要な情報を与えないということである。加えて、皮膚を用いる場合の別な主な欠点は血管が容易に手が届かないことである。皮膚への主な血管は、深く表面的で、ケラチン状にされた不浸透性の皮膚層からさえ遠く離れて位置している。
【００３３】
従来技術は、口頭、鼻で、耳粘膜のような身体機能の非侵入性の血液分析、診断、評価を行なうために皮膚及び身体の他のエリアを使用することを試みている。これらのエリアはそのような課題に適さないことがわかっている。さらに、口頭あるいは鼻の粘膜中の物体の配列は、致命的になりうる呼吸と気管をふさぐ危険を使用者にさらすことになる。
【００３４】
皮膚を用いる別の欠点は、皮脂が絶え間なく流れる皮脂腺、汗腺、髪の毛のような、適切な測定が得られるの妨げる、様々な付属物及び腺の存在である。さらに、皮膚の層は場所によって厚さが無作為に変わる。そしてさらに、皮膚の層は強くお互いに付着していて、どんな装置の外科的移植をも非常に困難にする。さらに、皮膚は痛み刺激に非常に敏感な、高度に神経が分布したエリアである。
【００３５】
外科的に皮膚の下に装置を埋め込むために、切り込みがつけられるべき領域及び明らかに感染の危険性のあるところのまわりに、注射による麻酔薬の侵襲性の処置の必要がある。さらに、皮膚の構造物は電気抵抗を生成し、電気信号の獲得をはるかにより難しい手順にする。
【００３６】
電気エネルギーを適用する皮膚を通る増量した流体の経路でイオン導入によるフラックス増加として電気浸透を用いる試みは、上述された皮膚の特徴により正確あるいは一貫した信号及び測定を与えない。更に、厚く、低い浸透性を持つ皮膚の解剖組織及び生理機能のため、電気浸透に基づいたシステムが皮膚上で用いられる場合、信号の取得には著しい遅延が見られる。
【００３７】
以前に、皮膚に付着した検出要素をもつ監視装置が、ブドウ糖を測定する信号を得るために使用された。皮膚の不適当な特徴のために、監視装置は実際に流体を移動させるために患者に衝撃を与えなければならない。測定された流体は、上述されるような皮膚の不適当な特徴のために、一貫しない結果、不正確な結果及び遅れた結果を与える。正常な使用の間に1つのパルスのまわりで上下に、監視装置がどれほど動くか観察すれば、監視装置がどれくらい不安定か確かめるのは簡単である。この厚い皮膚層の死んだケラチン層の場合、組織のセンサ表面の一貫した正確な付着あるいは自然な安定性は見られない。
【００３８】
以前には侵襲性の方法は、ブドウ糖測定のために、血しょうの代わりの全血を得るために指の先端の皮膚を切開することを行っていた。侵襲性であることの他に、血しょうレベルに直されなければならない指からの全血が用いられる。血しょうレベルは、ブドウ糖の最も正確な評価を与える。
【００３９】
血液分析用の従来の方法は、煩わしく、高価で、かさばった実験室用機器を含む多くのステップを用い、激しい労働及び多くの経費を必要とする。資格のある医学の専門家が、血液を採取することを要求される。また、この労働は確かにお金がかかる。専門家は、エイズ、肝炎、他のウイルス、プリオン病の様な不治の疾病及び感染の危険に身をさらす。可能な限りの汚染を防ぐために、様々な高価な手段及び手法は取られるが、医学の専門家及び患者に部分的な保護を与えるのみである。アルコール綿球、注射器、注射針、無菌のガラス瓶、手袋のような様々な物質が、時間及び努力とともに用いられる。更に、努力、時間及び金銭は、注射針の処分のようなバイオハザード物質や血液を除去するのに使われたバイオハザード関連物質の処分で費やされるに違いない。これらのバイオハザード物質が非分解性で、明らかに非回収材料で作られているので、これらの手段は環境に悪い影響を与える。
【００４０】
加えて、これらの処置は、皮膚を刺すといった患者に痛みを与える手順を含み、患者と看護婦を感染、不治の病気、汚染及び生まれながらの血液病の危険にさらす。この煩わしく、高価で、時間を消費し、危険な手順の後、またコストのかかる研究所へ人間が、血液を入れたガラス瓶を運ばなければならない。研究所では、血液を扱う手順に関連した危険と費用のすべて備え、訓練された人間操作者によって血液は他の機械に据えられる。
【００４１】
その後、従来の実験室用計器は特別で高価な機械を用いて、血液を分離しなければならない。そして次に、物質は訓練された人間操作者によってさらなる処理及び分析を行うために送られる。それに続いて、結果は印刷され、しばしば普通の郵便によって、患者及び/又は医者のもとへ送られる。研究所のこの過程はすべて危険で、複雑で、煩わしく、高価である。また、これはたった一回の試験のみである。
【００４２】
患者が病院へ入院すれば、この非常に困難で高価な過程が1日当たり数回起こるかもしれない。1つの単純な血液検査結果が100ドル以上ドルでありうる。また、この経費は、上述されるような感染に対する防御及び血液の操作に関係する経費に関連した労働と物質によって容易に説明される。患者が入院し、２４時間で４つの検査が必要な場合、経費は400ドルに増加する場合がある。
【００４３】
世界、そしての中でもとりわけアメリカが、試験の数及び頻度の急激な増加につれて急激に増加する厳しい事態を備えた保健医療経費に挑戦することに直面する。今日、世界的に糖尿病の人口だけで1億2500万人以上で、2008年までに2億5000万人に達すると予想される。アメリカは、1998年には糖尿病だけで1400億ドル以上ドルを費やした。ブドウ糖のより頻繁な制御は合併症を防ぐと知られており、実質上疾病の経費を減じるであろう。
【００４４】
アメリカ保健社会福祉省の医療財政管理局による予測によれば、米国の国内総生産(GDP)のシェアとしての保健医療費は可能性として13％から増加し、驚くほど近い将来、アメリカのGDPの20%近く、年間2兆ドル以上ドルに達することが推測できる。それは愚かな保健医療費が国家の経済全般にどのように影響することができるか明白に実証する。
【００４５】
世界保健機構は、1995年、重大な世界的な問題として保健医療費を示す様々な政府による保健上の総支出の百分率、及び公金の全面的な利用に関する重要な要素を報告した。アメリカの政府による保健上の公共支出は47%となった。その一方で英国は84%、フランスは81%、日本は78%、カナダは71%、イタリアは70%、メキシコは56%であった。
【００４６】
赤外分光計は、電磁スペクトルの赤外領域の特定の共鳴吸収ピークとして描かれたその独自の分子の振動パターンにより、前述の物質の同定を備えた物質による赤外線の吸収に基づいた技術である。化学物質はそれぞれ独自の方法で赤外線を吸収し、その原子・分子配列及び振動・回転振動するパターンによるそれ自身の独自の吸収スペクトルがある。この独自の吸収スペクトルにより、各化学物質が基本的にそれ自身の赤外スペクトルを持つ。また、吸収スペクトルは、そのような物質をそれぞれ識別するために用いることができる指紋あるいは署名として参照される。吸収スペクトルにより識別及び定量するために、測定される成分あるいは物質（ここではその物質は“重要な物質”とする）に、様々な赤外の波長を含んでいる放射線が照射される。放射線の吸収の量は、ランバート・ビアの法則によって測定された前述の化学物質の濃度に依存する。
【００４７】
電磁エネルギーが莫大な量の妨害成分に照射される場合、加えて重要な物質もまた、皮膚、脂肪、血管、骨、軟骨、水、血液、ヘモグロビン、アルブミン、総タンパク質、メラニン及び様々な他の妨害物質のように照射される。赤外の分光学を用いる場合、強力に照射された試料の温度及び圧力の変化のようなバックグラウンドノイズ及びこれらの妨害成分は、測定の精度及び正確さを減じる。重要な物質を含む多くの成分及び変化するものが、そのとき各波長の吸収スペクトルを形成する。成分と変化するもののすべてによる放射線の各波長の吸収の合計は、2つ以上の放射波長で測定される前記の全吸収スペクトルをもつ全吸収を生成する。
【００４８】
重要な物質の濃度を得るために、測定されている重要な物質を除いて、様々な干渉する組織や妨害物質それぞれのために統計的な吸収スペクトルを引く手順を行なわなければならない。その後、妨害成分はすべて完全に除去されたと考えられ、残りは重要な物質の実際のスペクトルである、と想定される。臨床的に有用性が示されていない先行技術中で装置や方法として生体内でこの仮定を証明するのは非常に難しい。
【００４９】
従来技術で見られるバックグラウンドノイズが、放射線が照射された全体の試料に比較して最小の濃度で見られる重要な物質の信号を著しく超えるので、従来技術では干渉成分及び変わるものは特に重大な誤差の著しい原因を招く。更に、従来技術においては、他の様々な妨害物質に比較してブドウ糖のような溶質の吸収は非常に小さく、それはブドウ糖濃度の正確な統計的測定を防ぐ多くの統計誤差に結びつく。赤外線装置及び方法を用いる様々な他の技術を記述した。しかし、それらはすべて大量の干渉及びノイズにより同じ制限を受ける。
【００５０】
位相感知技術として既知の参照信号との比較に基づいた他の技術もまた、多大な妨害物質と非常に弱い信号のみの生成のために欠点と制限を持つ。妨害成分は、多くの直接的な結果、誤差、及び不適当な信号、信号対雑音比の激しい減少による可変性の原因である。その上、計算誤差は多くの妨害物質のために一般的である。なぜなら、妨害する成分のスペクトルが測定されている重要な物質のスペクトルに重なることがあるからである。適切な信号対雑音に達することができる場合、赤外分光計は臨床的に有用な装置を与え、重要な物質の濃度を精密で正確に測定することができるに違いない。
【００５１】
赤外分光計を化学物質の非侵襲性測定に用いる従来技術中の試みは、例えばブドウ糖のような化学物質の精密で正確な測定には失敗した。従来技術では、化学物質の濃度を測定するために、主として皮膚非侵襲性を用いた、経皮的な光学的方法がある。従来技術には、血管の内部の、あるいは血管のまわりにセンサの移植を行う侵襲性の方法がある。従来技術は、房水の中でブドウ糖を測定しようとして、目の房水(それは目の内部で位置する)にあてられた偏光を用いた。しかしながら、目の房水に生じるものであるので、重要な物質の濃度が最小であったり、物質のバックグラウンドノイズがある場合に特に、正確な測定に達するのが非常に難しい。その上、目の房水で用いられるような偏光技術は、非常に弱い信号しか生成することができない。また、水溶液試料の溶質の濃度は低い。それらの要因、及び妨害成分及び変わる物の存在の組み合わせは、目の房水を用いる場合に達せられるべき正確な測定を妨げる。
【００５２】
従来技術で最も常習的な光学の研究法は、皮膚を用いて化学物質を測定することに基づいていた。他の技術は血管中の全血液中の物質を測定することを含む(非侵襲性で経皮的に、あるいは侵襲性で血管のまわりあるいはその血管の内部で)。しかし、皮膚の下に差し込まれた装置により間質液に存在する物質を測定する試みはなされた。口頭の粘膜及び舌を用いることも従来技術によりまた試まれた。
【００５３】
口頭の粘膜のような粘膜の表面は咀嚼の間、長い消耗を耐えるために作られる。もし口頭の粘膜又は舌裏が露出した血管をもち且つ薄ければ、人は噛む間に容易に出血するだろう。従って、血しょうの漏れなしに、それらのエリアはやや厚い裏を持っている。更に、これらの粘膜のエリアは、自然なポケット形成のようなセンサの付着のための自然な手段を持っていない。
【００５４】
大量の妨害成分がありさらに低い信号があるので、口頭、粘膜、舌、そして性尿器や胃腸のような他の粘膜を用いる有用な装置は開発されていない。先行技術は、更に身体からの遠赤外線熱放射を用いて、ブドウ糖を測定することを試みた。しかし、臨床的に有用な装置は、妨害する要素の存在及び試料の大きな熱不安定性により開発されていない。近赤外線分光計及び遠赤外の技術は非侵襲性のブドウ糖測定方法として先行技術により試みられてきた。しかし、臨床に適用できる精度及び正確さは達せられていない。
【００５５】
従って、妨害成分、ノイズ及び他の変わる物を減じるか除去することにより、より高い信号対雑音を達成する方法と機器とを供給する必要が残っている。それは、有用な臨床の適用に必要とされる精度及び正確さを結局与えることとなる。
【課題を解決するための手段】
【００５６】
様々な従来の装置と比較して、本発明の機器は眼圧測定と眼球内流体量測定に全く新しいアプローチを提供するものである。この機器は簡単、正確、安価で且つ安全な検知方法及び緑内障に起こる最も初期の異常変化の測定方法を提供し、回復不可能な欠損が発生する前に緑内障の早期の形態の診断を行うための方法を提供する。本発明の機器は、家庭で使用に適した取扱いの容易さ、静かさ、高い信頼度及び低価格の装置を用いて、迅速、安全、実質的自動、直接読取り、快適さと正確な測定を与える。
【００５７】
本発明の機器は眼圧の単一測定及び自己測定のための新規な方法を与えるのに加え、外部流出機能と眼球壁の硬性の測定にも使用可能である。眼球壁の硬性を確定するために２つの異なった条件下で眼圧を測定する必要がある、それは異なった重量の眼圧計を用いるか又は圧入式眼圧計及び圧平式眼圧計を用いるかのどちらかである。さらに装置は眼球壁の硬性に影響されない圧平式眼圧計で行うことができる。なぜなら、角膜の変形量が極めて小さいので、極めて小さい変形量は極めて小さい圧力の変化量で置き換えられるからである。それゆえ眼球壁の硬性の大きな変動でも、圧平式測定には殆ど影響しない。
【００５８】
この発明によれば、システムは圧平による眼圧の測定方法を提供する。このシステムは角膜に接して置かれる接触装置と、前もって決めた圧平量を与えるために角膜に対してある部分が内部へ向かって突き出すように接触装置を作動（駆動）させる作動機器とを含む。接触装置は多数の使用のために容易に殺菌され、又は代わりに接触装置を使い捨てできるように安価にすることができる。しかして、本発明は、様々なシステム的及び目の疾病を伝搬する多くの従来装置に存在する危険を避ける。
【００５９】
更に、予め決められた角膜の圧平量を達成するとき検出のための検出配列、及び予め決められた量を達成するために角膜に対して接触装置が加えなければならない力の量に基づいた眼圧の確定のために検出配列に応答する計算ユニットを含む。
【００６０】
この接触装置は好ましくは実質上固い環状の部材、可撓性の薄膜及び移動可能な中央部片（可動中央部片）を含む。実質上固い環状の部材は中側がへこんで角膜の外側表面に合うように形成され、その中にはっきりとわかるように一つの孔が設けられている。この部材は孔の部分で最も厚く、実質的に固い環状の部材の周辺に向かって徐々に厚みを減らしていく。
【００６１】
可撓性の薄膜は、好ましくは実質上固い環状の部材のくぼみの内表面に固着される。可撓性の薄膜は少なくとも環状の部材の孔に同一な広がりを持ち、そして少なくとも一つの透明なエリアを有する。好ましくは、その透明なエリアは可撓性の薄膜全体にわたり、この可撓性の薄膜は固い環状の部材のくぼみの内表面全体に広がりをもつ。
【００６２】
可動中央部片はその孔の中で滑動可能に配列され、可撓性の薄膜に固着した実質的に平坦な内側を含む。実質的に円筒状の壁は、孔の周辺における固い環状の部材の徐々に増す厚みの長所により、孔の周囲をはっきりとわかるようにさせる。可動中央部片は好ましくはピストンのような方法でこの壁に対して滑動可能に配列され、そして円筒型の壁の高さに適合するように厚みを持たされている。使用では実質的に平坦な内側は、作動機器による可動中央部片の作動上、角膜の部分を平らにさせる。
【００６３】
好ましくは、作動機器は、角膜に向かってピストン様に可動中央部片が滑るようにを可動中央部片を作動させる。その動作中、可動中央部片と可撓性の薄膜の中心部分は角膜の内方に対して突き出される。角膜の部分はそれによって平坦にさせられる。この動作は前もって決められた圧平量に達するまで続けられる。
【００６４】
好ましくは、可動中央部片は、磁界に応答する可動中央部片と共に滑るように磁気的に応答する要素の配列を有しており、その作動機器はそれに加えて磁界を適応させるための機構を含む。磁界を適応させるための機構は、好ましくはコイル及び漸次増加するようにコイルを通して電流を生じせしめるための回路を含む。漸次増加する電流によって磁界は漸次強くなる。作動機器と可動中央部片の間の磁気的な反発作用は、それゆえに漸次増加する、そして、これは、交代に、角膜に対して前もって決められた圧平量に達するまで漸次力を増大させていく。
【００６５】
既知の物理学の原理を使えば、コイルを通る電流が可撓性の薄膜を介した角膜に対する可動中央部片によって加えられる力の量に比例して流れることが理解される。前もって決められた圧平量を達成するのに要求される力の量が眼圧に比例することから、決められた圧平量を達成するのに要求される電流の量もまた眼圧に比例する。
【００６６】
それ故計算ユニットは予め決められた圧平量が達成される時にコイルを通して流れる表示可能な電流値を記憶しておくためのメモリを含み、また電流値を眼圧の表示に変換するための変換器をも含む。
【００６７】
磁気的に応答する要素が透明な周辺部分を取り囲んでいる。透明な周辺部分は透明なエリアを位置調整し、光が接触装置を通り角膜に届き、また透明な周辺部分を通して接触装置から角膜の後ろから光を反射させる。
【００６８】
磁気的に応答する要素は、好ましくは接触装置が患者の角膜上に置かれている間、患者が見ることができる中央覗き孔を持っている環状の磁石からなる。中央覗き孔は可撓性の薄膜の透明な部分を位置調整する。
【００６９】
好ましくは、システムによって検知された眼圧を数値表示する表示装置が与えられる。代わりに、表示装置は眼圧がある数値範囲にあるかどうかの表示を与えるために配列されることができる。
【００７０】
好ましくは、患者が異なれば同じ眼圧でも異なる感受性又は異なる反応を示すかもしれないので、数値範囲は臨床医師によって個々の患者のために校正される。この方法は、眼圧が増加した結果いっそう敏感になった患者は、より敏感でない他の患者が同じ行動を取ることに注意される圧力よりも小さい圧力で、医療的に注意されるかもしれない。
【００７１】
検知装置は、好ましくは光学的圧平検出システムからなる。加えて作動機器及び検出配列は、接触装置で位置調整が適切にできている場合、表示のための観察配列が好ましくは与えられる。好ましくは観察配列は装置が患者の角膜上に置かれている間に患者が見ることができる可動中央部片に中央覗き孔を含む。中央覗き孔は透明エリアで位置調整されており、患者は好ましくは中央覗き孔を通して作動機器内の指標に向かって自身の視覚を向けることにより一般的に適切な位置調整を行うことができる。
【００７２】
システムは、また好ましくは接触装置が作動機器と検出配列とから適切な軸距離で隔てられているかどうかを示すための光学距離測定機構を含む。光学距離測定機構は好ましくは観察配列と共に使われ、また好ましくは不適切な距離が検出されるときはいつでもそれを矯正する動作がとられるべきことを視覚的に表示する。
【００７３】
システムはまた、好ましくは接触装置が作動機器と検出配列と適切に位置調整がされているかどうかを示すための光学的位置調整を含む。光学的位置調整機構は、好ましくは位置調整不良が検出されるときはいつでもそれを矯正する動作がとられるべきことを視覚的に表示し、好ましくは観察機器は大部分の位置調整矯正の表示を行う間、光学的位置調整機構が単に重要でない位置調整矯正の表示を与えるように、観察機器と連携して使われる。
【００７４】
角膜の厚さの偏りを補正するために、普通の厚さでは１に等しく普通でない厚さの角膜では１より小さく、普通でない厚さの角膜の利得は１より大きくなる、係数（あるいは利得）により、検出された眼圧を乗じるための配列を、本発明のシステムはまた含む。
【００７５】
角膜の曲率、眼球の寸法、眼球壁の硬性等に対しても同じような補正を行うことができる。通常よりも高い角膜の曲率の基準に対しては係数は１よりより低くなるだろう、また同じ係数が普通より平坦である角膜曲率のレベルには、１より大きくなるだろう。
【００７６】
眼球の寸法の補正の場合、通常の眼球より大きい場合は１より小さい係数が必要とされ、一方通常の眼球より小さい場合は１より大きい係数が必要とされる。
【００７７】
通常より眼球壁の硬性が硬い眼球の患者には１より小さい係数が、通常より柔らかい眼球壁の硬性をもつ患者には１より大きい係数が当てられる。
【００７８】
係数（又は利得）は各患者に対して手作業で選択され、あるいは代わりに、利得は角膜の厚さの補正については既知の厚み計に、角膜の曲率の補正については既知の角膜計に、及び/又は眼球の寸法の補正については既知のバイオメータに本発明の装置を接続することにより自動的に選択することもできる。
【００７９】
本発明の接触装置及び連携するシステムは、圧入による眼圧の検出にも使われる。圧入技術が眼圧の測定に使われる場合、前もって決められた力が圧入装置を使って角膜に加えられる。その力のために圧入装置は角膜に向かって動き、その動きに従って、角膜をへこませる。角膜への圧入装置の予め決められた力に応じた移動距離は、眼圧に逆比例することが知られている。従って、圧入装置のある標準的な寸法と標準的な力、移動距離と眼圧との相互的関係に関する多様な既知の数表がある。
【００８０】
好ましくは、接触装置の可動中央部片は圧入装置としても機能する。加えて、回路は圧入モードで操作するべく切り替えられる。圧入モードに切り替えられた場合、電流を生じる回路はコイルを通して予め決められた量の電流を供給する。予め決められた量の電流は前述の標準の力を作り出すのに必要な電流値に対応する。
【００８１】
特に、予め決められた量の電流は作動機器に磁界を作り出す。この磁界は、代わりに、可動中央部片を可撓性の薄膜を経由して角膜に対して内向きに押す。一旦予め決められた量の電流が加えられ、角膜に対して標準の力が加えられたら、可動中央部片が角膜へどれだけの距離を動いたか決める必要がある。
【００８２】
従って、更に圧入によって眼圧の測定が要求された場合、この発明のシステムはさらに可動中央部片によって動いた距離の検出のための距離検出配列と、予め決められた量の力を加えられている可動中央部片によって動かされた距離に基づいた眼圧の確定のための計算ユニット内の算定部分とを含む。
【００８３】
好ましくは算定部分は、一旦予め決められた量の力が加えられたとき、距離検出は位置出力電圧が算定部分に受け取られるように、電流を生じる回路に応答する。算定部分は独自の出力電圧と連携する置換量に基づいて眼圧を決定する。
【００８４】
加えて、以下に述べるように本発明は眼の圧入に関わる測定の遂行に関して代替実施例を含む。それ故、明らかに、本発明は前述の典型的な圧入装置に限定されない。
【００８５】
本発明の前述の圧入装置は外部流出機能を含む眼の流体力学の非侵襲性測定に役立つ。本発明のこの方法は好ましくは下記に含まれる種々の段階を有している。
【００８６】
第１の段階では、圧入装置は角膜に接触して置かれる。圧入装置は本発明の接触装置からなる。
【００８７】
次に、圧入装置の少なくとも１つの可動部分が角膜のへこみを作るために最初に予め決められた量の力を使って角膜に向かって動かされる。ある眼圧はそのとき最初に予め決められた量の力が加えられている間に、圧入装置の可動部分によって角膜に向かって最初動いた距離に基づいて決定される。好ましくは眼圧は圧入による眼圧の決定に関する前述のシステムを使って確定される。
【００８８】
次に、圧入装置の可動部分は第１の予め決められた周波数で角膜に向いそして角膜から離れる急速な往復運動をし、そして角膜に向かっている運動の間に第２の予め決められた量の力を使って眼から外部へ眼内流体を流出させる。第２の予め決められた力の量は好ましくは第１の予め決められた力の量と同等か又はより大きいのが望ましい。しかしながら第２の予め決められた力の量が第１の予め決められた力の量よりも小さい可能性がある。
【００８９】
そして、可動部分は第３の予め決められた量の力を使って再び角膜をへこませるべく角膜に向かって動く。第２の眼圧はそのとき圧入装置の可動部分が第３の予め決められた量の力が加えられている間に角膜へ向かって動いた第２の移動量に基づいて確定される。可動部分の急速な往復運動の間の眼内流体の外部への流出の結果として眼内圧力が低下するので、目が不完全で眼内流体の外部への流出がないということがなければ、第２の眼圧は第１の眼圧より低下することが、一般的に理解される。この眼圧の低下は外部流出を示す。
【００９０】
次に、圧入装置の可動部分は再び急速に角膜に向かって、また角膜から離れるように往復運動を行い、しかし第２の予め決められた周波数で、そして角膜に向かう動きの間に第４の予め決められた量の力を用いる。第４の予め決められた量の力は好ましくは第２の予め決められた力の量に等しいか又は大きいほうが望ましいが、しかしながら、第４の予め決められた力の量が第２の予め決められた力の量よりも小さい可能性があることも理解される。追加の眼内流体がそれによって眼の外へ流出される。
【００９１】
その次に可動部分は第５の予め決められた量の力を使って再び角膜をへこませるように角膜のほうに動く。その後、第３の眼圧が、第５の予め決められた量の力が加えられている間、第３の眼圧が圧入装置の可動部分により角膜向かって移動した第３の距離に基づいて確定される。
【００９２】
それから第１、第２、そして第３の距離の間の差が好ましくは計算される。その差は目に残された眼内流体の量を示し、それ故、それは外部流出機能を示す。最初と最後の距離の間の差が使われることから分かるように、三つの距離の間のすべての差を使う必要はない。実際、どの二つの間の差でも十分満足である。
【００９３】
圧入装置の方法と寸法の様々なパラメータが変わるとき、外部流出機能と検出された差との間の関係は変化するが、与えられたパラメータと寸法との関係は既知の経験的技術や既定のフリーデンワルド（Friedenwald）数表を使うことにより容易に確定することができる。
【００９４】
もし外部流出機能に何らかの異常があるならば、好ましくはさらに方法は、差のグラフを作成するために第１、第２、第３の距離間の差を座標で示し、作成した差のグラフを通常の眼のグラフと比較するステップからなる。
【００９５】
加えて、電磁波、電波、赤外線等として継続的に送信される信号により、体内の物理的、化学的パラメータに応じて化合物の非侵襲性の伝達を行うのと同様に体内の物理的、化学的パラメータの検出を行うために、本発明は、眼の前部に置かれた接触装置の利用と関連する。検出されるパラメータの一つは、眼球の前部と涙液層で見つけられる化学物質と化学変化を利用する非侵襲性の血液分析が含まれる。この非侵襲性の血液分析及び他の測定は、インテリジェントコンタクトレンズシステムと性格付けがされている先の私の特許出願中のシステムを使っている。
【００９６】
ここで「レンズ」というのは、不完全な視力を修正する光学的特性が存在するかどうかを問わず、眼中に装着するアイピースとして定義してここでは用いられる。またここで使われる「インテリジェント」という言葉は、物理的、化学的、生物学的変数を変更できると同様に、信号検出、及び/又は信号送信、及び/又は信号受信、及び/又は信号放射、及び/又は信号処理や分析ができるレンズ、として定義され用いられる。この機器が目以外の身体の他の部分に装着される時には、「接触装置」又は「インテリジェント接触装置（ICD）」と呼ばれる。
【００９７】
本発明についての代替実施例は以下の通りである。この機器と方法は、本発明者の独創的で、他とは異なった、斬新な概念に基づくものであり、それは角膜又は眼球表面に置かれた接触装置上のトランセンサが、非侵襲性の血液分析を含む目の物理的、化学的パラメータを評価及び測定するものである。代替実施例は、接触装置に据えられたトランセンサを利用するのが好ましい。それは好ましくは角膜と接触して装着され、好ましくは、まぶたの動き及び/又はまぶたを閉じること利用して接触装置に据えられた超小型のラジオ波感知トランセンサを作動させられるのが望ましい。信号はケーブルによっても伝達できるが、好ましくは、能動的又は受動的な無線方式で外部に置かれた受信機に伝えられるのが望ましい。そこで信号は処理され、分析され、保存される。
【００９８】
こうしたまぶたの力と目の表面への動作はまた、接触装置に設置されたトランセンサや電極の変形をもたらす。まばたきをすると、まぶたは接触装置と接触し、トランセンサの表面は角膜/涙液層と接触、及び/又はまぶたの内側の表面、及び/又は結膜の表面の血管に接触する。非侵襲性の血液分析に使われるトランセンサは眼中に装着されると継続的に作動し、まぶたの開閉は必要がない、と理解される。また一定時間の後に接触装置は結膜組織に接着し、センサへの流動性組織の流れが最適化され、血液成分の測定ができると理解される。
【００９９】
本発明は、インテリジェントコンタクトレンズ（ICL）と呼ばれる目の表面に装着される接触装置を利用する機器と方法を含み、それは例えば目の表面の生細胞が受信機で正確で忠実に結果を再現できる他の遠隔にある位置のようなある場所からの生理学的、物理的、化学的情報を伝達する方法を与える。私の先の出願中の特許においてこうした全体のメカニズムが明らかにされており、まぶたで作動するトランセンサが記述され、超小型の受動的感圧ラジオ波変換器が開眼、閉眼時両方で眼圧と液体流出機能を継続的に測定することを開示された。
【０１００】
本発明は、電磁波、電波、音波、赤外線等により継続的に送信される信号で、目に装着された接触装置を利用して、身体及び目の物理的、化学的パラメータを検出する新しい方法と機器を提供する。この発明によりいくつかのパラメータが検出可能で、その中には、血液成分の完全な非侵襲性分析、全身及び眼球内血液流の測定、心臓鼓動数及び呼吸数の測定、機能の監視、排卵検出、放射線検出と薬剤効果、眼及び身体の不調の診断等が含まれる。また本発明は、眠気を自覚できたり、身体障害者が各種機器を操作できたり、目及び神経の不調のための新医薬品の投薬システムや新療法、目や他の身体の部分の癌の治療、個人の健康状態の評価等のための新しい機器及び方法を与える。本発明の装置は、接触装置を使って、血液中の各種化学成分量を非侵襲性に定量測定する。この装置は、目の表面に置かれ、涙液層や目の表面に直接的に接触する電極及び膜を備えており、好ましくはデータを無線で送るのが望ましい。しかし、音波、光波、有線、又は電話線等もその代用として利用される。
【０１０１】
システムの構成は接触装置からなり、その中に超小型ラジオ波トランセンサがあり、能動的又は受動的に作動させられる。例えば内部ラジオ波ゾンデ等が接触装置に設置され、代わりに好ましくは目の表面に装着される。好ましい方法としては、小型の受動的ラジオ波遠隔測定器変換器によって化学成分、電解質、ブドウ糖、コレステロール等を目の表面から検出する。受動的な無線又は有線通信を使う以外に、接触装置内に設置された送信装置と超小型電池により、能動的な送信も行える。
【０１０２】
いくつかの方法及びトランセンサが接触装置に据えられて、信号を取得するために用いられる。電池により作動されるトランセンサを用いる能動的ラジオ波発信機、又は外部発振器によって充電可能な電池を用いる能動的ラジオ波発信機、及び生物学的資源から電力を供給される能動的発信機もまた、用いられ接触装置内に設置される。信号取得で好ましい方法は、電源を全く必要としない受動的なラジオ波トランセンサである。それらは、外部から供給されるエネルギーにより作動する。トランセンサは、化学的、物理的パラメータのレベルに応じて送信周波数を変えて離れた場所に送る。これらの眼球内記録は、さらに、離れた特別な監視ステーションに送られ、受信装置で増幅された上で分析することもできる。また超音波発信超小型回路も接触装置内に設置可能で、眼内の化学的、物理的変化を検出するセンサにより調節される。水中ではラジオ波よりも音波の方が減衰が少ないので、信号は水中では変調音波信号を使って伝達することもできる。音の共鳴装置は、涙液層のブドウ糖やイオン等のような分子のレベル及び存在に相関して温度と電圧の変化に感知されることができる。
【０１０３】
視覚及び身体の不調は、涙液層の乳酸，ブドウ糖、脂質、ホルモン、ガス、酵素、炎症発症質、プラスミン、アルブミン、ラクトフェリン、クレアチニン、たんぱく質等の物質の濃度変化と同様に、目の涙液層又は眼表面のpH、オスモル濃度、及び温度の変化をもたらす。眼圧、目の流出機能、その他の物理的特徴に加えて、本発明の機器はまた、接触装置に備え付けたトランセンサ/電極を用いて目と涙液層の中に含まれる上記の生理学的パラメータも測定できる能力がある。
【０１０４】
これらの眼圧、温度、pH、酸素レベル、オスモル濃度、化学物質の濃度等の変化は、開眼、閉眼、又は瞬きの間のいずれでも監視できる。例えばpH、代謝物、酸素濃度等の場合は、この装置はまぶたの動きを必要としない。なぜなら接触装置に装着されたトランセンサとの接触だけでトランセンサや電極が作動するのに十分だからである。
【０１０５】
涙液層や目の表面の様々な化学要素、ガス、電解質、pH度等の存在は適切な電極や透過性膜を使用して確定できる。これらの電極は超小型であることが好ましく、涙液層や目の表面にあり、角膜の表面あるいは好ましくは目の表面の血管エリアにある、化学物質によく感応する。特定の化学物質は、特定の透過性膜を通過するので、センサで検出できる。上記の化合物を測定する電極及びセンサは、現在数種類のメーカーから入手可能である。
【０１０６】
この接触装置を使って酸素レベルを眼内において測定できる。この場合接触装置を置くだけでシステムが作動し、まぶたの動き及び/又はまぶたの閉鎖は作動には必要でない。可逆的機械拡張方式、光学方式、電気化学方式や電極等を装置に装着して、酸度とガス濃度を検出できる。酸素ガスはその磁気特性によって評価され、あるいは接触装置に設置された超小型極性グラフセンサにより、分析される。さらに、同センサの陰極特性を変更して種々のガスが測定できる。二酸化炭素、一酸化炭素、及び他のガスも同様な方式で検出できる。
【０１０７】
接触装置に設置された超小型ガラス電極は、ナトリウム、カリウムイオン、pHだけでなくカルシウム等の２価陽イオンも検出できる。塩化物イオン検出器は、塩の濃度を涙液層と目の表面から検出できる。信号はラジオ波で受信装置に送信することができ、継続的な記録と監視のためスクリーンに送信される。これで体内の電解質、化学物質、pHの継続的な非侵襲性の測定が可能になり、集中治療室では非常に有益である。
【０１０８】
同様なトランセンサは、また、目だけではなく、例えば口の粘膜のような他の体内の分泌粘膜と接触して設置されることができる。そして、超音波、ラジオ波等で離れた場所に送ることができる信号で、唾液中あるいは汗の中でさえあるいは他の身体の分泌における化学物質の濃度が測定される。しかしながら、唾液や他の分泌物には高い濃度の酵素が見られ、電極や電子機器で精度の問題が出る可能性がある。さらに分泌物の化学物質濃度と血液の相関関係は弱いものである。
【０１０９】
涙液は有機・無機化学物質の濃度を知るために最も信頼できる場所であり、インジケータであるが、目の他の部分でも化学物質の濃度を測定することができる。涙と目の表面は、こうした測定では好ましい場所であり、なぜなら涙液層及び房水（角膜を通過）が血しょうの濾過水と考えられるからである。
【０１１０】
本発明の機器と方法は、注射針の使用や採血の必要がなく、体内の化学物質測定では最低限の外傷しか与えない。例えば、これは乳児から採血する場合を考えると、採血血液の結果が正確ではない可能性がある。泣いたり、息を止めたり、無呼吸状態で採血をした場合に、酸素と二酸化炭素の水準に劇的な変化がでる。当然、血管に穴をあけることなく血液成分を無痛に測定できれば、血液を検査する必要のある人、糖尿病で毎日ブドウ糖値をチェックする必要のある患者、血液を採取するときにエイズや肝炎等にさらされる危険がある医療関係労働者などのいかなる成人に対しても有益である。また集中治療室の患者が、インテリジェントコンタクトレンズシステムを使用し、非侵襲性の方法で電解質、ガス等を継続的に無痛で監視できることは有益である。さらに、血液サンプルを実験室に輸送する時間の無駄が省け、データを即時に継続的に入手することが可能になる。
【０１１１】
目のなかにある異なる量の液体は簡単に定量化でき、化学物質の濃度を目の流体量に従って校正できる。血液中の化学物質や分子の濃度及び涙液の前記化学物質量の関係は数学的に記述され、コンピュータ・プログラムで換算される。なぜなら、涙液層は血しょうの超濾過フィルタと考えられ、化学物質が目の表面の毛細血管から拡散したもので、血流とは直接に相関関係があるからである。
【０１１２】
更に、目が閉じられる時は、房水と涙液との間の平衡ができ、安定状態でブドウ糖の測定ができる。機器はまぶたの動きで信号を送ることができ、ブドウ糖は、安定した条件において継続的監視ができる。接触装置に設置された光学式センサは組織の酸素及び他のガスを測定でき、目表面の化学物質の検出にも使用できる。この場合は化学物質濃度を測定するのに涙液層を使用する必要はない。すべての例では、信号は好ましくはラジオ波で監視ステーションに送られる。光学、音響、電磁気、小型電子機械システム等が接触装置に設置され、涙液層、目表面、結膜の血管、房水、硝子体液、眼球内、眼球外構造の血液成分の測定を行う。
【０１１３】
血液中にどのような物質が存在しても、前述するように測定する流体を血液から濾過するので、このような方法での分析が可能である。非常に薄い膜を用いた高速反応のマイクロ電極により、これらの化学物質の継続的な測定を行うことができる。例えば、吸入された麻酔剤は、血液ガスになるので、血液中の麻酔剤の存在は目の液体から測定できる。亜酸化窒素やハロタンの様な麻酔剤は、金属電極で電気化学的に減少させることができ、その電極は接触装置内に設置できる。酸素センサにより涙液層の試料から酸素を測定できる。血液中の酸素と麻酔剤の測定については、血液中量の８５から９５％の範囲内の涙液のレベルで目の流体の物質の量と関係づけられている。ここで見られるように、自然に存在する物質ばかりでなく、血液中に人工的に挿入された物質も目の流体から潜在的に測定が可能である。目の液体と血液の違いを修正するためには、一定の修正ファクタを使用する。加えて、法を遵守するために麻薬やアルコールを早く試験するのに、外因的物質のICLによる非侵襲性の測定と検出が行えることは有益なツールである。
【０１１４】
身体及び目の血圧評価は、接触装置に設置された適当なセンサで行うことができる。目の血液脈拍の測定は、インピーダンスの変化を評価することによって電気的方法で可能である。血流量は、超音波及び電磁気メーターに限定されないが、それらを含むいくつかの技術により評価できる。そして信号は外部に置かれた機器にラジオ波で送信する。血液循環の測定では、普通角膜が血管構造であるため、接触装置は好ましくは結膜のうち球状結膜又はまぶたに接触して置かれる。血液の粘度の変化は、接触装置に設置された振動する水晶の微小結晶の減衰の変化から評価できる。
【０１１５】
本発明の機器によって、寸法の測定も可能で、網膜の厚さ、視神経乳頭の陥凹等も測定できる。これは超小型超音波装置を接触装置に装着し、目の表面に置くことで可能になる。継続波及びパルス波の２方向性のドップラーの血流量計の両方に使われる回路を統合する超音波タイマ/刺激器は、数ミリメートルの長さの範囲であり、この発明装置に装着できる。
【０１１６】
血圧測定のためには、接触装置は好ましくは結膜接触して血管の上に置かれるべきである。ドップラー血流量計は入手可能で、継続波（CW）とパルス波のドップラー器具は、接触装置に設置され、血液循環を測定する。信号は外部の受信装置に送られる。ドップラー流量計は超音波の変換器も使うことができ、これらのシステムは小型の電子パッケージとして組み立てられて、接触装置に装着され、離れた受信装置に信号が送られる。
【０１１７】
目の後部において、瞳を通し、血管の照度は、血液循環速度及び視神経乳頭の陥凹（凹部）量又は容積評価に利用できる。この使用のために、接触装置は１つ以上の光源をもつ。光源は中心近くに置かれ、網膜表面の最大直径の血管である視神経乳頭に出入りする血管に達するための通りに位置される。光線の精密な調節が可能で、それは視神経乳頭が視角軸から一定の角度に位置しているからである。センサは光源と反対側に置くことも可能で、反射した光線がセンサに到達する。マルチ光学式フィルタを接触装置に収容でき、光信号を反射光の投射角に従って電圧に変換させる。
【０１１８】
更に、頭蓋内圧力は、脳内の圧力が増加することにより、これらの構造におこる網膜及び視神経乳頭の変化と増大を評価することにより、間接的に算定される。接触装置に組み込まれた光源、又は外部光源から光ファイバーが、3時の位置であるサイドから面偏光照射すると、その光線は角膜から進入し、房水を通過し、9時の位置から出て、光検出器に達する。ブドウ糖は偏光面を回転させるので、光学回転量を同じ方法で発射した２番目の参照光線（ブドウ糖には反応しない波長）と比較される。房水内に存在するのブドウ糖量を示す差は、補正ファクターを使うことにより血しょうブドウ糖を補正できる。
【０１１９】
血液には数千の誘電率が見られ、接触装置に装着された超小型検出器は、角膜表面の血液の存在を識別できる。さらに、血液は過酸化水素の分解を起こし、これが発熱反応を促進するので、温度に敏感なトランセンサによって感知できる。外部の高周波場からエネルギーを送られる小型ランプは、接触装置に設置でき、光度血液検出器は、血液の存在、目と身体の異なる部分の血管障害の早期検出のため使用できる。
【０１２０】
接触装置には超小型マイクが設置でき、心臓、呼吸、流れ、声音、環境等からの音が感知され、受信装置に送られる。異常な心臓の鼓動がある場合、受信装置はその本人が持ち運び、異常が発生した時に、光や音声信号で警報回路を通して個人に警報を出す手段を与えるだろう。心拍の変化を検出できるので、患者は適切な行動を取るように警報される。
【０１２１】
この接触装置は、また認識信号を作りだし放射する要素もまた持つことができるので、この手順は、個人の位置認識及び追跡に用いられることができ、特に軍事行動で利用された。また、接触装置には永久磁石も設置され、上記説明のような追跡目的に利用できる。
【０１２２】
心臓の鼓動や呼吸の変化が起こるような生命に危険が及ぶような損傷は、心拍に従って角膜が脈動するので検出できる。動作感知型超小型無線トランセンサを接触装置に装着し、損傷を示している信号が、特に軍事行動における戦闘の間の監視のために、遠隔ステーションにラジオ波で送られる。
【０１２３】
ロケット内や軍事行動又は各種状況においては、上記のパラメータは、重力や磁場にそれほど敏感ではない軽アルミニウムをトランセンサの素材として利用することで、測定及び監視できる。赤外線発信機を接触装置に設置し、目の指示により別の光検出器を作動させることができる。これは手の動きを利用せずに速い行動が必要な軍隊作戦に利用できる。
【０１２４】
脊髄損傷によって数千の人々が車椅子での生活を余儀なくされている。最も不幸な状況は、口と目だけしか使えない四肢麻痺の患者である。本発明の機器によって、そうした人々が利用可能な残余運動能力を使ってさらに独立でき、各種ハードウェアの間接的な操作が可能となる。この実施例においては、ICLは、目のまばたき又は閉じることを用い、圧力センサと結び付けられたLEDドライブの作動を通して離れて置かれた受信光ダイオードを作動させる。
【０１２５】
例えば四肢麻痺の患者は受信光ダイオードに向かい５秒間目を閉じる。まぶたにより圧力がかけられ、タイミングチップと結び付けられた圧力センサが感知する。５秒間ICLが計測して、まぶたがその間閉じられていたとすれば、LEDドライブがLEDを作動し、LEDから赤外線が介在するまぶた組織を通して放射され、適当な受信光ダイオード又は適当な光学式受信装置に達し、回路の開閉を行う。これで四肢麻痺の患者が目によって各種の装置を操作し、電源を開閉することが可能になる。代替実施例としては、LEDを用いるような高度な機能を実行するため、目に置かれたICLに細い線で接続される、より複雑な集積回路を用いることができる。
【０１２６】
本発明に応じた別の実施例は、目が閉じられる時に眼球が外側に少し動くベル現象と呼ばれる生理学上の条件と関連し、眠気を警報する信号をを検出する装置である。人は眠り始めると、まぶたは下がり、眼球が上がるものである。
【０１２７】
ICLの上端に設置された動作感知センサあるいは圧力センサは、ベル現象が起こると接触装置が上方へ移動する。この目の動きにより、上円蓋部結膜に対して接触装置に設置された感圧センサが位置し、そのつくり出された圧力は、ラジオ波送信機を調整するセンサを作動させる。圧力の増加は時間で計算でき、圧力が閉じた目を示して一定時間増大し続けると、警報回路が作動する。信号は、眠りに落ちる最初の指示を個人に警報を出す音声信号を作成しているスピーカ及び警報回路と結び付けられた受信装置に送られる。また代わりに圧力センサが、ICLの下端に置かれた場合、下に置かれたセンサの圧力不足によって上記説明のような回路を作動させる。
【０１２８】
また、接触装置の回路を作動させる他の方法は、例えば接触装置の動きや圧力の変化によって回路を閉じる等の方法で、それは眠気自覚装置として使われる警報を遠距離から作動できる。またベル現象の感知要素を持つどのような接触装置でも眠気自覚機器として使うことができる。このシステム、装置、方式は、機械と車両を操作中の眠気による自動車事故や機械事故を減少させる重要なツールである。
【０１２９】
もし目の損傷の徴候、例えば増加する眼圧（IOP）により、このシステムは投薬することもできる。それは薬剤の貯蔵所として下円蓋部結膜におかれ、好ましくはコンタクトレンズ装置がその薬剤の貯蔵場所となる。透過性の膜、小さな穿孔、あるいは扉のついたシステムのような弁体、あるいは接触装置構造に収容された超小型電子技術システムは、電気的、磁気的、電子的、光学的に作動され、接触装置内の貯蔵薬剤を投薬する。従って、このインテリジェントコンタクトレンズは非侵襲性の薬剤投薬システムとしても使うことができる。涙液層の化学構成である電解質あるいはブドウ糖レベル等が感知され、患者が持ち運んでいる薬剤投薬ポンプに信号がラジオ波で伝えられ、発症する前に、自動的に投薬が行われる。
【０１３０】
例えば、酵素量が増大するならば、接触変換器の一部からも投薬ができる。接触装置の一部は、潤滑油流体の貯蔵所としても利用でき、自動的に目を覆い、傷害要素から目を保護するために投薬されることが可能である。どのような薬剤でも同様な方式あるいは信号の発信を通して装置から自動的に投薬ができる。また代替実施例は、コンパートメントを封印しておくスレッドに接続された薬剤あるいは化学物質で満たされたコンパートメントを持つ接触装置を含む。ブドウ糖センサにより検出されたブドウ糖のレベルに増加があるならば、涙液中あるいは目の表面の化学物質の変化は電圧の上昇を促し、それはコンパートメントに収容されたインスリンのような薬剤の放出をさせるスレッドを溶かす回路の熱に変わる。
【０１３１】
温度を測定するために同じ方法と機器が適用できるが、この場合は送信機は感温性要素から成る。接触装置に超小型回路で温度敏感な無線トランセンサ（サーミスタセンサ等）が装着され、代わりに目の上に置かれ、好ましくは信号によって遠隔ステーションにラジオ波で送られる。温度と体熱の変化は排卵と相関するが、接触装置に設置したサーミスタは受胎に最適な時間を示し遠隔ステーションに送信する。
【０１３２】
体温の変化を遠隔ステーションで検知及び送信すれば、動物の繁殖にも利用できる。このインテリジェントコンタクトレンズは、動物の目に装着でき、動物を排卵まで継続的な監視ができる。この実施例が使われる時には、サーミスタを持つ接触装置が、まぶたの結膜で体温を測定できるよう、まぶたの結膜に接触して装着される。結膜を監視することにより、ケラチンのない組織、すなわち皮膚表面に近い毛管レベル及び脳と同じ動脈が循環する血管組織層にアクセスが可能という利点を提供できる。まぶたが閉じられる時には、角膜の熱環境は完全に閉鎖され、まばたきの間の熱損失は受動的に防止されるが、実際のまばたきではより能動的な熱伝達が発生する。
【０１３３】
目への血液供給不足による頚動脈病には、一方の目の温度が下り、血液の供給減少を示す。血液供給に、左右の目の間で正常よりも大きな温度差が生じた場合、血液供給の不均衡が存在する。従ってこの実施例では、頚動脈と中枢神経系血管障害に関連した情報が提供できる。さらに、この実施例では黒腫等の眼球内腫瘍についての情報も提供できる。悪性黒腫のあるエリアでは温度の上昇が現れ、悪性黒腫の目は、一方の目より高い温度を持つ。この実施例において、サーミスタとラジオ波発信機がつながれ、体温に比例した音声信号を発信する。
【０１３４】
放射線感知ラジオ波内臓ゾンデは、接触装置に装着して、体の中に存在するものに関連する目の前部あるいは涙液層の放射性血球の存在及び放射線の測定を行う。目の含水量と湿度は、接触装置に設置された電気放出及び可変抵抗湿度センサで感知できる。動作と減速は、接触装置に設置された加速度計で検出できる。目、脳、筋肉の機能に伴う電圧は、装置に設置された適切な電極により検出され、送信機の発信を変調する。筋肉関連の送信については、接触装置は角膜ではなく、外眼筋に装着され、評価され信号が離れた場所に送られる。固定周波数送信機は、接触装置に設置され、衛星による追跡システムを利用できる追跡装置として使われる。それは固定周波数送信器から通過する衛星へ周波数が受け取られたことを示すことにより衛星追跡システムを利用できる。
【０１３５】
接触装置に設置された表面電極は、目の温度を上昇させるために、光学式、電磁気方式によって作動できる。この温度の上昇は、毛細管床の膨張を起こし、目の低酸素症がある状況に利用できる。加熱送信装置（HSTD）と呼ばれる概念と機器は、私の実験に基づくもので、目は生体組織で最大のグラムあたりの血液供給量をもつ１つであり、温度が上昇した場合にこれに適応対処する独特の機能を有する。従って、目への血液流入は酸素量増加となる。電極は目の内外どのような部分にでも装着できるが、好ましくは目の後部に置く。ラジオ波で作動する加熱要素は、外部に装着するか、それとも手術により内部に埋め込むこともでき、目の中で酸素量の増加が必要な部分に置くものとする。同じ加熱要素が、体の他の部分に配列されたり、あるいは埋め込ませることができることが理解できる。当然、温度の増加がどんな損傷も促進せずに、血流を増加するのに十分な限り、電極を用いずに目の温度の増加を促進する手段を用いることも可能である。
【０１３６】
増加量は個人によって異なり、また目の血管床の状態にもよる。目の血液温度の上昇は、摂氏１度の上昇あたり約６％酸素量を上昇させる。そのことにより、サーミスタを使って酸素の増加の精密な定量化が可能になる。サーミスタは温度測定も同時にでき、代わりに酸素センサが加熱要素と合わせて用いられ、酸素の実際量の増加を検出できる。
【０１３７】
血液循環のこの増加は、事前に設定された時間に起こるようにすることができ、糖尿病、網膜の変性、緑内障等の慢性低酸素症について利用できる。これらの装置は必要とされる適用によって外に置かれるか、又は目あるいは身体の他の部分に外科的に埋め込まれる。
【０１３８】
他の実施例は加熱送信機器（OHTD）と呼ばれ、目や他の身体の部分の腫瘍の治療のための新しい方法と機器に関連する。これは、腫瘍に隣接して外科的に埋め込まれる、あるいは外に装着した表面電極を用いる。電極は光学的、電磁的方法で作動させられ、腫瘍の温度を引き上げて過剰の局部的な熱により腫瘍細胞を破壊するものである。これらの電極は、サーミスタと共にパッケージでき、温度上昇の程度を評価するために遠隔にあるステーションに送信される信号によりサーミスタで温度上昇が感知される。
【０１３９】
他の実施例は、神経刺激送信装置（NSTD）を含む目及び身体の異常の治療に関する。それはマイクロフォトダイオード及び/又は微小電子回路と電極とをラジオ波で作動させるシステムである。装置は、外科手術で埋め込み、又は目や脳等の身体の他の部分に外面的に置かれて、網膜の変性、緑内障、脳卒中等の患者を治療するために、無反応神経や退行神経の組織を電気的に刺激するために用いられる。接触装置で複数の電極が用いられ、周囲の組織を電気的に刺激するために脳の中あるいは目に装着される。電気刺激は、軸索と神経細胞から送られる信号の結果として起こる再生及び遠隔ステーションに送信される電圧信号の作動電位の再生を用いる。
【０１４０】
圧力、電気変化、寸法、加速、流れ、温度、生体電気活動、及び他の重要な生理学上パラメータを測定するラジオ波及び音波トランセンサ、及びシステムを外面的にコントロールする電源スイッチは、既に開発されて本発明の機器に用いられる適当なシステムである。センサは自動的に電源スイッチを開閉でき、外的にインテリジェントコンタクトレンズシステムをコントロールする。集積回路の利用と変換器の進歩、電源、信号処理技術等により、部品の超小型化が可能になり、いくつかのセンサが接触装置に装着できる。例えば、集積回路の典型的な解像度は数ミクロンのオーダーにあり、その高密度の回路実現が達成できる。ラジオ波及び超音波小型回路は入手可能で、接触装置に用いられ装着される。各種の異なる超音波、加圧変換器もまた入手可能で、接触装置に装着される。
【０１４１】
技術的な進歩により、涙液中あるいは目の表面で起こっているDNAの変化及び酵素反応の測定のような完全で斬新な本発明の機器の適用を行えるだろう。それにより、癌や心臓病のような異常の早期診断ができるようになるだろう。HIVウイルスは涙の中に存在するので、同ウイルスの抗体を付着させたセンサ付き接触装置でエイズを検出できるだろう。これは比色反応現象を伴う光化学反応を起こし、引き続きおこる電圧あるいは温度の変化を伴う接触装置の電位変化を引きおこす。そしてその変化をを監視ステーションに送ることができる。
【０１４２】
各種の他の病原菌は同様な方式で識別できる。これらの信号は遠隔ステーションに送られ、さらに信号処理と分析とが行われる。蛍光性光源を使いる場合、患者の目を単にコバルトフィルタを通して照らすことによって観察できるだろう。この実施例においてはインテリジェントコンタクトレンズは、必ずしもステーションに信号を送る必要はない。
【０１４３】
このシステムは、さらに酸素感応、接触装置に無線トランセンサのような超小型ガス感知装置が装着されている接触装置から成る。その接触装置は、代わりに角膜及び/又は目の表面に置かれる。システムはまた、接触装置に超小型血液速度感応無線トランセンサが装着されている接触装置からなり、その接触装置は代わりに結膜に配列され、好ましくはまぶたの動きやまぶたの閉鎖によって作動する。システムはまた、神経の負荷を測定できるラジオ波トランセンサが接触装置に装着されている接触装置からなる。その接触装置は代わりに好ましくは角膜及び/又は目の表面に置かれる。電気抵抗を測定することにより、微生物の影響、薬剤、毒物、麻酔剤が評価される。システムは、接触装置に超小型放射線感知ラジオ波トランセンサが装着されている接触装置からなり、その接触装置は代わりに好ましくは角膜に置かれる。
【０１４４】
接触装置は、好ましくは装置内にトランセンサを設置できる固い又は可撓性の環状部材を含む。トランセンサは、光軸から光を通過させるような道筋に置かれる。環状部材は、好ましくは目の外表面とマッチするような内側凹面を含み、トランセンサが設置されるために１つかそれ以上の穴をもつ。接触装置は、最適な快適さ及び耐用性を達成するために大きさ及び寸法が選ばれ、一般的に目の表面の形状に形成されることが理解される。センサ機能最適化のためにの目の表面に接触装置が親密且つ正確に適合するよう接触装置の湾曲と形状が選択されることが理解できる。接触装置の表面は多孔性、又は微細多孔性をもつことができ、表面に微細突出部をもつことも可能である。接触装置を長時間用いるときに角膜に酸素供給をより良く行うため、接触装置に穿孔が作られることも理解される。また、角膜を覆ういかなる物質もなしで、接触装置の形状が環状又はバンド状の形状になりうることも理解される。また接触装置は、基底を下にしたプリズム形状や角を削った形状にできることも理解される。また接触装置は、従来のコンタクトレンズの仕様が適用される時には好ましくはミオフランジ（ｍｙｏｆｌａｎｇｅ）あるいは負の担体（ｍｉｎｕｓｃａｒｒｉｅｒ）を持つことも理解される。まぶたの下に配列するため長円形、半月形等の形状を使用できることも理解される。適用の必要に応じて接触装置は硬質素材あるいは軟質素材で作られることも理解される。また、砂時計の形状のレンズ等と同様に、目の前方表面全体を覆う特大角膜強膜レンズが使われることも理解される。化学成分を測定するときセンサへ流れの通りを最適にするために、組織への摩擦及び密着を増加させるコーティングあるいは組織への密着を増加させるポリマーを用いて、接触装置の外部の表面が、つくられることが理解できる。また異なる実施例はまぶたの下で用いられ、上下円蓋部と同様に、上及び/又は下まぶたの真下に適合するように形成されることも理解される。
【０１４５】
トランセンサは受動的又は能動的なラジオ波照射器、あるいは小型音波共鳴器等から形成することができ、それは接触装置に設置された小型のマイクロプロセッサと結び付けることができる。接触装置に設置されたトランセンサは、超音波により距離を置いて作動でき、又は代わりに電磁波、投射光等により作動させることもできる。また、そうした機器は接触装置に挿入される超小型低電圧バッテリーにより動力を供給することもできる。
【０１４６】
既に言及したように、好ましいデータ伝達方法は、電波、音波、光波、有線、電話回線等である。言及された技術は、他の伝達送信システムに容易に展開できる。接触装置に設置された送信機は、遠隔監視サイトと相互接続するため、送信リンクを使用できる。電圧の変化、又は電圧レベルの変化は、生物学の変数値と比例しており、この増幅された変換器からの生理学上のデータ信号は、変調され、その後遠隔にある外部の受信ユニットに送信される。受信ユニットは送信された周波数変調データ信号を復調し、再構築する。好ましくは信号は、ローパスフィルタを通して、アナログデータ信号の再生が行われ、続いてストリップチャート記録器で追跡される。
【０１４７】
本発明の装置は、接触装置に収容された回路の大きさ及び電子部品を最小化するため、再送信装置も利用できる。送信機からの微弱信号は、本人によって運搬されるか、又は近くに置かれた外部ブースター送信装置により、長い距離を再送信可能である。発明機器において各種のノイズ除去方法が使用できることも理解される。
【０１４８】
本発明の機器は、目の表面外部に置かれた要素を利用するため、取り外しが容易で、長期の埋め込みに見られるような生体組織損害が全く発生しない。また動作特性の変化が起った場合は、機器を再校正することが可能である。生物学的データがコード化及び送信される本発明の機器において、各種フォーマットが用いられる。与えられた適用のためのフォーマットのタイプは、電力要件、回路密度、大きさ、送信される生物学データの種類により行われる。好ましい一般的機器の配列では、各種の生物学的変数を含む情報源、変換器、マルチプレクサー、送信装置、送信経路、送信媒体を含む。好ましくはデータはコード化され変調信号として送信される。
【０１４９】
本発明の機器は、好ましくはコード化され、変調された信号を受けとる受信装置、増幅器、ローパスフィルタ、マルチプレクサー復調器、データ処理装置、表示装置、記録機器等を含み、好ましくは情報受信装置、CPU、モデム、電話回線等を含む。またコンピュータシステムに基づいた病院に公衆電話ネットワーク上でデータを、自動送信する自動電話モデムを搭載するマイクロプロセッサユニットも使うことができる。システムは、デジタルコード化された情報あるいはアナログデータに対応できることも理解される。
【０１５０】
ラジオ波リンクが使われる時には、接触装置はラジオ波送信装置を収容し、近くに位置する受信機にバイオ信号を送信する。マイクロコンピュータシステムにより信号は処理され、保存するためデジタル化され分析される。本発明の機器が、ラジオ波リンクを使ってデータを送信する場合は、周波数搬送波は以下の様々な方法で副搬送波によって変調される：振幅変調（AM）、周波数変調（FM）、コード変調（CM）。副搬送波は、AM、FM、パルス振幅変調（PAM）、パルス同期変調（PDM）、パルス位置変調（PPM）、パルス符号変調（PCM）、デルタ変調（DM）等を含む各種の方法で変調される。
【０１５１】
ICL構造及び変換器/送信装置のハウジングは、好ましくはラジオ波が透過できる素材であり、電子部品は液体と塩の不透過性素材で被覆され、全体が生体に適合する素材に入れられることが理解される。電子部品、センサ、バッテリ（能動システムの場合）が、接触装置に収容され、液体の浸透を防ぐよう液密される。化学物質、pH等を感知するためにセンサや適切な電極が、涙液又は目の表面で直接的に接触するだろうことが理解される。必要とされる適用にに応じて前記センサ、電極等は、適当な透過性膜で覆われることも理解される。電気回路と電子部品は、体液の透過性をもたない蜜蝋やパラフィン等のワックスに入れられる。また他の素材が湿度の障壁として使われることも理解される。また最少周波数減少、絶縁性、バイオ互換性がある限り様々な方法と素材が使われることもまた理解される。通常のコンタクトレンズで使用される素材のハイドロゲル、シリコン、柔軟アクリル、シラスティック(sylastic)等の生体適合性材料により構成要素をいれられる。
【０１５２】
送信機、センサ、及び他の構成要素は、接着、熱接合等既知の接合技術を使って装着及び/又は取り付けられる。インテリジェントコンタクトレンズは、単に既に組み立てられたシステムを接触装置に追加して構成要素の数を適合させることに関して、組み立てにモジュール式構造を使うこともできる。
【０１５３】
データの送信は、好ましくはラジオ波リンクを使って遂行することが望ましいが、他の方法も利用できる。ICLにより用いられるエネルギー形の選択は、送信媒体と距離、伝達経路要件、送信機器のサイズ等に依存する。有線により接触装置からのデータ送信ができるが、固着した有線は不完全な自由の不利があることが理解される。しかしながら、機械的電気的に接触装置の接続の減少と同様に適用が必要とされる場合、電子機器、増幅器等へ外部的に置かれるための有線によるセンサの接続は、接触装置により大きいセンサの収容を可能にする。有線によるデータ送信は、接触装置にセンサと電子部品搭載でスペースに問題がある場合は重要な選択肢である。接触装置から水中を通過して送信する場合は、好ましくは音波を使い、受信装置は好ましくは水中聴音クリスタル発信機を従来の可聴周波数FM解読器で用いられる。
【０１５４】
接触装置からのデータ送信は無線発信の代用として光エネルギーによって遂行できることも理解される。すべての光方式、例えば可視光、赤外線、紫外線等がデータの送信の搬送波として使用できるが、好ましくは送信システムの手段には搬送波として赤外線光を使いデータ送信する。接触装置にはLEDが設置され、信号により変調されているLEDから放射される光によって、離れて置かれた受信装置に変調された信号が送信される。この実施例では、受信装置ユニット内の接触装置は以下の構成要素、赤外線光照射器（950 nm）、赤外線検出器、解読器、表示装置、CPUを含む。送信の前に目又は涙液で見つけられた生理学上の変数が、パルス間隔変調、周波数変調等で多重伝送、符号化される。赤外線送信機は短いパルスを放射し、離れて置かれた赤外検出器の光ダイオードにより感知され、その後解読され、処理され、記録される。LEDから送信された光は、光学式受信装置で受信され、電気信号に変換され、バイオ信号が再生される。赤外線光は反射性が高く、可視光線が反射しない表面でも反射し、生理学上の変数や位置・動作測定において使うことができる。この実施例では、特にラジオ波送信の帯域幅に制限がある時に有益である。さらに、光がまぶたの外皮を通して伝えられるので、この実施例では、閉じられた目でも使用できる。
【０１５５】
また接触装置からのデータ送信は、水中で音波や超音波が電波より減衰しないので、水中送信の好ましい方法であると理解される。情報は、遠隔の受信装置に送信される音波と変調された音信号を用いて、送信される。生体組織では超音波エネルギーを比較的多く吸収するが、目は閉じられている時でも、かなり薄い介在組織なので超音波エネルギーはそれほど限定されない。しかしながら、音波は実施例としては好ましいものではない。その理由として、音源から受信装置までの通路が各種に及び、複数反射もあり、最終的な信号が変更される可能性がある。さらに、音波の相対速度が遅く、電磁放射線に比べて生物学変数の急速な変化を送信することが難しい。pH値や温度を送信するために、接触装置に超音波ラジオ波ゾンデを設置することは容易である。当事者の近くで超音波ブースター送信機がある場合、又は当事者が運搬している場合は高出力で信号を送ることができる。磁気羅針盤センサを持つ音響タグは、音響遠隔計器で伝えられた情報を領域スキャン水中音波探知機に送信できる。
【０１５６】
好ましい実施例は、接触装置に装着された電極、FM送信機、電源から成る。ステンレス製の微細ケーブルが、電子部品、変換器、バッテリー電源を接続するのに用いられる。各種増幅器、FM送信機（コルピッツ発振器、水晶発振器、さらに好ましくは高密度回路によるカスタム集積回路手法を利用するその他の発振器）等がこの発明機器に使われる。
【０１５７】
数種類の変数が、接触装置に収容された数種類送信機を用いる数種類の周波数を使って同時に送信される。代わりとしては、１台の送信機（３チャンネル送信機）は受信機に結合した電圧を送信することができる。それに伴う信号は続いてデコードされ、３つの部分に分離され、フィルタを通じ、3種類のオリジナルな電圧として再生される（ブドウ糖レベル、圧力、温度等のような種々の変数）。すべての信号処理を単一の集積回路に含んでいる複数チャンネルシステムでは、相互接続が最小化でき、ブドウ糖レベル、温度、生体電気、圧力の送信のような複数信号の同時送信が必要な場合に好ましくは本発明の機器に装着されることができる。単一チッププロセッサは、ロジックチップと結合でき、複数チャンネルシステムもまた形成し、本発明の機器が変換器の作動と同様に、数種類のパラメータ測定することを可能とする。
【０１５８】
本発明の機器においては各種の受動的、能動的、誘導的電源が使われることが理解される。電源は、マイクロバッテリー、誘導性パワーリンク、生物資源からのエネルギー、原子力電池、マイクロパワーユニット、エネルギー源としてブドウ糖と酸素による燃料電池等が使用できる。電源の選択は送信される生物学的、生物物理学的要因から決められる。
【０１５９】
従来のFM受信機に接続された枠型アンテナのような各種の信号受信装置が使用される。受信装置から、信号が増幅されてデコードされ、処理される。カスタム集積回路は、温度、圧力、流れ、寸法、バイオ電気活動、化学物質の濃度等送信されたパラメータを評価するために必要な信号処理を提供する。マイクロ変換器、信号処理電子部品、送信機、電源は接触装置に組み込まれる。
【０１６０】
システムの電力は、接触装置に含まれるマイクロ電力制御スイッチによって作動する電力電池から供給でき、あるいはラジオ波方式、磁気方式等により遠距離からの作動が可能である。誘導式ラジオ波動力遠隔測定器では、エネルギーを移動させる同じコイルシステムが、データ信号の送信に使われ、本発明の機器においても使用可能である。システムのサイズは、主にバッテリーと送信器のサイズと関連している。従来の遠隔測定器の大きさは、容量のほとんどがバッテリーにより占められるためバッテリのサイズに比例している。送信機のサイズは操作周波数と関連している。高い周波数の回路よりも周波数が低い回路ほど大きな部品が必要となる。高い周波数の放射線では低い周波数よりも生体組織で減衰する割合が大きい。従って、身体の中に移植される各種機器では、低い周波数の装置が必要で、信号の減衰を少なくするために大きな部品が必要となる。本発明の機器は、目の表面に置かれるので信号の減衰は起こらず、高い周波数で小型の機器が使用できる。さらに、超小型バッテリーも使える。なぜなら、接触装置は容易に取り外しが可能で、容易に交換ができるためである。従来のラジオ波遠隔測定器方式の体内移植可能な装置ではバッテリーと電源装置が大部分を占めていたが、非常に容量が減少されることができる。それは本発明の装置は目の外面に置かれて、容易なアクセスと取り外しができ、超小型バッテリーは必要な時にいつでも交換可能であるからである。
【０１６１】
各種のシステムの組み立て方が利用できるが、最も密集した組み立ては、カスタム集積回路によるハイブリッド・アセンブリが好ましい、これにより適用に必要とされる信号の処理が現実化される。そのような回路の典型的な解像度は、数ミクロンのオーダーで、接触装置に容易に装着できる。各種のパラメータが1つの集積回路によって測定可能で、それは信号を好ましくは送信バンド幅に転換する。さらに、各種の付加的な電子部品及び相補形金属酸化物半導体（CMOS）チップが、本発明の機器に装着可能で、さらなる信号の処理と送信に使われる。
【０１６２】
マイクロパワー集積回路は、各種の送信方式に利用でき、ラジオ波リンク、超音波リンク等を含むインテリジェントコンタクトレンズに装着される。他の様々な集積回路は、体内移植された電子機器の外部からの制御のための電源スイッチ、温度及び圧力を測定する単一プロセッサとして接触装置に設置できる。感圧変換器には信号処理の集積回路をもつ静電容量型感圧変換器があるが、同じシリコン構造に組み入れられて、接触装置に装着できる。超小型集積回路増幅器及び受信機と同様に半導体技術の進化及び符号化方式の高度化が期待され、それらは接触装置に収容できる。遠隔測定法における信号の受信及び送信のために各種の送信機、受信機、アンテナが本発明の機器に用いられ、接触装置に収容及び/又は距離をとって置かれ、信号の受信、処理、分析を行う。
【０１６３】
目の前表面に存在し結膜と角膜を覆っている流体は、涙液層又は涙液と呼ばれる。涙液層のほぼ１００％は涙腺により作られ、２μｌ/分の割合で分泌される。涙液の量は約１０μｍである。角膜を覆っている涙液の層は、厚さ約8から１０μｍであり、結膜を覆ってている涙液は、厚さ１５μｍである。角膜前部にある涙液層は３つの層から成っている。約0.1μｍの厚さの薄い脂質層は空気と涙の接触部からなり、0.03μｍの厚さがあるムチン層は角膜上皮と直接接触している。最後に残ったのが脂質とムチン層の間にある厚い水層である。水層は第１に、涙腺の分泌物から由来しており、その化学成分は希釈血液と非常に似ており、たんぱく質が少ないこと及びわずかに浸透圧が高いことだけが異なる。涙液の流れは、上耳側四分円にある涙腺から分泌・流入するとともに、下内側四分円にある涙点を通して継続的に流れ出る。そのことは、ブドウ糖レベル評価のための好ましい実施例の対象である化学量論的反応の一つに対して基質の継続的な供給を与えることにより、理想的な状況を提供する継続的な涙液の流れを生成する。涙液の主要構成要素は水層で、アミノ酸、たんぱく質、酵素、DNA、脂質、コレステロール、糖タンパク質、免疫グロブリン、ビタミン、ミネラル、ホルモンと同様にナトリウム、カリウム、塩化物、重炭酸塩、カルシウム、マグネシウムのような電解質を含んでいる血液の限外濾過を行う。さらに、水層は、酸素と二酸化炭素のようなガスだけでなくブドウ糖、尿素、カテコールアミン、乳酸塩のような重要な代謝産物も含む。さらに、薬剤、放射性成分等のような血流で見つけられるいかなる外因的物質も、涙液に存在する。血液中に存在するどのよう成分でも、潜在的非侵襲的に、データが送信され遠隔にあるステーションで処理される本発明の機器により評価できる。
【０１６４】
本発明の好ましい実施例によれば、ブドウ糖レベルの非侵襲性の分析を説明する。
【０１６５】
ブドウ糖の検出：
涙液中及び/又は目の表面上の血液成分及び化学物質の測定を行う機器及び方法は、電流を供給する酵素反応と結合する電極に基づいている。それは、距離を置いた受信装置にラジオ波送信し、継続的に涙液中あるいは目の表面の物質の濃度のデータを与える。このICLシステムは、好ましくは接触装置で試薬や機械的/動作部分を全く必要としない拡散制限センサ方式に基づく。ICLを用いるブドウ糖検出器の好ましい方法と機器は、ブドウ糖酸化酵素を用いる。その酵素は、接触装置に装着された電気化学的センサに結びつけられているブドウ糖と酸素の反応を触媒する。センサは、接触装置の膜で覆われた触媒金属電極でのブドウ糖の直接電気化学反応と同様に、反応の生成物で、内因的な共反応剤あるいは、フェロセン-ブドウ糖センサのような結合電子担体分子のどちらかに感知する。
【０１６６】
ブドウ糖と酸素は、涙腺から出されるか又は目の表面の血管から拡散した涙液中に存在し、接触装置に拡散し、接触装置に装着されたブドウ糖酸化酵素の固定層に達する。ブドウ糖と酸素のような基質は酵素により消費されるので、酵素電極を連続的に運用するためには、電極に継続して基質を供給する必要がある。ICLは、酵素電極を使うための理想的な装置で、その理由は涙液が目の表面に継続的に流れ、化学量論的反応の基質を提供するための最適な環境を作成しているからである。ICLが非侵襲性のシステムであることは、身体に移植されるいかなるセンサにもあるセンサ寿命という重大問題を解決できる。好ましい実施例では、電流滴定ブドウ糖バイオセンサが当てはまり、それは酸化酵素の存在下ブドウ糖のバイオ触媒作用で酸化されることに基づく。これは2つの段階があり、フラビンアデニンジヌクレオチド（FAD）の補助因子がFADH₂に減少されるブドウ糖酸化酵素によるブドウ糖の酵素酸化、酵素補助因子の酸化に続いて、酸素分子の過酸化水素の形成を行う。
【０１６７】
ブドウ糖+Ｏ₂+Ｈ₂Ｏ―→（ブドウ糖酸化酵素）―→グルコン酸+Ｈ₂Ｏ₂
Ｈ₂Ｏ₂ → 1/2Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏ
カタラーゼ酵素によって、全体の反応は：ブドウ糖＋1/2Ｏ₂ → グルコン酸：と表せる。
【０１６８】
ブドウ糖濃度は、過酸化水素（反応生成物）酸化による陽極電流の増加の電気化学的検出、あるいは酸素（副反応）還元による陰極電流の減少を検出することのどちらかにより、測定できる。ICブドウ糖検出システムは、好ましくは酵素電極を涙液及び/又は目の表面と接触させ、接触装置に装着されたブドウ糖酸化酵素の層におけるブドウ糖及び酸素の化学定量的反応変換により生成された過酸化水素の酸化電流の測定を可能にする。ICLブドウ糖センサは好ましくは電気化学的性格をもち、涙液のブドウ糖濃度により発生する直流を生み出す固定されたブドウ糖酸化酵素により変換される過酸化水素電極に基づく。
【０１６９】
接触装置のブドウ糖酵素電極は、ブドウ糖と酸素両方の濃度変化に応じるが、その両方ともに固定化ブドウ糖酸化酵素の基質である。接触装置のセンサは、異なった設定の操作によりのみブドウ糖に感応することもできると理解される。接触装置に組み込まれた酵素電極は涙液や目の表面と接触して置かれ、そしてブドウ糖の化学定量変換により電極に発生した電流は、続いて音声信号に変換されて、遠隔にある受信装置に送られる。その電流はファクターで校正することによってブドウ糖濃度と比例する。
【０１７０】
信号はすでに説明したように各種送信システムを使って送られるが、外部に置かれた受信装置が可聴周波数信号を電圧に復調して、ブドウ糖濃度を電圧から計算し、続いてLED表示装置に表示する。さらなる信号の処理と分析のためコンピュータと受信機の接続にはインタフェースカードが使用される。ブドウ糖酸化酵素によるブドウ糖の酸化の間、電気化学的に酸化可能な分子あるいは過酸化水素のような生成する他の酸化可能な種類は、電極によって電流として電流滴定で検出できる。好ましい実施例としては、３本の電極を使い、主電極（陽極）、予備電極（陰極）それに電流滴定検出器と接続された参照電極から成っている。ブドウ糖センサは２つの電極だけで作動する、ということを言及しておくべきである。主電極と予備電極の間に適切な電圧差があれば、過酸化水素は、主電極の表面で酸化され、測定可能な電流を発生させる。センサから発生した電流の強度は、過酸化水素の濃度に比例し、過酸化水素は涙液層と目の表面のブドウ糖濃度に比例する。
【０１７１】
電極には、銀/塩化銀陰極の様な各種の素材を用いることができる。陽極は、好ましくはブドウ糖酸化酵素に覆われたプラチナ線としてつくられる、あるいは好ましくは固定ブドウ糖酸化酵素膜により覆われる。本発明の機器においては、電流滴定酵素電極を使うセンサのために様々な相対的配列が可能であり用いられる。その電極は酸化可能な種類の検出を含む。各種の電極と配列が接触装置で使え、これは安定した作業電位、及び涙液と目の表面にある血液成分濃度に比例する出力電流をつくることが可能である。酸化酵素種の電流滴定検出のための各種の電極配列が本発明の機器を用いて果たされることが理解される。溶液を電極の表面に適用して、送信を強化することも理解される。
【０１７２】
他の方法ではフェロシン等の有機媒質を使い、ブドウ糖酸化酵素から基準電極へ電子を移動し、続いて発生した電流が利用される。また、針状ブドウ糖センサは、結膜と直接接触して置かれる、あるいは涙液のブドウ糖の測定のため接触装置に入れられることが理解される。生物学的変数を電圧信号に変換できるいかなるセンサでも、接触装置に用いられ、生物学的変数測定のため目の表面に置かれることが理解される。ブドウ糖酸化酵素による触媒反応において生成された過酸化水素を測定するいかなる電極配列も、ブドウ糖レベル測定で接触装置に用いられることができることが理解される。本発明の装置においては以下の酸素基酵素電極ブドウ糖センサを使用できることが理解される。それは、触媒酵素による酵素反応によって消費されなかった酸素は、酸素センサによって電気化学的に減少させられ、センサはブドウ糖変調酸素依存電流を起すという原理に基づいている。この電流は酵素を使わなかった場合同様な酸素センサからの電流と比較される。
【０１７３】
例えば微細な外傷を作成して、生態組織及び毛細管壁からブドウ糖拡散を増大させることにより、電極へのブドウ糖アクセスを最適化するようにセンサが置かれ、好ましくはセンサは目の循環系部分に置かれることが理解される。目を閉じた場合、ブドウ糖と酸素の約2/3が毛細血管から拡散する。従って、瞬きの間に瞼の結膜に対してセンサを置くことは、接触装置のバイオセンサへの基質の配送を増大でき、有益な量の基質が接触装置バイオセンサ膜を通って放散することを可能にする。
【０１７４】
ICLがブドウ糖を測定するのに用いられる目の表面のいくつかの場所がある。例えば、主要涙腺からでる血液の限外濾過である角膜の表面にある涙液層；まぶたの端の涙貯蔵所である涙半月板；分泌源で涙の直接の測定を可能にする上部側頭結膜円蓋；角膜と強膜の間の血管が新生した角膜輪部；好ましくは血管が新生した結膜等である。接触装置は、涙液を取得する最も効率的な方法を使い、上皮への微細な障害を作成し、続いて前記上皮の血液保護機能を失わせ、生体組織の涙液拡散を増加させる。更に、接触装置のわずかにでこぼこのある表面を意図的につくり出すことによって起こる機械的な刺激が、基質の流れを増大させるために用いられることができる。さらに、涙液の濾出を増大させるために加熱要素がセンサにつけられ設置されることも理解される。
【０１７５】
非侵襲性の血液分析に利用される試料は、好ましくは、接触装置によりつけられた結膜への微細な外傷から取得される。装置は、結膜と接触してその表面で微細な突起を持ち、血しょう成分の拡散率を増加させ、毛細管壁を通して測定センサに達する。さらに、本発明の機器は、加熱要素として表面電極を使い、温度の上昇を通じて、結膜血管の血管透過性の増加を促進できる。さらに、センサは、涙液層の出口部分近くに置かれて、涙液を発生場所近くで収集することもできる。さらにセンサを目の表面で涙液の最大量を持つ結膜涙半月板と接触させて下方に置くこともできる。代わりに、センサを実質的に目の血管が張り巡らされた表面であるリンバルエリアと接触して置くこともできる。眼球表面の無傷の状態を微細に破壊するいかなる方法、あるいは生体組織液及び血しょうを結果として濾出をさせるいかなる方法も、本発明で利用することができる。また代用としてセンサを上下円蓋部結膜の血管が結膜に対して配列することもできる。
【０１７６】
また、センサはブドウ糖及びほかの化学成分を測定するために目の表面のいかなる位置にでも置くことができると理解される。コンタクトレンズの従来の丸形以外に、接触装置の形は、平らな矩形の配列、リング状、又は半月状も含み、これはまぶたの結膜又は円蓋部結膜下に配列を必要とする適用に用いられる。
【０１７７】
へこんだ場所は、電極の上に置かれた酵素活性膜をもつ電極や電子機器の配列のために接触装置につくられた。異なる化学種類に異なる浸透性をもつ様々な膜は、電極及び酵素活性膜に適合される。膜の透過性の異なる膜を用いることで、種々の化学物質を選択して評価でき、汚染物質が電極に達することを防止できる。従って、接触装置に適当な電極を備え、異なる透過性を持つ膜を装着することにより、いくつかの電気的に活性化された化合物を同時に評価できる。
【０１７８】
また異なる化合物に優先的な透過性を持つ多層膜が使われることも理解される。接触装置は、超小型電極をケースに入れ、生体保護膜を形成する。それは例えば電極が酵素活性膜によって覆われているようにされる。酵素活性膜は生物学的適合性であり、検体に透過性であるポリウレタンのような接触装置膜により覆われる。電極と酵素膜の間の膜は、干渉物質を塞ぐために使用でき、過酸化物イオンの輸送を変更しない。膜の透過性によって、酵素反応のために必要な化合物の濃度を最適化し、妨害要素から保護する。
【０１７９】
接触装置に設置したセンサに対する基質の拡散は、好ましくは電極表面の平面に垂直であることが理解される。代わりに、接触装置の膜と表面は、基質の選択的非垂直な拡散を可能にするように作ることもできることが理解される。負に電化されたフッ化イオノマー・ナフィオン膜のような膜は、アスコルビン酸塩、尿酸塩とアセトアミノフィンのような電気活性の化合物の干渉を減らすために使えることが理解される。また、開発中の新ポリマーやコーティング剤は電気活性化合物を優先的に選択でき、電極や酵素の劣化を防止できるが、これも本発明の機器で利用できることが理解される。
【０１８０】
ラジオ波送信器と結び付けられたセンサと膜は、接触装置のどのような場所にも置けるが、個々のセンサがその信号を受信装置に送る、全体の配列で主要位置に置いても良い。例えば４つの生物学的変数が同時に検出されるなら、４つのセンサ信号A、B、C、Dは同時に1つ以上の受信装置に送られている。涙液を利用して非侵襲性に血液成分を測定し、遠隔ステーションに信号送るいかなる装置でも、本発明の機器に用いられる。好ましくは小型接触装置であるが、いかなるサイズあるいは形状の接触装置であっても目の表面でデータを取得するのに用いられることができる。
【０１８１】
インスリンポンプは、ICLシステムで検出されたブドウ糖レベルにより活性化される。そして、人工膵臓としてブドウ糖レベルを正常化するのに必要とされるインスリンを自動的に注入する。ブドウ糖が低いあるいは高い値を示すとき、警報回路がポンプと結び付けられ、活性化されるることができ、そうして患者に警報を与える。本発明の機器を用いて同じ方法で他の薬剤、ホルモン、化学物質も同様に検出でき、信号が伝えられる。
【０１８２】
共振回路を伴っている受動的送信器も接触装置に設置でき、リアクタンスの変化によりその周波数が変わる。リアクタンスの大きさはブドウ糖センサにより生成された電圧に応じて変化する。受動的送信装置からの信号は距離が離れるほど減衰が激しいので、アンテナと受信装置は普通のめがねのフレームのように接触装置の近くに置くべきである。
【０１８３】
以前に説明されたように、適当なセンサ及び接触装置に収容されたバッテリーにより活性化される送信器は、ブドウ糖レベルを検出するために使われることが理解される。また、振動水晶発振子はコイルと接続され、音波と電波を送ることもできる。そして振動水晶発振子は接触装置に設置され、涙液の化学化合物の濃度と関連するデータ信号を送信することが理解される。
【０１８４】
ポーラログラフにかけられた白金陰極と銀陽極から成っている酸素電極は、２変数のラジオ波送信ができるブドウ糖センサと共に用いられる。ブドウ糖レベルの間接的方法として酸素消費量を測定するセンサは本発明の機器に用いられることができることが理解される。膜酵素に送られる酸素量を増大させるためこのような膜が利用できる。それは、すべてのブドウ糖酸化酵素システムは酸素を必要とし、潜在的に制限酸素になるためである。この膜はアセタミオフィンのような電気活性化種、あるいはブドウ糖酸化酵素膜により生成される過酸化水素のレベルを変える物質に不浸透性に作られる。
【０１８５】
本発明の装置において、ポーラログラフクラーク型酸素検出電極が使われることが理解される。この電極は銀-銀塩化物陽極内の白金陰極から成っており、信号が遠隔ステーションで遠隔計測される。また直流電気の配列等を用いる他のガスセンサが本発明の機器に用いられることも理解される。酸素センサは、好ましくはまぶたの結膜にとどめるように置かれる。電極膜の向こう側へ拡散している酸素は陰極で減らされる。陰極は電流を作り出し、電流は可聴周波数信号に変換されて、遠隔ステーションに送られる。結膜にセンサを配列することは、脳と同じ動脈循環により血管のあるエリアと密接に接触することを可能とする。脳は動脈の酸素と相関し、周辺組織酸素の情報を提供できる。この実施例により、動脈の酸素と脳の血液フローの間の良好な相互関係が、内部の頚動脈組織基盤を監視することで可能となり、その結果、頭蓋内酸素の状態が反映される。
【０１８６】
この実施例では、減少酸素の場所を正確に検出する必要がある頚動脈内膜切除手術のような外科手術で有用である。この同じ実施例は、与えられた酸素のレベルの密な観察を必要とする早熟児の網膜症に有用であり、乳幼児にまだ適当な酸素量を与えていない場合に失明の可能性を伴う高酸素症を避ける必要がある。同様に、この実施例は各種の心臓手術や脳手術に有用である。
【０１８７】
他の実施例では、涙液に分泌されたコレステロールは、血しょうコレステロールと相関関係があり、さらなる実施例はブドウ糖の測定により記述されたように類似のシステムを用いる。しかしながら、このICLは、発明者によって設計されたように、固定コレステロールエステラーゼ膜を含むが、このコレステロールエステルはフリーコレステロールと脂肪酸に分割される。このフリーコレステロールはフリーコレステロール及び酸素両方に選択的透過させる膜を通過し、固定コレステロール酸化酵素から成る２番目の膜に達する。酸素の存在により、フリーコレステロールはコレステロール酸化酵素によってコレステノンと過酸化水素に変えられる。過酸化水素は主電極の表面で酸化し測定可能な電流を発生する。信号は好ましくは可聴周波数信号に変換されて、遠隔受信装置に送られる。電流はファクタで校正することによりコレステロール濃度と比例している。この方法と上記の機器説明は、以下の化学反応あるいは以下の化学反応の一部で説明される。
コレステロールエステル→（コレステロールエステラーゼ）→フリーコレステロール＋脂肪酸
フリーコレステロール＋Ｏ₂→（コレステロール酸化酵素）→ コレステノン＋Ｈ₂Ｏ₂
さらに実施例としては、接触装置に収容され、目の涙液と表面からpH及び他の化学物質を検出することに用いられるアンチモン電極を利用する。またpH−内部ラジオゾンデのようなpH等を測定できるトランジスタ回路を持つガラス電極が用いられ、接触装置に設置されて、涙液や目の表面での測定に用いられ、信号は好ましくは遠隔ステーションにラジオ波で送られる。
【０１８８】
別の実施例において、pH感知電極と共に膜に固定された触媒抗体は、各種の抗原を識別できる。触媒抗体と相互作用する抗原は、酢酸の形成を促進し、続いてpHと電流が変化する。電流はファクタによって校正することにより抗原の濃度と比例する。さらなる実施例としては、固定電気触媒活性酵素と結合された電極は、基質（生物学的にどのように変わる物であっても）の存在している場合に、電気触媒作用を促進させる。その結果、電流は前記基質に比例する。本発明の機器において、各種の酵素及び非酵素の検出システムが使われることが理解される。
【０１８９】
いかなる電気化学センサ、熱電気センサ、音響センサ、圧電気センサ、光学式センサ等でも接触装置に設置可能で、目の表面に置かれ、目で見つけられる血液成分や物理的パラメータの検出と測定のため利用でき、それに伴う信号は好ましくは遠隔ステーションに送られることが理解される。電流滴定、電位差滴定、重量測定、インピードメトリック、システム等を用いる電気化学センサは、目で見つけられる血液成分や物理的パラメータの検出と測定のために本発明の機器で用いられ、それに伴う信号は好ましくは遠隔ステーションに送られる。
【０１９０】
いくつかのより好ましい方法がすでに説明されたが、しかしながら、いかなる小型ラジオ波送信器でも用いられ接触装置に装着できる。そしてラジオ波送信器を変調し信号を近くのラジオ波受信機に送ることができる、いかなる超小型センサでも用いられることができる。超音波装置、あるいは赤外線及びレーザー照射器等を変調することができる他の小型装置は、接触装置に設置されて、信号検出のために使うことができ、遠隔ステーションへ送信できる。本発明の機器において、目からの情報を、遠隔の受信装置に送るため及び得るための各種の方法及び技術と装置を使うことができる。
【０１９１】
本発明の目的は、血液成分の非侵襲性の測定及び評価についての方法及び機器を提供するものである。
【０１９２】
また、本発明の目的としては、インテリジェントコンタクトレンズシステムを提供するものであり、それは電磁波、電波、赤外線等の信号を受信、送信、処理することができ、好ましくは信号は接触装置に設置されたトランセンサとバイオセンサによって、遠隔ステーションに送られ、処理と分析が行われる。
【０１９３】
さらに、本発明の目的としては、光学式照射器とセンサを使って、目に生じる物理的変化を検出するものである。
【０１９４】
さらに、本発明の目的としては、斬新な薬剤投与システムを目及び身体の病気の治療に提供するものである。
【０１９５】
上記の目的と他の目的、利点は、以下の記述や付帯図面を参照することによってさらに明白になる。
【０１９６】
本発明による診断及び非侵襲性の血液分析のような身体機能の評価のための好ましい方法は、高度に血管のはりめぐらされた結膜にインテリジェントコンタクトレンズを据えることを含む。本発明によって、目の表面及び周囲の組織、その中でも特別に結膜は、病気の特徴の研究、非侵襲性の血液分析及び健康状態評価のための理想的な場所であることが発見された。このエリアは、表面に位置された穿孔のある血管の存在を含み、そのような診断学及び評価に必要とされた要件をすべて与える。これは、自然な状態の血管を邪魔されることなく直接見ること可能にする身体中のただ一つのエリアである。本発明では、目と結膜の正常な生理機能を用いて、流体及び細胞評価及び診断が自然に行われることを可能にする。
【０１９７】
結膜中の穿孔のある血管は表面的に位置され、血しょうを漏出する。穿孔のある血管は、血管壁を通って流体が自由に流れるようにその血管壁に細孔及び/又は開口を持つ。
【０１９８】
発明の原理によれば、目と結膜の表面及び組織周辺は、非侵襲性の分析及び他の流体及び細胞の診断、非侵襲性血液分析及び身体機能の評価の好ましい方法に、身体の中で理想的な場所である。結膜は、まぶたの皮膚の接合点で及び角膜との接合点で、縁の端部及び眼瞼及び目の前部を覆っている非常に薄い連続的な膜である。結膜は、眼球結膜として目の白目を覆い、眼瞼結膜として眼瞼の内側を覆う薄い透明な膜である。結膜は、広大な血管網状組織を持っており、上強膜上の二つ目の血管網状組織の上を覆っている。上強膜の網状組織は結膜の管網状組織ほど多くはない。
【０１９９】
結膜の上皮は、細胞の3層以下のみから構成された重層円柱上皮である。また、中央の層(多角形の細胞)はほとんどの眼瞼結膜において存在しない。発明者による、生理学の研究、解剖の研究及び生体外の研究は、結膜中の血管が細孔を持つことを意味する、穿孔があり、目の表面に血しょうを漏出することを実証した。また、装置が結膜に接して据えられる場合、この血しょうを評価することができることを実証した。装置が円蓋部結膜に据えられない場合は部分的に、あるいは検出装置が眼瞼の下の結膜のポケット(上下円蓋部結膜)に据えられる場合は全般的に、眼瞼のどんな部分でも検出装置を保持することができる。
【０２００】
身体を覆う他の組織と異なり、結膜は、表面的に位置され、容易に手が届く広大な血管の網状組織を持っている。これは、下の眼瞼を引き下ろし、実際の血管のある赤い組織を視覚化して見ることができる。それらの血管及び薄い膜は眼瞼によって保護される。また、眼瞼結膜は眼瞼の後ろに通常は隠される。血管は表面のすぐ近くにある。また、組織中の赤色は表面的な血管の広大な網状組織の存在による。身体のこのエリアは、邪魔されずに血管の直接見ることができる。血管が薄い壁を持っており、表面的に位置されるという事実の他に、それらの血管は非常に重要で特有の機能（目の表面への血しょうの連続的な漏出を備えた穿孔）を持つ。血しょうは、連続的に結膜の血管から漏出する。また、それらが表面的に位置されるので、目の表面に達するために、数マイクロメータだけはこの流体により移動しなくてはならない。その後、流体は組織表面に付着する本発明のインテリジェントコンタクトレンズの診断システムによって獲得される。
【０２０１】
そのような表面的で穿孔のある血管の存在の他に、結膜は、皮膚とは反対に、信号の獲得をはるかに容易なプロセスにするケラチンのない薄い上皮を持つ。さらに、結膜は、物質浸透の率のよい角皮層のような皮膚で見られる著しい脂質層の欠如により電気抵抗をほとんど持たない。
【０２０２】
発明によって開示されるような信号の獲得が、眼瞼及び目の構造物周辺が結膜に付着する検出装置を保持するという自然な出来事を含んでいることに注意することは重要である。結膜へのインテリジェントコンタクトレンズの簡単な付着は、センサと眼瞼への流れのための刺激を生成することができる。すなわち自然なポンプとして筋肉機能は働く。更に、結膜中のケラチンの欠如により、分析のためにインテリジェントコンタクトレンズに自然にあるいは人為的にポンプで送り込まれている上皮、白血球等の非侵襲性の細胞分析及び身体機能の評価に最もふさわしい場所を作る重大な障害が除去される。
【０２０３】
本発明の原理によるコンタクトレンズは、目の薄い結膜の生きている薄い表層の場合、安定で、連続的で、正確に組織に対して位置する理想的な構造を与える。眼瞼は、組織に付着するセンサに身体で自然で表面的な方法のみを与える。その組織は感応装置及び組織の間の完全で連続的で妨げられない自然で生理機能的な接触を生成する他の支援システムの必要なしで、評価される。それは、眼瞼の円蓋部結膜に存在する張力と自然な構造のためである。
【０２０４】
眼瞼によって成形される自然なポケットは、本発明のインテリジェントコンタクトレンズのような感応装置が妨げられないように配列される理想的な場所を供給する。付着及びセンサ配列のために妨げられない場所を供給することの他に、自然な眼瞼ポケットは、ハードウェアが露出されず、あるいは他の人に見えない、より望ましい美容上の外観を可能とする隠れた場所を与える。
【０２０５】
眼瞼は、完全に結膜に覆われており、そのことは、広大な２つの表面(前・後部の表面)が化学薬品、タンパク質及び細胞評価のために信号を得るように、エリアとして用いられることを可能にする。更に、眼瞼もまた、感応装置への流体の自然のポンプとして働く身体中のただ一つの場所であるという事実は非常に重要である。
【０２０６】
眼瞼は、25,000ダインの力をもつ自然なポンプ効果を生成する。眼瞼によって生成された力は、感応装置に対して流体と細胞を動かすために本発明によって用いられている。そして、検知装置に対して細胞の動きと流体の移動を増すための唯一の自然な増強物として働く。ポンプでくみ出すこと及び/又は眼瞼による張力効果は、流体又は細胞がより急速にセンサ表面に届き浸透することを可能にする。
【０２０７】
結膜のポケット中の結膜に対するインテリジェントなコンタクトレンズの存在は、センサへの流体の流れの浸透及び流れを拡大する、生理機能の変化を生成する。レンズは、不規則に作られることができる。そのために薄く緩く整えられた結膜の細胞層に摩擦を生じ、センサへの流体と細胞の流れのさらなる増加を与える。結膜の血管は穿孔があり表面的であるので、流体が自由に血管から表面に流れる。眼瞼に存在する張力及び筋肉活性によってレンズ表面と結膜の間で生成される摩擦及びレンズの存在により、この流量を増強することができる。眼瞼の自然なポンプ作用に関連した流体の自由な流れは、即時あるいは後の処理のためにそのような流体及び細胞を蓄えるために用いられることができるインテリジェントコンタクトレンズの方へ流体を移動させる。
【０２０８】
後の取り扱い方が用いられる場合、部分的あるいは完全なインテリジェントコンタクトレンズはさらなる評価のために目から取り除かれる。様々なイオン化貯蔵エリアは、眼瞼のポンプ作用により連続的に行われる流体の流れをもつインテリジェントなコンタクトレンズに収容することができる。更に、結膜は、信号獲得、評価、処理及び伝達のためにハードウェア、マイクロセンサ、マイクロチップを備えたインテリジェントコンタクトレンズの診断システムを収容するための大きなエリアを与える。各目の中に眼瞼の下に結膜及びその自然なポケットに驚くべき量の場所がある。人間の目の中の結膜のエリアの平均１６平方センチメートルは、必要なレンズハードウェアの収容のために十分なエリアを与えることが可能で、上下の眼瞼の下に２つの自然な大きなポケットを形成することを含む。結膜の表面的な層は生きている組織なので、死細胞である皮膚に反して、様々な物質がレンズの中で用いることができる。その物質は、ヒドロキシエチルメタクリレート及びシリコンのような親水性・疎水性の生物学的適合の材料レンズ表面を組み合わせることにより必要とされる付着を生成する。それらは汚染物質からの分離と付着を生成する物質の貴重なバランスを可能にする。一方で物質は流体の流量を増やすために吸着盤効果を生成さえする。
【０２０９】
インテリジェントコンタクトレンズの典型的なハウジングは、センサ表面のまわりの密着を生成し、汚染物質がセンサに達するのを防ぐシリコーン表面周辺から成ることができる。その後、評価される流体あるいは細胞は、目及びいかなる潜在的な汚染物質の残りの環境からも分離させられておかれる。コンタクトレンズの残りの部分は、目のために生理的なヒドロキシエチルメタクリレートのようなヒドロゲルで作ることができる。現在使用されている、あるいは今後コンタクトレンズのために開発されていた様々なレンズ材料は、ハウジングの材料として用いることができることが理解される。従来のコンタクトレンズあるいは眼内レンズの中で用いられる他の新材料は、本発明のインテリジェントコンタクトレンズの診断システムのハウジングとして用いることができる。さらに、診断のインテリジェントコンタクトレンズが、円蓋部結膜か結膜のポケットに好ましくは据えられるので、角膜に据えられたコンタクトレンズで生じるように、酸素伝達率及び角膜の膨潤に関する問題はない。
【０２１０】
角膜に一般に据えられたコンタクトレンズは、前述のコンタクトレンズを長期間の間着用した場合に、角膜の膨潤に結びつく低酸素症のストレスを引き起こす。結膜は、結膜のポケットに据えられたコンタクトレンズの連続装用させる酸素の内部供給により大いに血管がめぐらされる。それに反して、角膜は血管がなく、その代謝の必要を満たすために酸素の外部供給に要求する。
【０２１１】
さらに、結膜の中にある高い酸素含量は、酸素が基質として用いられる電流測定の検知するシステムにとっては利点である。皮膚の下又は上に置かれた電流測定のシステムを用いるとき、酸素は重要な制限因子を生成する皮膚中により低い濃度で存在する。皮膚に似た、喉頭か胃腸、耳、また、鼻孔のような身体中の粘膜のエリアは、相当の障害及び制限を受ける。
【０２１２】
従って、好ましくは、結膜の上皮のような薄い浸透性の組織層及びまぶたによる連続的な張力効果をもつ血管を通して連続的で自由な流体の流れのあるような、自然な生理的作用の利用によって、発明のシステムは連続的なフィードバックシステムを生成させるような流体の連続的な測定を可能とさせる。記述したインテリジェントコンタクトレンズは、性能を増強する及び/又はシステムの機能を増大するために電気的な力又は外部磁力により動かされる、磁気及び/又は電気的な要素を持つことができる。大きさ及びレンズ設計は機能、心地よさ及び美容性を最適化するために作られる。例えば、下のポケットには4mm未満の長さ及び7mm未満の高さが、上のポケットには10mm未満が用いられてもよい。2.5mm未満、好ましくは1.0mm未満の厚さが用いられる。本発明のインテリジェントコンタクトレンズの診断システムは、流体、化学薬品、タンパク質、分子あるいは細胞分析等に主として用いられるいかなる「ICL」としてここに参照される。
【０２１３】
結膜の上皮は、非常に薄く、手作業でも外科的にも容易に手が届く。結膜の層は眼球に緩く付着しているので、前述の結膜の真下に感知装置を容易に差し入れられる。本発明のインテリジェントインプラントは、結膜の表面にICLを据える必要なしに、血液構成成分の連続的な測定を望む患者に用いられる代替実施例である。外科的な移植は、少量の局所麻酔薬を用いて最も単純な方法で行うことができ、小さな切り口に感知装置を配列する。信号の感知及び伝達のためにそのハードウェアを備えた感知装置は、結膜の真下に、あるいは目の表面に埋め込まれ、穿孔のある結膜の血管から由来する血しょう流体によって連続的に浸される。従来の電源はICLに収容することができるが、目筋肉の筋肉収縮から得られるエネルギーを、生物的源により埋め込まれたICLに供給することができる。眼筋は代謝的に非常に活発で、電気機械的方法によって連続的にエネルギーを生成することができる。この実施例では、眼瞼筋肉及び/又は結膜の真下に位置する特別の眼筋は、ICLに収容されたパワー変換器に接続され、変換器は筋肉仕事量を電気エネルギーに変換し、続いて標準のエネルギー貯蔵媒体に蓄えることができる。
【０２１４】
典型的な電気機械のエネルギー源の他に、埋め込まれ、外部的に据えられたICL両方にふさわしい他の電源には、軽量の薄いプラスチック電池がある。これらの電池は、電極としてフルオロフェニルチオヘンのようなプラスチックの組合せを用いていて、目の組織によりよい形態となるよう可撓性である。
【０２１５】
別の模範になる適切な電源には、ICLで使用するのに適し、厚さ約150μmの、半個体のプラスチックの電解液で構成された、軽量で極めて薄い固体状態リチウム電池がある。患者各個人の状態によって測定が必要な場合はいつでも、筋肉活動により始動されるスイッチでエネルギーを保存するために電源の供給は不活発になる。
【０２１６】
埋め込まれたICLは、連続的なフィードバック・システムを生成する検体を連続的に測定を行う。長期的に埋め込まれたICLは、試薬の交換の必要なしで用いることができる。代替の埋め込まれたICLは、酵素の交換を必要とする酵素システムを用いることができる。そして、それはそのような代替実施例が用いられるとき、埋め込まれたICL全部が除去することができる、又は単にカートリッジが交換できる、又はICLハウジングを通してその適切な適所に酵素物質が挿入される。結膜のエリアが容易に手が届くので、埋め込まれたICLのためのこの操作はすべて、容易に単に一滴の麻酔薬で行うことができる。不透明な皮膚に反して、結膜は透明で、埋め込まれたICLが容易に見える。他の身体各部に反して、もし必要ならば、挿入、除去及び交換両方に実際には無血の方法で、処置が行われることができる。
【０２１７】
以前は、患者から血液を採りだした後、主な実験室分析は血しょうを得るために血液構成成分の分離が必要とされたことに、注目することは重要である。発明の原理によって、結膜と目の場合には、身体自体が、外部的にあるいは内部に(外科的に)据えられたICL検知装置への自由な流れと、測定のために既に分離された血しょうを供給する。さらに身体機能の評価に最適な場所を作るために、結膜のエリアは神経が乏しく、使用者の不快感がない長期間の結膜嚢中のICLの配列が可能になる。結膜中には、わずかに痛み線維があるが圧力線維はない。更に、言及されるように、結膜のエリアに多数の感知装置及び他のハードウェアに据えさせることができるような広大な場所がまぶたの下にはある。
【０２１８】
さらに流体と細胞の測定に完全な場所を供給するために、目の表面とICLセンサの間の完全な付着を生成する眼瞼により、感知装置は適所に保持することができる。血管が表面的に位置されるので、目の表面に達するために、流体は数マイクロメーターのみ移動しなければならない。その後その流体は組織表面と付着しているICLによって獲得される。他の器官は、他の装置あるいは外力の必要なしで、センサを適所におき、自然に付着させる眼瞼の自然なポケットという長所を持たない。ICLハウジングの疎水性と親水性の表面の組み合わせは、安定性を生む。それはICLが結膜の表面の付着のいかなるタイプにおいても留まる必要があるからである。行われている評価によって結膜の表面への更にしっかりした付着又は少ない付着が必要となる。さらに血液構成成分の評価のための完璧な環境を作るために、まばたきのあるいは閉じている間の眼瞼は、センサに血しょう成分を導く補助であるポンプ効果を生成する。
【０２１９】
本発明は血しょうを用いるが、非侵襲性である。更に、指に反して（contrary to the finger）、本発明のシステムによって評価された目の表面は、脳検体レベルの直接の評価を可能とする頚動脈からの直接の支脈によって潤される。脳検体レベルは、患者の代謝の状態の評価に最も重要な価値がある。
【０２２０】
結膜の上皮の細胞は生きていて、そして緩く付着してるため、死んだ皮膚の表面とは反対に、ICLを用いて行なわれる細胞分析を可能にする。ICLは、眼瞼の活動の間に、あるいは機械的なポンプでくみ出す方法あるいは電気的な方法によって表面から自然に細胞を取り出すことができる。次に、生細胞は、ICLの内の、あるいはICLの外側のさらなる評価のために抽出される。適切な細胞膜表面は細胞成分及び流動性の成分を分離するために用いられる。結膜に付着している膜の様々な透過性は、実施する機能あるいは特別のICLの機能によって用いられる。
【０２２１】
本発明は、革新だけでなく、以前では決して可能ではなかった方法での血液評価と診断をさせるコスト効率の良いシステムをももたらす。本発明は、一般に、患者、政府及び社会に信じられないほどの節約をさせる。ICLは使い捨てで、２４時間以上の連続的な測定を行う。そして1つの単一あるいは複合のテストするICL(1つを越える検体が評価されることを意味して)当たりに５ドルから８ドル、使用者にお金がかかる。ICLの中で用いられる物質は安い重合体を含んでいる。試薬及び/又は酵素の膜は非常に少量で用いられ、さらに安価である。また、従来のチップを扱っているように大量生産される時、電子工学、集積回路及びトランスミッターは一般的で、かなり安価となる。
【０２２２】
本発明は、廉価な電流測定のシステムからICLへのシリコンチップ技術と生化学の集積化と使い捨ての極小流体チップまで及ぶ様々な方法を用いて、先行技術よりも驚くことに20倍安いシステムを提供することにより、より良いヘルスケア経費を制御する方法を供給する。ICLは、一つのレンズにつき多数の分析を行うことができる。そして一つ以上のテストが行われれば、ICLのコストはほぼ同じままである。それは新しい試薬が少量用いられ、同様のエレクトロニクスが同じICLの中で用いることができるからである。この場合、2つの試験(1つのレンズ当たり2つの検査、一日につき４回)で、ICLは信じがたいことに100倍安くなる。
【０２２３】
本発明のシステムは、先進国で用いられる技術革新を与えるだけでなく、後進国でコスト効率が良く広くいきわたる方法で利用しやすい人命救助診断と生物学上のデータの監視が可能とするのと同様に、人命救助技術の革新が保健医療費を助け、国家の経済全般を増強させることを可能にする。さらに、この手頃なシステムは、個人の測定だけでなく、睡眠の間も検体の連続的な２４時間の非侵襲性の測定を可能にし、検体レベルに従って精密に適合させた投与を備えた人工臓器の生成を可能にする。
【０２２４】
外部にICLが据えられるのは好ましい方法であるが、連続監視のための外科移植は上述されるような適切な代替実施例である。更に、先端に収容された感知装置を備えた小さなロッドを用いることができることが理解される。その実施例では、患者は眼瞼を引き下ろし、赤い部分を露出した後に結膜にセンサを置き、そして次に、測定用のそれに対する感知装置を適用する。あるいは、まぶた張力によって自然に引き起こされるような微少な亀裂を生成するために、ロッドの先端は、結膜に対して軽くこすられる。次に、感知装置は適用され、センサが測定のために活性化される。流体の化学的増強剤、エレクトロポレーション（electroporation）、その他浸透を増強する方法と同じように、超音波、電流の適用、電気泳動、熱システムに制限はされないが、これらを含む、結膜中の血しょうの浸出を促進するか拡大する他の方法もICLに用いることができることは理解される。
【０２２５】
診断のICLの模範になる実施例は、バイオセンサ方法による検体の連続的な測定を与える。これらのICLバイオセンサは、コンパクトな分析装置であり、物理化学的変換器と結び付けられたバイオセンサ要素を組み合わせる。変換器は、要素あるいは評価されている要素のグループの濃度に比例する個別のあるいは連続的電子信号を生産する。その後、診断のICLは、連続的に、迅速で、正確で、コンパクトで、廉価な方法で有機・無機要素の存在あるいは欠如を測定することができる。電流測定、伝導性測定、インペディメトリック，光学、免疫センサ、圧電性免疫センサ、その他物理化学的バイオセンサ等と同様に、電源と結合する高い電気抵抗増幅器として、他の従来の部分を備えた電位差計を含み、あらかじめ記述された様々なバイオセンサが用いられることができる。
【０２２６】
「GlucoLens」としてここに参照される非侵襲性のブドウ糖測定システムとして電極と生物系システムとの間で電子が交換がされるとき、記述した電流測定のシステムのうちのいくつかは、電流を生成する。電位差計のICLは、イオン選択的な電界効果トランジスター(ISFET)として電極の表面で体積電荷密度の集積を測定する。それは、ナトリウム、カリウム、イオン化されたカルシウム、塩化物、二酸化炭素としてのガス、pH、及び目の中にあるその他同種なものの測定を行う。
【０２２７】
光学的診断のバイオセンサICLは、元素の質量か濃度の変化を光の特徴の変化と関連させる。診断のICLは、免疫生体反応等と同じようにイオン伝導性、エンタルピー、質量の変化のようなバイオセンサの他の方式を利用することができる。
【０２２８】
生化学/化学のシステム及び超小型電子技術の小型化及び集積化は、流体及び細胞評価用のICLに収容される集積化された生化学処理と共に、微視的な分析システムを与える。その後、ICLは、いかなる血液、血しょうあるいは組織成分も評価することができる少量の試薬を用いて、従来の実験室の中で用いられるステップをすべて行なうことができる。ナノテクノロジー、マイクロ及びナノスケール成形、ナノ電子工学、「スマートダスト」等の進歩は、無限に小さな大きさのシステムを生成するであろう。それはICLの中で用いることができ、複数の流体及び細胞評価が1つの単一ICLの中で同時に行われることを可能にする。従って、ICLのために0.5mm未満の厚さとなることもありえる。
【０２２９】
診断のICLの別の模範になる実施例は、他の分析的評価を与える。それは生化学・化学の情報を獲得する微細加工された生化学電気チップを用い、他のシリコンチップの生化学技術及び化学集積回路の微細加工を備えたマイクロシステムを用いる。ICLは、流体及び細胞の取り扱い、及び生化学処理装置のための様々な微視的な方法を収容する。診断のICLは、発明の原理により分析用のICLへ運ばれる要素をもつ目から獲得した流体と細胞の完全分析を与える。
【０２３０】
この実施例では、ICLは、完全な化学的処理システムを生成する化学/生化学のマイクロチップテクノロジー及び微細流体を用いるマイクロチップからなる。電気的衝撃を用いて、ICLが能動的に１／２のICL構造物の異なる部分への小量の流体を導くことができる。そしてさらなる分析のために完全に自動化された方法で信号の検出を行い、好ましくは発明の原理により遠隔ステーションへ無線送信される。
【０２３１】
ICLバイオマイクロチップは、コンピュータ・チップの製造の中で用いられるものに類似しているフォトリトグラフィー、化学的エッチング技術及びシリコンチップテクノロジーを用いて生産することができる。ICLシステムは、チップ基質にエッチングされたマイクロチャンネル（微細流路）を備えたICLの容積に必要とされる小型化をこのようにして達成する。その大きさは、深さにおいて100マイクロメータに達し、好ましくは10マイクロメーターとなり、幅においては1〜500マイクロメータで、好ましくは10〜100マイクロメータとなる。
【０２３２】
マイクロチャンネルは、目から流体と細胞を運び、分析に必要とされた試薬と試料溶液を備えた、貯蔵所及び室を持っている。ICL無線周波数トランシーバーは、無線周波数集積回路を備えた超小形電子システムからなる。それはICLへ取り込まれることができるような小容量を可能にする様々な電源を記述してきた。しかし、ICLのハードウェア及びコストを最小にするために、電磁誘導カップリングを通して外部的に課された超コンデンサーを、重合体マイクロバッテリーあるいは充電式電池の代わりに用いることができる。結膜のエリアには大量の空間があり、記述したように各目の中の2つの大きなポケットを備え、はるかに大きなシステムが用いられることを可能にするが、好ましくは多数の検査が同時に行なわれることを可能にする、最も小型化されたシステムが用いられる。
【０２３３】
模範になるICL実施例は、ポンプ、弁、ビーカー、分離設備及び抽出器のような従来の研究所で見られた要素のすべてへの微視的なスケールに相当する要素を含む。それは実質的には検体のいかなる化学的処理、操作及び検出もCLの中で行なわれることを可能にする。ポンプ、リアクター、電気的な弁、フィルタ、サンプル調製は、好ましくはICLの構造と経路に電気的電荷及び圧電気的電荷を適用させることにより生成することができる。それは必要とされるICL構造のいかなる部分へも流体を導かせることを可能にし、多くの生化学の、細胞に基づいた検定及び核酸の検定の達成と、材料の分析を結合させる。微細流体、電気伝導液体、マイクロキャピラリー電気泳動、エレクトロスプレーテクノロジー、ナノ流体工学、超微粒子及びナノスケール成形における現在及び将来の進歩は、マイクロリッター及びピコリッタースケールで目からのサンプルを用いている、癌マーカー、心臓マーカー、DNA変化、ブドウ糖・レベル、細菌及びウイルス等のような伝染因子の同時に生じる分析と共に、1つの単一ICLの内の様々な分析的なシステムの生成をを与える。
【０２３４】
診断のICLは多数の技術を用いて、分子の分離を行なうことができる。完全な臨床化学、生化学分析、核酸分離、免疫測定及びセルの処理は、チップの適切な集積化を用いることにより、連続的な方法で行うことができる。そしてそれは目からの流体及び細胞の連続的な流れに結合した遠隔伝達に結合及び生化学的処理を伴う。ICLは、化学分析のために目の表面から獲得した血しょう又は流動性の成分の様々な微小流体操作及び分離の種類のための多くの成分を含む。ICLに結膜の表面から感知装置及びシステムまでの流体の連続的な流れがあるので、感知装置及びシステムは、ICLの構造物に含まれていたマイクロチップの中にある微視的な経路を通って少量の流体を移動させる間に連続的な生化学の評価を行なうことができる。
【０２３５】
様々な化学のマイクロチップは、ICLの構造物内に生成された動電学的な力を用いて、経路を通して流体の動作を生成するのに用いることができる。電子工学に関連した制御装置及び電気回路、電源、マイクロワイアは、マイクロチップの部分にわたる電圧の中のある変化を生み出す。マイクロチップは様々な経路における流体の方向及び流出率を制御する。そしてマイクロチップの一部はICLの構造の中に収容され、ICLなしに流体の自動操作及びICL内で完璧な化学的処理システムを行う。好ましくはICL内でのいかなる動部分なしで行われる。しかしながら、マイクロポンプ、マイクロ弁、他のマイクロ電気及び機械系(MEMS)等は、本発明の中で用いることができる。
【０２３６】
ICLは、民間及び軍事の環境の両方での毒物学等と同様に、一連の古典的なスクリーニングの適用、機能細胞に基づいた検定、酵素検定、免疫測定、ブドウ糖のテストを行うような臨床化学、電解液、酵素、タンパク質及び脂質に、広く慣例的に用いることができる、コスト効率の良いシステムを与える。将来の戦場の重大な要素は生物あるいは化学兵器の検出になるであろう。有害な効果のうちのいくつかが即時の徴候を誘発せず、時間が進むまで、重大な損傷を引き起こさないので、敵力による武器の使用を検知する方法の一つは不幸にもすぐ後の病気の検出に依存する。そして非常にしばしば病気が広がった後となる。軍隊は、検知システムを備えたICLを最も一般的な化学薬品/生物兵器に用いることができる。ICLは、回復不可能か、より重大な損傷が生じる前に適切な処置及び予防策が講じられることを可能にする、少量でも、いかなる傷害的な要素も同定する24時間の監視システムをつくり出す。
【０２３７】
トラッキング及び化学的感知を備えたデュアルシステムICLは、化学兵器にさらされている軍隊のいる戦場において重要な実施例になりうる。それは、化学兵器にさらされているとして識別するだけでなくすぐさま位置を決定できる。この模範になる実施例では、ICL位置は、例えば全地球測位システム(GPS)、固定周波数等を用いて位置することができる。GPSは、地上で受信器のポジションを示すために主として軍事作戦の中で用いられるアメリカ国防省によって、1970年代中頃に当初構築された、精巧な人工衛星に基づいた測位システムである。軌道の人工衛星からの位置の球としてのラジオパルスは、地球の表面と交わり、トランシーバーの正確な位置をマークする。ICLトランシーバーは、例えば1つの目の中で位置を測定する。そして、別の目の中の化学感知ICLが化合物を測定する。目に外部的に据えられることに加えて、軍事使用中に、ICL(追跡及び化学検知両方において)は、容易に一時的に外科的に結膜のポケットに差し込むことができる。
【０２３８】
監視システムは、例えば腫瘍マーカー、心臓のマーカー、伝染因子等の存在を検出するとして、民間の環境の中で用いることができる。非常にしばしば、いくつかの重病が生じる前に、身体はマーカーの形態で情報を与える。しかし、不都合にも、それらのマーカーは適切な場面で識別されない。制御できなくなり、全身の損傷を与え広がる前に、ある腫瘍はマーカーと化学物質を放つことが知られている。患者が適切な場面でそれらの血液検査に受ければ、不可逆・広範囲の損傷を引き起こす前に多くの癌を除去することができるかもしれない。
【０２３９】
例えば、ある癌の危険性のある患者は定期的な方式でICLを、癌と関係するマーカーの検出に用いることができる。癌が、身体免疫系による制御からなっているか広がっている場合、マーカーが現われ検出される。
【０２４０】
同じことは心臓発作を含む様々な病気に当てはまる。従って、患者が心臓病の家族病歴を持っていたり、高コレステロール又は高血圧を持っていれば、心臓発作のような致命的となる可能性のある出来事が生じる前に、マーカーの存在を検出するために定期的な方式でICLを、患者は心臓のマーカーに用いる。
【０２４１】
温度感知するICLは、前述のように、後の移植回収あるいは化学療法を受けることのような感染の危険性のある患者の感染検知システムと結び付けることができる。温度感知するICLは、連続的に、温度をモニタしている。そして、温度急騰が生じるとすぐに、それは、伝染因子の存在を検出する細胞感知ICLを活性化する。結膜の表面は、何らかの形で侵襲性及び/又は不快な方法を用いる必要のなしで中心温度が測定できることにより、連続的な温度測定のための理想的な場所である。
【０２４２】
微細と極小加工が発展するにつれて、例えば温度変化の様な物理変化及び様々な検体は、並列システムに導かれる流体と組織試料を1つの単一ICLで評価することができる。それにより、多数の検定及び化学分析が1つの個々のICLの中で行なわれることを可能にする。目及び各々の目の上下の眼瞼ポケットの両方を用いることによって、各患者は多数の試験と監視方法を同時に達成することができる。人命救助情報を与える一方、最後には従来の実験室全体を取って代わる。
【０２４３】
眠っている間に、化学・物理的徴候は、ICLで識別されることができる。それは目の中に適所に存続することができる。身体に親密に接触するだけでなく、化学的及び物理的に、二つの主な必須器官、脳及び心臓との直接の接触する。単一のICL、あるいは物理変化を検出するICL及び化学のICLの組合わせは、血液ガス、脳及び心臓機能等の変化及び/又は急死と関係するマーカーを検出することができる。もし折よく識別されれば、説明できない死あるいは急死と関係する状況の多くは治療することができ、生命は維持される。
【０２４４】
ICLの型は、患者の個々の必要に適合させることができる。例えば心臓病又は心臓病又は急死の家族病歴のある患者は、ICLを心臓と関係する要素の検出に用いることができる。ICLが、眼瞼ポケット中の結膜に据えられることを主として設計されるので、レンズ装用中の睡眠により角膜に、目あるいは酸素不足のための危険性は実質的にない。従って、本発明の別の利点は使用者が眠っている間に物理的・化学分析を与えることである。
【０２４５】
ICLシステムの別の組合せは、睡眠と覚醒の状態間の遷移を識別するICLに関する。人間は眠る正確な時間を知ることは難しい。寝る時間は知っているかもしれない。しかし、寝入る瞬間は意識できない。脳の中の網様体は覚醒状態をコントロールする。面白いことに、その脳機能は目機能、ベルの現象と接続している。例えば機械を運転するか操作する間に使用者が寝入るのを(警戒ICLとしてここに参照される)妨げる盗難警報装置が用いられてもよい。別の模範になる実施例では、患者の警戒と関心を維持する少量の薬剤を放出するために、警戒ICLは治療のICLにつながれる。
【０２４６】
目の組織あるいは表面中の流体は、好ましくは眼瞼のポンプ作用と結びつけられたICLチップに連続的にロードされる。しかし、拡散あるいは３０分ごとのようなあらかじめセットされた期間に動電学的にのどちらかで、ICLマイクロチップに存在する試薬を保存する。ICLチップ中の微小経路にロードされる前に、選択透過性膜及び/又は一方通行の超小弁は、化合物を分離することができる。血しょう及び他の流体及び細胞は、電気的に目の組織からICL検知システムに導かれる。電磁気の方法によってあるいは分子中に人為的に生成したあるいは存在する電気的荷電を用いることにより、多数の、あるいは、個々の化合物はICLに導かれる。その個々の物質を備えた、流体及び又は細胞は、分析のためにICL表面に達し選択的に浸透する。それによりICL分析システム及び試薬の存在によって特定の化合物が得られることを可能にする。微小経路を通して流体の動きと関係する原理のうちの1つは、毛細管の電気泳動に基づく。
【０２４７】
分析のための目の流体は、ICLに収容された微視的な経路を通って流れる。その流れの方向は電気的あるいは電磁気的方法でコントロールされ、電場の配列の変化が特定の方向に力学的に物質を移動させる。そして電圧階調度は、経路に沿った物質の場所及び濃度を確定する。模範になる実施例では、微量電気泳動法は、単純拡散に続いて起こる分析用の物質の動き及び分離と同様に、それらの電荷及び質量によって分子の分離を行う化学分析に用いられる。
【０２４８】
完全な化学の処理及び分析を行なうことの他に、発明のシステムは、結膜のポケットの中にあるICLに流れる流体と細胞を用いて、遺伝学的に基づいた疾病を診断するために、DNAあるいはマイクロ及びナノ配列の大きさの遺伝チップ及び超微細加工されたキャピラリー電気泳動チップを用いる。ICLは、ふるい分け及びモニタ治療を行うためのコスト効率が良く革新的な方法を与える。ICLの中のDNAチップ・システムは、好ましくはキャピラリー電気泳動を用いて、流体の処理及び分析をすべて行なうことができる。様々な既知のDNAチップ及びDNAチップ中の他の新たな技術は、制限されることはないが配列チップ、表示チップ等を含めてICLに用いることができる。PCR(合成酵素連鎖反応)は、ICL設計でのようなミクロの規模で非常に急速に行うことができる。
【０２４９】
ICLマイクロチップはDNAプローブの配列を持ち、ICLマイクロチップに特定の位置への試料DNAを濃縮及び移動するために電場を用いることができる。発明の原理によるICLによって獲得した細胞及び/又は流体を用いて、特別の遺伝表示あるいは異常な遺伝表示に関連する疾病の診断のために、これらの遺伝のICLを用いることができる。
【０２５０】
例えば遺伝子p450、その異なる8つの表示、あるいは、突然変異は様々な癌に関係している。試料が1点のみで集められるという制限のために、収率は非常に低いが、多数の癌遺伝子及び癌抑制遺伝子が、従来の血液の除去を行う先行技術を用いることにより検出することができる。１点で得た一つの血液サンプルに存在する何兆もの化合物あるいは細胞のあいだで、マーカーあるいは化学変化、腫瘍細胞を見つけるのは非常に難しい。先行技術は1つの血液サンプルを集めて、マーカーあるいは他の化学的及び細胞の変化を見つけようと試みて、試料を分析する。同様に実際マーカーを見つけることができるのは偶然であることがわかる。従って、血液を除き、研究所へそれを送り、試料を分析した後にさえ、この高価な手順の結果は、実際に心臓発作の危険あるいは不顕性癌であるという事実に関わらず陰性であるかもしれない。試料が1点で得られるのみなので、これらの有病誤診が生じる。更に、実際には不可能である痛みを伴う数時間にわたるいくつかの血液サンプル得られても、先行技術では非常に低濃度で化合物と細胞を検知しなければならず、収率をあげようとするために小試料に分離させるいくつかの分析をこのように行なわなければならないであろう。
【０２５１】
本発明のシステムでは、ICLチップへの検体、細胞及び流体の連続的な流れがある。ICLチップはマーカーを1日当たり24時間探索するために連続モードで働くICLを備える。流体は連続的に得られ、ICLの内に処理される。それに続いて目の表面により流体と細胞が再吸収される。
【０２５２】
皮膚を覆っているケラチンが死細胞である皮膚に反して、目の表面は生細胞からなるので、完全なリサイクルシステムを生成することができることに注意して欲しい。流体と細胞はICLに移り、それらが微細経路、経路の網状組織及び探知システムを通り抜けるとき、超微量で分析される。また、例えば、マーカーが見つかる場合、信号は遠隔の受信器に無線で伝搬される。その後、流体は、その拡散特性に従って再吸収される場所への動きを継続するか、あるいは、ICLチップの構造物及び経路内に適用された動電学的な力によって移動される。このように、大量の試料流体(微小経路を通り抜けるのはナノリットルであるが)は、細かいふるいを通り抜ける限外濾過として非常に精密に細かく分析することができる。流体は、チップを通り流れ、チップは遺伝子分析を含む様々な化学分析のための流体及び細胞を連続的に捕らえる。連続的な流れは、例えば、チップ中の整列構造物を通り抜けるとき、分析のために核酸を濃縮することを可能にする。
【０２５３】
選択的透析膜はいかなる有毒試薬も保持するために使われることができる。そして、これらの試薬はピコリットル、ナノリットル単位で用いられる。ディスポーザブルチャンバーは、代わりに例えば２４〜４８時間後に目から除かれるまで、ICLのなかに残っている流体と細胞で用いられることができる。非常に複雑なDNAの場合には分析はICLにおいてまだ利用可能ではない。目の流体が得られた後、代わりに従来のマクロの設備に転送することができるが、完全な分析がICLの内で行われ、信号が遠隔ステーションへ伝搬されるのが好ましい。
【０２５４】
異なる透過性及び細孔径を備えた、様々なマトリクス及び膜は、細胞及び数個のDNAを大きさで分け、分離するために経路で用いられる。システムによって与えられる連続的分析は、癌遺伝子と腫瘍抑制遺伝子の検出用の信頼できる方法を与え、治療に対する対応と癌の進行のような重大な臨床の発見と測定可能な分子の変化の間の相互関係を確立する。そのことにより、無痛・無血の監視システムが生成される。ヒトゲノム解析計画がさらにマーカー及び遺伝子を識別するとき、発明のシステムは、非侵入性で、安く、広範囲の分析及び探知システムを与えることができる。そのことは、眼瞼の下に隠されているかあるいは目の表面に据えられているため美容的に受け入れられる装置を快適に用いることにより行われるが、装置が眼瞼の構造によって自然に形成されたポケットのうちのどれかに据えられるのが好ましい。
【０２５５】
ICLの構造物内に適用された電気信号の制御は、それにより、達せられる流体と細胞の動きの莫大な量の組み合わせが可能になる。また正確で特定の時間枠内での流体の動きの細かい制御も可能になり、それは、ある微細流路に正電荷を移動させ、そして反応と処理が起こるまでのある量の時間待機し、それからICL内の他の場所でさらに処理するために残りの流体を再び向け、それから試薬を混合し、新しい信号が適用されるまでの決まった時間待機するようなことである。それは半導体チップをもちいても同じ方法で行われる。処理の後、反応の生成物の分離及び/又は検出できる信号の発生が続く。それから、さらに、電気エネルギーが適用され、残りの流体が、ディスポーザブルな貯蔵所へあるいは目の表面に再吸収されるように向きを変える。サイクルは再び繰り返し、流体が再吸収されるか、あるいはシステムを通り過ぎるとき、前述した原理によってICLの方にもう一端の流体またが動かされる。
【０２５６】
ICLは、流体、細胞及び物質の帯電あるいはイオンの特徴を用いて、速く低費用で反復機能及び分析を遂行する。それは電極はある電圧をかけ、ICL微少流路及び貯蔵所を通って細胞と流体を移動させる。反応、試料調製等の時間調整を含むマイクロプロセッサにより制御されるように望まれた機能及び分析によって、修正された電気信号で行なわれた検定の型によって、ICLは設計されることができる。ICLは、例えば分析される化合物に応じて電流測定、光学、免疫学等のようなあるセンサ及び試薬システムを設計することができる。ただ一つの制限因子は、交換することができる消耗試薬、あるいは用いられるカートリッジベースのフォーマット、あるいは好ましくは使い捨てのユニットである。ICLが廉価で、単にまぶたを引き下ろすことにより容易に、手で手が届くので、完全なICLは求められるような使い捨てのユニットとして働き、交換することができる。
【０２５７】
ICLのデザインは流体の流れ及び液体の表面の相互作用を最適化する方法で行われ、経路を、超小型電子技術と機械システムを備えたマイクロバイオセンサとチップテクノロジーの組み合わせと同様にケイ素、ガラスあるいはプラスチック基材のいずれかの中で写真石板的に作ることができる。各ICLは、行なわれる分析によって、試薬、抗原、抗体、緩衝液等でプレロードされている。また、ICLチップ上の各貯蔵所は、酵素の膜、緩衝液、酵素、配位子阻害剤、抗原、抗体、基質、DNA阻害剤等のの源でありえる。非機械的、電気的まぶたのポンプ作用あるいは組合せを用いて、ICLの中の流体の動きは機械的に遂行される。
【０２５８】
ICLに組み入れられた微小構造は、効率的に流体及び/又は細胞を捕らえて移動させることができる。それには眼瞼の生理的なポンプ作用を用いるか、及び/又は特定のセンサあるいは検出装置に特定の化合物を導くため電荷を用いる。生物試料のナノリットル量を用い、これらの微小な試料をとり、それから試料調製、検出、分析といった様々なステージを移動する。ICLシステムは、経路のサイズ及び経路に電圧がかけられる時間によって流体の測定された正確な量を移動させる。ICL 微細流体チップでは、流動性の動きは、主として、チップの特定の部分にかけられる電圧の結果として動電学的な力に由来する。
【０２５９】
電気浸透と電気泳動の組合せは、経路に沿った電場の適用によって経路に沿った流体のかさ量を移動させる。その一方で分子は、分子の荷電に依存又は/及びその輸送と拡散の特性により特別の微小電極に移動される。電気泳動では、電圧階調度の適用により、反対に帯電した電極の方へ移動するために、目の流体の中にイオンの存在を引き起こす。
【０２６０】
電気浸透は、プラスイオンを引きつけるマイナスの壁を備えた微少小路の壁の表面電荷に関係がある。その後、電圧が微小流路にわたってかけられる場合、陽イオンは、陰極の方向に移動する。その結果、経路径全体にわたって、等流速度で負極の方向に流体は最終的に流れる。
【０２６１】
様々な経路交差に電圧をかけることによって、ICLチップは、微小流体システム及び(又は)微小整列システムを通して流体を移動させる。そのシステムは濃度を調節する、薄くする、緩衝液と混合する、荷電により細胞をばらばらにする、成分を分離する、蛍光性の標識をつける、及び検出装置をこえて試料を導くことからなる。その後、目の流体は、処理の後に、ICLの内の検出装置に移動することができる。多数の感知する装置及び技術は、分析/検出システムの一部として用いることができる。それは光学上検出可能なあるいはコード化された物質の生成、クロマトグラフィー技術、電気化学、ICLの構造内に据えられた抗体を備えた反応を伴う。それに続いて、電流、電圧の変化等のような最後の信号の生成、信号の遠隔の受信機への無線での伝搬を伴う。本発明は、1つの装置であるICLでの信号の獲得、処理、伝達及び分析を含むデータ発生のために行なわれるステップをすべて可能にする。
【０２６２】
様々な処理及び機器は、鋳造、造形法、スピン鋳込み、ラス張り等を含み、ICLの製造のために用いることができる。ICLの廉価な大量生産のための模範になる実施例は、検出及び伝達のハードウェア(化学のマイクロチップ、プロセッサ、トランスミッター、電源)の生産からなる。それは例えば1ユニット(シート状)として、ポリアミドあるいは他の適切な物質に取り付けられる。シートは、それは異なる状態を持つことができるが、長方形、リング状の配列が好ましい。そしてシートは機器を製造する従来のコンタクトレンズの成形する表面間で定義された空隙の内部に据えられる。成形する表面及び空隙は、必要とされる機能によって製作されるICLの厚さと形を確定する。
【０２６３】
しかしながら、眼瞼ポケットあるいは環状輪コンタクトレンズに据えられたICLは、最大2.5mmの厚さ、好ましくは1.0mm未満の厚さを持つであろう。特大の円形か普通の円形のコンタクトレンズの構成は、普通のコンタクトレンズのために12mm未満、特大のコンタクトレンズのために3cm未満の径を持ち、最大1.0mmの厚さ、好ましくは0.5mm未満の厚さを持つであろう。
【０２６４】
上記のハードウェアが空隙の中に入った後、レンズポリマーは空隙へ分配され、続いてレンズの重合がおこる。それは例えば熱の使用、紫外線、あるいは接触トリガー重合である二つの物質を用いることによりおこる。従って、ICLは機械加工が必要でない成形技術を用いて、非常に大量で、及び低費用で製造することができる。1つの模範になる好ましい実施例を記述するが、様々な生産方法、及びレンズの生産のプロセスを用いることができることは理解される。また、既に重合されたプラスチック、加熱可塑性物、シリコーン等の他の物質も用いることができる。
【０２６５】
上記の模範になる実施例のICL診断システムは、目に据えられた接触装置の構造物内に組み入れた、化学のチップ、マイクロプロセッサ、トランスミッター、化学的感知、トラッキング、温度及び他の検出装置の集積化から成る。システムは好ましくは組織流体及び細胞、及び分析用の血しょうを用いるが、あるマーカー、細胞あるいは化合物が実際の涙液層の中にあることが理解される。涙液層はコンタクトレンズに基づいたシステムを用いて同じ様式中で分析されることができる。
【０２６６】
本発明は、毎日の日常の仕事を行う間に、使用者が人命救助検査を行なうことを可能にする。すなわち、ある人は運転中目の中のICLが乳ガンマーカーを検出する。あるいは、食料品店にいっている間に伝染因子かウイルス性遺伝子の突然変異の存在を診断される（患者に突然変異が検出される場合、適切な薬剤により適当な方法で治療されることができる）。働いて、日常の仕事の臨床化学を行っている間、あるいは、レストランで食事をしている間に、心臓損傷及び急死する前に一つの目の中で前立腺癌のマーカーが検出され、もう一方の目の中で心臓発作のマーカーを検出する。あるいは、ある人は、コンピュータ配列を備えたGPI電子メールをチェックする間に目に据えられたICLが遺伝的マーカーを検知する。この最後の実施例において、使用者は彼らのGPI電子メールをチェックする間、コンピュータスクリーンは電磁的にICLに動力を供給できる。
【０２６７】
更に、糖尿病患者はゴルフをプレーする間に病気を監視することができる。また、高血圧を持った親は、家でくつろいで子供と遊んでいる間に目の中のICLが発作と心臓マーカーを検出する。そして、時間、お金を使うことなく、慣例通りに行われる血液を採取して検査するために病院へ行く努力もいらない。
【０２６８】
眼瞼ポケットにICLを持っていることにより、快適で邪魔されない方法で、8時間の間オフィスで働いているときに、ICLは、さらに本来の場所で検査を行なうことの他に、詳しい分析のために目の流体を集めることができる。この最後の模範になる実施例では、必要な場合、使用者はさらなる処理のために実験室へICLを送る、しかし、試料の採取は、使用者がドクターにいくこと、検査のために時間を当てること、注射針の痛みに耐えること、感染の危険と処理に伴うコストの危険に耐えることなしで終わった。
【０２６９】
さらに、ドクター又は患者の症状より識別されることを意味する、癌が臨床的に識別可能になる前に、ICLシステムは例えば癌マーカーの存在に24時間の連続的な監視システムを供給する。本発明のICLシステムは、一時に多くの日数、ICLに連続的に目の流体及び細胞を送り込むことができ、従って連続監視システムを生成することができる。また、マーカーが識別されるとすぐに、信号は伝搬される。例えば、ICLの中の反応室Xが乳癌マーカー用の電気触媒作用の抗体でコーティングされるなら、ひとたびマーカーが存在すれば、電気信号が室Xの中で生成され、乳癌か前立腺癌が例えば識別されたことを示す。
【０２７０】
表面に出ず、ステージが進んだ時だけ識別されるので、ほとんどの癌は助からない。従って、ICLシステムは、複雑で進行した癌を治療するとき発生する医療費の明らかな減少という特別の利益を与えるとともに、可能性として一般的に平均寿命を延ばすことができる理想的な監視システムを与える。さらに、本発明は、無痛の方法でこれらの人命救助、経費節約及び時間節約の特質をすべて与える。ICLは眼瞼の下に都合良く自然に隠され、あなたの個人の目に見えない実験室(PIL)として働くので、誰にも知られることさえなく、癌マーカー、心臓病マーカー、伝染因子、血糖量レベルなどをチェックしている。
【０２７１】
上記の技術の必要を提案し、誤差、干渉、及び先行技術で見つかった不安定性の源を除去するか実質上減じて、臨床の適用に必要とされた正確さ及び精密さを与えることが、本発明の目的である。妨害成分を非常に減じるか除去しはるかに高い信号対雑音比を与えることによって、本発明は、赤外分光計のような光学的方法を用いて生体内の化学成分の正確で精密な測定に必要とされた答えと結果を示すことができる。さらに、本発明の機器及び方法は、信号の増強により、臨床の有用な見解が、様々な技術及び異なる型の電磁放射線を用いることで得られることを可能にする。近赤外分光計の他に、例えば蛍光（メイラード反応、蛍光を生じさせる光、紫外線によるブドウ糖蛍光の発生を含む）、比色定量、屈折率、光反射、熱勾配、減全反射、分子捺印法等のような技術と同様、偏光の旋光、中央の赤外の放射線、電波インピーダンス、フォトアコースティック分光計、ラマン分光計、可視分光計、紫外分光計、蛍光分光計、散乱光分光計のような電磁放射線の他の形も用いる場合、本発明は優れた結果及びより高い信号対雑音比を与える。
【０２７２】
まぶたの中のように熱に安定な環境に生じる自然体遠赤外の発光を用いて、重要な物質を測定するための方法と機器を与えることが、本発明のさらなる目的である。
【０２７３】
さらに、発明のさらなる目的はランバート・ビアの法則の適用を生体内で示せるような装置及び方法を与えることである。
【０２７４】
しかし、さらなる目的は、熱に安定な環境中の中心温度の連続的な測定に方法と機器を供給することである。
【０２７５】
本発明によって、結膜の表面の中に、及びその表面上にある血しょうの発見は、血液構成成分の完全分析に用いられることができる。血しょうは身体の循環する化学的性質に相当する。また、それは実験室の中で試料試験に用いられた基準である。例えば間質液は、死体からのみ実験室で検査され、決して生きている身体からは行われない。
【０２７６】
実験室もまた、例えばブドウ糖のような化合物の測定のために全血を用いない。研究所は血しょうを分離し、次に、血しょうの中にあるブドウ糖を測定する。
【０２７７】
全血中のブドウ糖の測定は多くの誤差及び不正確が起こりやすい。例えば、特に女性で、ある代謝の状態で、及び多くの疾病に生じる、ヘマトクリットの変化は、ブドウ糖・レベルの真の値に重要な影響を与える。さらに、血液の細胞の成分は、ブドウ糖・レベルの値を変える。
【０２７８】
全血(指の刺し傷を用いる侵襲性の方法)を用いる機械の多くは、血しょう値を示すことを試みる偽の値を与える。間質液の測定はさらに偽の値を与える。それは、もし血しょうの中で測定されればブドウ糖の血しょう値を推測しようとするものである。
【０２７９】
血しょう中の物質測定は前述の物質の中で最も正確で最も精密である識別及び濃度を与えて、身体の本当の代謝の状態を反映する。さらに、血しょうの光学的性質は試料集団に相当して安定で均質である。
【０２８０】
評価は、人体の外表面及び粘膜のエリアからなされている。また、1つのエリアだけが血しょうの表面的な管及び漏れを識別されている。穿孔及び血しょう漏れを備えたこのエリアは非侵襲測定にふさわしいことを示した。この好ましいエリアは、涙嚢を含む目の結膜の裏である。
【０２８１】
識別されているがリンパ液の流体の漏れがある別のエリアは、歯の間の口の粘膜にある。しかし、漏れは少量だけであり、一定ではなく、結膜で生じるような穿孔及び血しょう漏れを備えた表面的な管に由来しない。
【０２８２】
本発明で開示されたような結膜に隣接する表面的に流れる血しょうを用いる方法と機器は、試料中の重要な物質を通して、あるいは向けられた電磁放射線の型とは無関係な重要な物質、あるいは濃度の確定のために最大の信号と検知する値の最大点及び診断の最適点を与える。
【０２８３】
目の中のこれらのエリアは、目の表面上で、及び目の表面の近くで、表面的に利用可能な前述の血しょうをもつ血液の細胞の成分から既に表面的に分けられた血しょうを与える。血しょうは、エリアの結膜の接触面を血管で、及び血管なしで満たす。穿孔を通して流れる血しょうは急速に漏れて、血管からはがれたエリアを含む全体の結膜のエリアに浸透する。
【０２８４】
血しょうは、例えば化学のシステム、電気化学のシステム、あるいは微小流体のシステムを用いて、非侵襲性あるいは最小に侵襲性の分析に用いることができる。結膜と血しょうも、本発明の光学的技術でのように電磁気の方法を用いて、物質識別及び評価に用いることができる。本発明によって与えられる測定は、結膜に隣接している目の流体中のどんな成分の濃度も確定できる。赤外分光学のような様々な光学の手法は、目の中の測定を行なうために本発明の中で用いることができる。それは、伝達、反射率、散乱計測、周波数領域、あるいは例えば重要な物質を通して伝搬された位置調整された光の位相シフト、あるいはこれらの組み合わせを含む。
【０２８５】
本発明のシステム及び方法及び機器は、すべての事実上あるいは潜在的な誤差の原因、干渉の原因、可変性及び直接的な結果を削除するかあるいは減じる一方で、目の流体の中に存在する化学種の濃度を測定するために、結膜の上、中、好ましくは下に存在する血しょうを含む目の流体の分光分析を用いることができる。
【０２８６】
本発明の方法及び機器は、前の技術及び装置に関連した問題及び課題をすべて克服する。本発明に従って、測定される物質を含んでいる血しょうは既に分離され、前述の血しょうあるいは目の流体の中にある多数の物質の同時及び連続的な測定を含む測定に用いることができる。手法のうちの1つは、結膜に隣接している目の流体にある重要な物質を、光学上測定する非侵襲性及び最小の侵襲性の方法を含んでいる。
【０２８７】
光学のように、電磁気の測定は、生物の目の表面上で流れる血しょうを含む目の流体に基づく。方法と機器は、重要な物質と相互作用する前述の放射線を備えた結膜にあるいはその結膜を通して電磁放射を導くこと、及び検出器によって集められることを含む。その後、集められたデータは、重要な物質の濃度を示す値を得るために処理される。
【０２８８】
本発明に記述されるような電磁気の技術を用いる測定が、重要な物質の濃度を確定する目的でセンサに達するためにいかなる流体の流れをも要求しないことに注意することは非常に重要である。システムは試薬不要である。また、重要な物質の濃度の確定は、結膜に隣接している重要な物質と相互作用する放射線の検出及び分析により、簡単に遂行される。
【０２８９】
本発明の方法及び装置は、例えば750〜3000nmの範囲の近赤外線波長部分でのブドウ糖測定を含む。そして、好ましくはその範囲は最大の吸収のピークが起こると知られているところであり、例えばブドウ糖では2080nm〜2200nmの範囲で、コレステロールは2300nmに中心を持つ。スペクトル領域は、さらにブドウ糖又はコレステロールに加えて他の化学物質を検出するために赤外線あるいは可視の波長を含むことができる。
【０２９０】
機器は、重要な物質と相互作用し、検出器によって集められる赤外線から可視光線までの少なくとも1つの放射線源を含んでいる。放射線源からの質問波長の数及び値は、測定されている化学物質と要求される正確さの程度に依存する。本発明が干渉と誤差の原因の減少あるいは除去を与えるとき、正確さを犠牲にせずに、波長の数を減じることは可能である。あらかじめ、中央の赤外領域は、浸透深さをミクロンにする高い水の吸収のために人間の測定には実行可能であると考えられてはいない。重要な物質を備えた血しょうが、すでに分離され、前記の重要な物質の測定のための放射線が十分に透過するような非常に表面的で事際目の表面に位置するので、本発明はこの中央の赤外領域を用いることができる。
【０２９１】
本発明は、組織構造物、妨害成分及び重要な物質の信号へのノイズ寄与により可変性を減じる。最終的に実験上あるいは物理的方法のいずれかによりデータ分析の複雑さと不安定性の数を減じる。実験的方法は、部分的な最小二乗法(PLS)、主成分分析、人工神経系等を含み、一方物理的方法は、化学計量技術、数学モデル等を含む。反対に、生体外実験用の標準演算方式は、本発明の生体内実験に相互に関連する。それは、目の構造が、均等拡散面に近く、結膜は、ランバート・ビアの法則によって特徴づけられた光伝達及び光散乱の状態に適合することができる、透明で均質の構造物だからである。
【０２９２】
本発明で除去されるか減じられる、試料中の変化するもの、大量の妨害成分、誤差の原因は、次のものを含んでいる:
・様々な組織層をもつ試料
・散乱組織をもつ試料
・ランダムな厚さをもつ試料
・未知の厚さをもつ試料
・個人間で異なる厚さをもつ試料
・老化とともに厚さが変化する試料
・老化とともに組織の中で変化する試料
・ケラチンをもつ試料
・さらされている環境によって変わる試料
・放射線の透過の障壁をもつ試料
・住んでいる環境によって変わる試料
・脂肪をもつ試料
・軟骨をもつ試料
・骨をもつ試料
・筋肉をもつ試料
・高含水の試料
・血管壁をもつ試料
・信号の原因である、不可視の媒体をもつ試料
・不透明な接触面をもつ試料
・接触面が死細胞から作られた試料。
・傷跡がある接触面を備えた試料
・痛みと接触に非常に敏感な試料。
・メラニンをもつ試料
・異なる色相をもつ接触面のある試料
・ヘモグロビンをもつ試料
・動いている試料媒体
・細胞の成分をもつ試料媒体
・赤血球をもつ試料
・測定されている物質が不均等分布をもつ試料
・測定されている物質が不安定な供給をされる試料
・均質でない試料
・測定されている物質が低濃度である試料
・高水含量を持つ構造物に囲まれた試料
・不規則な構造物に囲まれた試料
・振動する試料媒体
・様々な未知の厚さの血管壁をもつ試料
・不安定な圧力をもつ試料
・位置が変わる試料
・堆積物で満たされた試料
・身体深くに位置する試料
・不安定な温度をもつ試料
・熱勾配をもつ試料
・熱エネルギーと直接接触がない試料
・活発な伝熱のない試料
・熱損失をもつ試料
・外部温度によって影響を受ける試料
・不等温線の状態をもつ試料
・熱エネルギーの自己吸収をもつ試料
本発明によって減じられるか除去される、放射線を照射される試料の中にある妨害成分のうちのいくつかの模範になる説明
a)標的組織に向けられた放射線は、皮膚のいくつかの層、様々な血液細胞成分、脂質、骨、血管等を含む様々な成分に吸収されることができる。これは強力に信号を減じる。また、処理はこれら干渉する要素をすべて減じることを要求する。放射線を照射される試料中の列挙された妨害成分はすべて、本発明で除去される。
b)皮膚自身が付加された散乱組織であるので、標的組織として皮膚単独で、信号対雑音を減少させる。本発明は、放射線を照射される試料中にある干渉し散乱させる構造を除去する。
c)皮膚(それは舌の表面を含む)の厚さは、位置によって厚さが変化し、非常に小さなエリアでさえ同じ個体内でもランダムである。組織学の(組織除去)研究がされていないポイント毎に皮膚の正確な厚さを知るのは非常に難しい。皮膚の厚さにより信号は非常に可変性になる。放射線を照射される試料中の構造のランダムな厚さ及び未知の厚さのような、誤差及び可変性のそれらの原因がすべて除去される。
d)皮膚において正確に同じ位置でも、皮膚の厚さもまた個体間で変わる。また、このように、個々に各生物によって信号を考慮しなければならない。放射線を照射される試料中の構造の厚さにおける個体の可変性も除去される。
e)老化で生じる皮膚の厚さと組織の変化は、正確な測定を得る際に劇的効果を持つ。放射線を照射された試料中の構造の老化による、組織及び厚さの変化も除去される。
f)様々な代謝・環境要因に生じる皮膚及び舌裏におけるケラチンの量の変化も、正確な信号の獲得を防ぐ。放射線を照射される試料中のケラチン及び可変性は両方とも除去される。
g)エラスチンの量のような皮膚構造は、日光曝露の量、汚染、オゾン層の変化及び他の環境要因により、人によって非常に変わる。それらは信号獲得において大きな可変性に至らしめる。前述の環境要因から自然に保護されることにより、ほとんどの環境要因に侵されやすい、放射線を照射される試料が除去される。
h)皮膚の構造及び厚さにより、放射線は、重要な物質が存在する位置に透過し達することができる。放射線への障壁として働く放射線を照射される試料中の構造が除去される。
i)前述の個体の周囲条件及び代謝の状態による、同じ個体の水和及び皮膚表面温度における日々の変化によって、測定もまた影響される。周囲の状態による水和と温度の変化に侵されやすい放射線を照射される試料中の構造が除去される。
j)反射されたあるいは伝搬された信号の強度は、脂肪の量のような個々の物理的特性に依存して、患者により劇的に変わりうる。痩身及び肥満の人は、脂肪の量において非常に変わる。従って同じ濃度の重要な物質に対する放射線信号において非常に変わるであろう。放射線を照射されている試料エリアの脂肪が除去される。
k)筋肉の固まりのようなタンパク質量も、人により非常に変わる。放射線を照射する試料エリアの筋肉の固まりの可変性が除去される。
l)組織の周囲及び皮膚の水分及び水和のレベルは、個体間及び、同じ個体中でも蒸発により時間で変わる。放射線を照射される試料エリアの水蒸発の変化のためにおこる、人及び時間による可変性が除去される。
m)血管の壁の厚さ及び組織も、老化とともに実質上変化し、位置により非常に変わる。位置及び老化とともに実質上変化する壁のためにおこる、放射線を照射される試料中の信号の可変性が除去される。
n）同じ年齢集団内で深い血管位置及び構造は、さらに人により非常に変わる。また、組織の変化量は、各個体において血管の異なる深さ及び位置でかなり一定である。それらの血管が深く位置され、皮膚のような不透明な組織によって覆われるので、前述の血管の位置を精密に測定するのは不可能である。試料に放射線照射される間、見ることのできない信号の原因媒体が除去される。
【０２９３】
前述の結膜及び眼瞼ポケットに隣接して存在している血しょう及び結膜の使用は、内部あるいは外部的条件によって邪魔されない、安定した環境中の電磁気の方法による測定に最適の位置を供給する。
【０２９４】
薄い透明な結膜が、線源から検出器まで通過する光学経路中の唯一の干渉する組織であるので、信号対雑音は非常に改善される。
【０２９５】
結膜は皮膚又は血管のように老化しない。結膜の厚さ及び組織の両方は、人の寿命の全体にわたり大きな変化がないままである。それは、２５歳及び６５歳のように年齢の異なるが、正常な人の結膜を見ることにより容易に気づくことができる。
【０２９６】
結膜は血管が張り巡らされた組織であるが、血しょうの測定が血液構成成分による干渉なしで行なわれることを可能にする、血管がないエリアのほとんどがまだ残されている。血管がないそれらのエリアは容易に識別される。また、正常な人の眼球は白く、ほとんど血管がない。更に、円蓋部結膜の縁は血管がない。また、血しょうは重力によりそこに集められる。また、円蓋部結膜の重要な物質の測定は本発明の好ましい実施例のうちの1つである。
【０２９７】
さらに、傷跡が残らずに、結膜は完全再生ができる。更に、結膜表面が、死細胞(ケラチン)で作られている皮膚表面及び舌裏に反して、生きている組織であるので、結膜は、感知装置の表面と容易に結びつくことができる。さらに、結膜は容易に、手であるいは外科的に近づきやすい。その上、結膜は、少数の痛覚繊維のみを持ち、触覚の繊維を持たない。そして結膜の組織に接するいかなるハードウェアへも最小限の感覚を生成する。
【０２９８】
皮膚は、ランダム及び不定の厚さをもつ様々な層を持つ。皮膚は、次のものを含むいくつかの層を持つ: 場所によりおよそ80〜250μmで厚さの変わる上皮、およそ1〜2mmの間の厚さをもつ真皮、及び対象のエリア及び体格により厚さが実質上変わる皮下組織、そしてそれは肥満の人では、様々なセンチメートルに達するセンチメートルの範囲となる。結膜は、数マイクロメータ厚さの、その全組織に沿った一定の厚さを持った単層組織である。結膜の厚さは身体の脂肪の量にかかわらず同じのままである。正常な結膜は脂肪組織を持っていない。
【０２９９】
本発明では、表面的なもの及び放射線を照射される接触面だけが、結膜（透明で均一な上皮組織の非常に薄い層）を含む。2000nm未満の波長は、皮膚に透過しない。それに反して、結膜の組織及び厚さにより、広範囲の波長を用いることができ、前述の結膜を透過するであろう。
【０３００】
メラニンはクロモフォア（cromophore）である。また、完全なアルビノのような病的な状態を例外として、すべての正常な個体の皮膚にはある量のメラニンがある。メラニンをもつ皮膚は、近赤外の分光計に重要なスペクトル領域である近赤外光及び、例えば、ブドウ糖が光を吸収する領域を吸収する。本発明は、皮膚の中にあり、位置及び個体により変わるメラニンのような、誤差及び可変性の原因及び表面障壁を除去する。正常な結膜はメラニンを持っていない。
【０３０１】
皮膚の厚さ及び色、及び皮膚の組織は、人により違いがある。正常な結膜はすべての正常な個体において透明で、等しい厚さ及び組織がある。
【０３０２】
本発明は、前述の皮膚で測定されるエリアによる、異なる厚さと構造をもつ皮膚で生じるような、位置による非常に多くの試料の可変性が除去される。結膜はその全表面にわたり薄く均質の組織である。
【０３０３】
老化により皮膚に生じるような、組織と構造の変化による可変性が除去される。結膜は均質で、皮膚のように老化しない。さらに、汗腺、毛包等の様々な腺のランダムな存在により皮膚表面で見られる可変性が除去される。
【０３０４】
皮膚のような光学上不透明な構造が除去される。皮膚を用いる場合、ランバート・ビアの法則を適用するのは非常に難しい。原理は、光吸収と濃度の関係について記述される。また、ランバート・ビアの法則によれば、成分の吸光度は溶液中の濃度に比例する。結膜は、ランバート・ビアの法則によって特徴づけられた光伝達及び光散乱の現象に適合することができる、透明で均質の構造である。
【０３０５】
脂肪、骨、軟骨等のような光散乱要素と妨害成分が除去される。結膜は脂肪層を持たない。また、放射線が重要な物質に達するために軟骨又は骨を通り抜ける必要はない。
【０３０６】
本発明において、前述の結膜に隣接している血しょうで既に分離され集められた重要な物質に放射線が達するまでに、結膜(薄い単一層で透明な均質の構造)は、ただ一つの妨害組織である。結膜が近赤外光を吸収しないので、妨害成分としての表面障壁はない。そして、結膜は非常に薄く、均質であるので、透過の後に最小の散乱がある。
【０３０７】
さらに、目の中の温度はかなり一定である。そしてまぶたの中のポケットは感知手段の装着のための自然で熱が封じ込められたポケットを提供する。
【０３０８】
全血、及び皮膚のような他の組織の存在は光を散乱し、さらに信号を減じる。本発明は、全血中に存在するヘモグロビンのようなクロモフォア（cromophores）による吸収干渉を除去する。放射線は、血液とヘモグロビンがない結膜のエリアに向けることができる。しかし、その真下には血しょうが集まっている。従って、ブドウ糖スペクトルとヘモグロビン・スペクトルの混同によって引き起こされるような、誤差の別の原因は除去される。
【０３０９】
本発明の反射あるいは伝達する測定は、結膜に隣接している目の流体及び血しょうを含む。それは最も均質な媒体を生成し、臨床の適用に役立つ信号対雑音を与える。本発明は、物質の測定及び識別の最も正確で最も精密な媒体である血しょうを与える。本発明は、近赤外光を吸収しない構造である結膜によってのみ覆われた前述の血しょうを与える。
【０３１０】
血しょうは、結膜下で実質的に静止あるいは非常にゆっくり動く。そのことは、測定のための安定した環境をつくり出す。
【０３１１】
目の中の血しょうの存在は、誤差と散乱の原因である血液成分のない試料を与える。放射線を照射されている血しょうは、主な細胞の成分がない。また、それは最小の散乱をもち均質である。
【０３１２】
血しょうが集められる背景は、実質的にその層に水を含まない均質で白い反射する構造である強膜を含む。従って、大量の水によって構成された周囲の組織が除去される。
【０３１３】
本発明は、ブドウ糖の異なる濃度を持つ皮下、真皮、表皮をもつ皮膚のような、位置に依存し変化する量のブドウ糖を持つ組織を通して照射されている放射線を除去する。本発明の中で、ブドウ糖は結膜に隣接している血しょうの中に平等に分散される。
【０３１４】
ブドウ糖が網膜によって用いることができるただ一つのエネルギー源であるので、目がブドウ糖の安定した供給を要求する。そのために目の中に存在する血しょうは、ブドウ糖の妨げられない安定した信号の大きな源である。網膜は、適切な機能のため及び視覚情報を処理するためにブドウ糖の安定した供給を要求する。目はブドウ糖の安定した供給をもち、例えばブドウ糖のような重要な物質の量の相対的に増加させる。その増加は信号対雑音比を大きくし、測定を得るのにより少数の波長を用いることを可能にする。
【０３１５】
目は、さらに全身で組織のグラム当たりの血液の量が最も高い。また従って目は高い割合での連続的な血液の供給を与える。それは結膜の血管を通って血しょうとして届けられる。
【０３１６】
血しょうの中の化学物質の濃度は、全体の試料に関して高い。そのことは高い信号対雑音比が得られることを可能にする。ブドウ糖は、全血と間質液中で非常に薄められて見つかる。しかし、それは目の表面で見られる様に高い信号を与える血しょうの中で比較的濃縮される。血液のような複雑な媒体では、多くの重なり合う物質があり、要求される波長の数は実質上増加する。結膜に隣接している血しょうのような均質の試料では、波長の数の減少は正確さに影響しない。さらに、血液で生じる散乱における可変性により、検出器がブドウ糖吸収のピークを識別するのは難しい。本発明は、血しょう試料中の吸収ピークをより容易に識別できるような、よりコスト効率の良い検出器に頼ることができる。
【０３１７】
最小の妨害成分の存在及び高い信号対雑音比により、本発明はより低いブドウ糖・レベル(低血糖症)を検出することができる。重要な物質の信号の強さは、濃度及び試料の均一性の働きである。血液及び他の組織はほとんど均質ではない。それに反して、血しょうはほとんど均質である。そして全体の試料に対して重要な物質はより高い濃度である。
【０３１８】
目の房水に生じるような、大きなバックグラウンドノイズをもつ非常に低い信号の原因が除去される。血しょうは、すでに自然に細胞の成分から分けられて、及び最小のバックグラウンドノイズで、重要な物質の比較的高い濃度により高い信号を生成する。
【０３１９】
水のような妨害する要素の量を減少させる。本発明は、水置換を受動態的及び活動的の両方で含む。水の干渉を低下させる結膜に隣接している血しょうで見つかるような重要な物質の濃度が増加し、そして水を含んでいない構造である強膜に試料は囲まれているとき、受動的置換が観察される。人為的に接触装置のために疎水性の表面を用い、乾燥した接触面を作る組織の表面から水を置換するとき、能動的置換が観察される。
【０３２０】
皮膚、目の内部、血管等に生じるような構造的及び吸収のバックグラウンドの異常が除去される。結膜は、滑らかな白い均質の水のない表面、強膜に対して位置する。
【０３２１】
血管の壁の直接の脈動による可変性が除去される。本来血液は一定不変で迅速な運動中である。また、そのような迅速な運動は測定で著しい可変性を生成する。本発明は、血管に生じる試料の迅速な運動による誤差と可変性を除去する。血しょうは、脈打つ方法でではなく、穿孔を通して連続的に流れる。結膜に隣接して集められた血しょうは、軽微な振動する中身を持つ。
【０３２２】
均質でなく、さらなる散乱を生成する血管中の細胞の成分で血液を移動させる際に生じるような、可変性の重要な原因の除去がある。血しょうは、穿孔を通して連続的に流れるが、細胞の成分はない。
【０３２３】
多数及び迅速な変化が血管の内部の血液を流れる際に生じる。この現象により、誤差の原因及び人工物の数を減らす試みが行われる極めて短期間に、生じるスペクトルは得られなければならない。流れの様々で迅速な変化によって生成された弱い信号のために、非常に短期間内に測定を数回繰り返さなければならない。そして全部平均される。このことは装置と制御システムの複雑な構造に至る。しかしまだ弱い信号対雑音比のみを伝える。バックグラウンドノイズと妨害成分が最小であるので、本発明は、より長い期間にわたることや、測定を繰り返すことなしにスペクトルが得られることを可能にする。これにより、従って、より低コスト及びより効率的なシステムが作られ用いられることが可能になる。
【０３２４】
血管壁の厚さ及び組織には人による違いがある。老化により血管壁に生じる組織及び構造の変化によっても可変性となる。本発明の機器及び方法は重要な物質のために信号を得るために血管の壁に入り込む必要のない放射線をむけることを含む。従って、上記の誤差及び可変性の原因は除去される。
【０３２５】
センサ接触面と組織の間の圧力の変化による可変性と誤差が減少又は除去される。対象者又は操作者が人為的に圧力をかけるセンサを身体部分に装着する技術が要求される場合、多くの誤差が生じる。一例は、対象者がセンサをその人の皮膚に適用するとき、あるいは、操作者が、対象者の舌か指を握るときである。対象者あるいは操作者のどちらかにによってかけられた圧力は、実質的に時間とともに、測定により、対象により、及び操作者により変わる。組織とセンサの間の接触面は、対象者あるいは操作者により、接触圧力及び操作で連続的に変化する。それは、これらの皮膚や舌のように構造が、与えられた圧力に反応して産出及び変化するいくつかの層を持つためである。圧力制御システムが用いられても、著しい変化がある。なぜなら個体により、位置により、及び同じ個体中での経時変化により、組織及び厚さが異なるためである。そのことは精密な測定が得られるのを防ぐ。
【０３２６】
まぶたのポケットの中に接触装置を用いる本発明の好ましい実施例のうちの1つは、圧力におけるこの変化を除去する。睡眠中のまぶたによってかけられた圧力は、25,000ダインの水平力及び50ダインの接線力で、正常な対象においては、全く一定で等しい。更にまぶたのポケットの中に接触装置を用いない他の実施例は、組織の表面に載せるプローブを用いることができ、さらに正確な測定もまた得ることができる。それらの装置の例は、目の表面に対する精密な加圧を行うことができる細隙灯である。そして、結膜の厚さと組織が均一で、正確であるので、精密な測定を得ることができる。
【０３２７】
暴露の量と時間によっては、皮膚のような組織に向けられた赤外線は、不快であると分かり、照射された表面に欲しない熱と、あるいは損傷が促進されるかもしれない。本発明では、重要な物質はほとんどのバックグラウンドノイズから分けられ表面的に位置される。また、従って、より少ない放射線を正確さに影響せずに用いることができる。本発明は、放射された放射線量の増加、及び放射されている表面を焼く危険性の増加なしに、信号対雑音比を増強する。
【０３２８】
検出器と線源の所在の不一致は、誤差と可変性の重要な原因でありえる。まぶたのポケットは、正確な測定に必要とされた一致を与えるための自然な手段を与える、固定された大きさの制限された環境を与える。さらに、結膜の構造が均質で、センサ表面が結膜の表面に載って付着することができるので、その測定はセンサ位置にそれほど影響されない。放射線源及び検出器手段を覆う接触装置の疎水性表面の使用は、さらに精密な位置決めをさせる結膜の表面へ密着を促進する。
【０３２９】
本発明は、麻酔薬1滴のみを手順に用いる、結膜下のシステムの配列のため最小の侵襲性の技術を開示する。結膜は、ハードウェアの無痛の外科的移植が麻酔薬の1滴のみを用いて行われることを可能にする、身体中の唯一の表面的な場所である。従って、本発明は、高い危険性のある外科的処置の必要及び内部感染を除去する。侵襲性が最小である実施例では、埋め込まれた装置は表面的に位置され、及び埋め込まれ、麻酔薬1滴のみを用いて、容易に削除することができる。
【０３３０】
結膜は透明である。従って、移植手順は直接見える所の下で行うことができる。眼球結膜は下にある組織に付着していない。また、前述の結膜の真下に自然な空間があり、埋め込まれた線源/検出器一組の配列及び除去を見やすくさせる。従って、血管のまわり、及び腹の内部のように身体の中に深く装置を、外科的に埋め込む必要が除去される。皮膚は透明ではないので、盲目的に装置を埋め込まなくてかならないことが除去される。血管の内側、血管のまわり、あるいは身体の中での場合の主な外科的処置が除去される。
【０３３１】
光学センサシステムが結膜の下に据えられる、最小の侵襲性をもつ実施例に関して、本発明は、堆積物のない、血しょうのような試料を与える。本発明の侵襲性が最小となる実施例では、システムは、既に分離され、センサの近くで集められた血しょうに中存在するブドウ糖を測定している。
【０３３２】
皮膚の表面で見られるように、体温は環境によって変わる。スペクトルのシフトは体温の変化に伴い起こる。まぶたのポケットは、安定した温度を持っており、周囲条件によって影響を受けない温度測定に最適の位置を供給する。放射線を照射された結膜のエリアは、頚動脈に由来する安定した温度を持つ。さらに、実施例がまぶたのポケットに位置する接触装置を用いる場合、自然で、完全な熱の封じ込め及び安定した中心温度がある。良い温度コントロールはまた、正確さを増加させる。またもし望まれれば波長数も減少する。その上、安定した温度環境は、重要な物質を識別し測定する手段として、自然な身体赤外線発光の使用を認める。
【０３３３】
前述の放射が相互作用し、結膜の表面で重要な物質に吸収された後、遠赤外放射線分光学は自然な熱放射を測定する。本発明は、熱により安定した媒体、軽微な数の妨害成分を与える。そして薄い結膜の裏は、検出器に達する前に目からの熱放射によって通過されるただ一つの構造である。従って、目より熱として放射された熱エネルギーを重要な物質の濃度へ変換する場合、より高く正確で精密となる。
【０３３４】
まぶたのポケット中の結膜によって与えられる理想的な熱環境は、温度の測定に加えて血液構成成分の非侵襲性の評価に用いることができる。遠赤外分光計は、まぶたのポケットに存在する自然な熱放射に含まれている遠赤外線の吸収を測定することができる。結膜と血管による赤外線の自然なスペクトルの放射は、血液構成成分のスペクトルの情報を含んでいる。熱として目の表面より放射された長波長は、重要な物質の濃度の識別及び測定と関連させることができる赤外線エネルギーの線源として用いることができる。赤外放射は、妨害成分によって減衰されない目表面からセンサまでの非常に小さな距離だけを通過する。
【０３３５】
目の表面からの赤外線エネルギーのスペクトルの放射線は、重要な物質のスペクトルの情報に相当することができる。摂氏38度で熱として照射されたこれらの熱放射は、4,000〜14,000nmの波長範囲を含むことができる。例えば、ブドウ糖は、9,400nmのバンドのまわりの光を強く吸収する。遠赤外の熱放射が目によって放射される時、ブドウ糖は、吸収のそのバンドに対応する放射線の一部を吸収するであろう。ブドウ糖バンドによる熱エネルギーの吸収と、まぶたポケット中で、熱により封じ込められ、熱により安定した環境存在中の血糖濃度の関係は一次式で表される。
【０３３６】
目による自然なスペクトルの発光は、重要な物質の存在及び濃度によって変わる。放射された遠赤外の熱放射はプランクの法則に従う。そして予想量の熱放射は計算されることができる。参照強度は、重要な物質のバンドの外の熱エネルギー吸収の測定により計算される。重要な物質のバンドにおける熱エネルギー吸収は、結膜／血しょう接触面での測定値及び予想値の比較により、分光器の手段によって測定することができる。その後、信号は、吸収された熱エネルギーの量によって重要な物質の濃度に変換される。
【０３３７】
まぶたのポケット中のインテリジェントコンタクトレンズは、目による自然な熱放射を用いて、重要な物質の非侵襲性の測定のための最適の手段を与える。以下は、本発明によって与えられる様々な独自の利点及び機能の模範になる説明である。
・バックグラウンド干渉が少ないことにより、血しょう/結膜接触面で高い信号が得られる。
・熱源が感知手段と直接付着しているので、信号が妨げられない。
・まぶたのポケットが熱を封じ込めていることにより、温度が安定する。
・まぶたのポケットが空隙として働く。まぶたの端は、眼球表面のしっかり反対側にあり、目の中で容易に観察されるからである。まぶたポケットの内部を見るために、能動的にまぶたを引くことが必要である。
・空隙の内部に熱損失はない。
・センタに直接接触する局所的な血流によって起こる血管からの能動的に伝熱される。
・目の温度は、中枢神経系循環から直接供給されることによって、中心温度と直接の平衡状態にある。
【０３３８】
温度は血液潅流に比例する。結膜は非常に血管が張り巡らされている。また、目は、全身で組織のグラム当たり最も高い量の血液をもつ器官である。結膜は等しい組成をもつ薄い均質の層である。また、まぶたのポケットは、表面層を冷やすことなしに熱が封じ込められた環境である。結膜中の血管は、身体の精密な中心温度を測定することを可能にする、中枢神経系から直接由来する頚動脈の支脈である。
【０３３９】
まぶたのポケットは、封じ込められた均質の熱の環境を与える。まぶたが閉じている(まばたきの間に、あるいは目でを閉じている)とき、あるいはまぶたポケットの内部でいつでも、目の熱の環境がまったく身体の中心温度と一致する。まぶたのポケットでは、能動態的伝熱が結びつけられることに加えて受動的な熱損失が防止される。それは結膜が、ケラチンのない、毛細管のレベルの組織の薄い内壁であるからである。
【０３４０】
舌を含む身体の全体にわたって存在する皮膚は、熱として放射された赤外線エネルギーの伝達を変える、厚い死組織層であるケラチンで覆われている。結膜はケラチン層を持っていない。また、センサは、血管と親密に熱的接触をさせ据えることができる。
【０３４１】
赤外線エネルギーが皮膚の表面を達する前に、その様々な層をもつ前述の皮膚及び他の成分は、より深い層により放射された前述のエネルギーを選択的に吸収する。それに反して、結膜は赤外線エネルギーの吸収なしで均質である。また、血管は表面に置かれている。このことは、結膜の前述の表面に付着させて据えられた赤外検出器のような感温体及び結膜の表面に対して赤外線エネルギーの妨げられない放出をさせる。
【０３４２】
皮膚及び身体の他の表面的な部分では、表面的な層から深い層になるにつれて暖かくなる熱勾配がある。結膜では、直接真下にある血管を持つ単一組織層だけがあるので、熱勾配はない。表面へ出る結膜の血管によって生成された熱エネルギーは、妨げられない身体の中心温度に相当する。
【０３４３】
皮膚及び他の身体部分の表面温度は血液温度に相当しない。目の表面温度は身体の中心温度に相当する。
【０３４４】
従って、皮膚は、温度及び重要な物質の濃度の測定のために熱を封じ込め安定した環境を築くのにふさわしくない。最も重要であり、身体の他の部分はないが、目には、血管の表面と直接接触する温度センサと直接付着する自然なポケット構造がある。結膜及びまぶたのポケットは、温度センサが熱源と直接付着する、熱を封じ込めた環境を与える。さらに、まぶたのポケットの中で、センサが前述のまぶたのポケットの中に据えられ組織表面に接するやいなや、熱平衡はすぐさま達せられる。
【０３４５】
本発明の方法及び機器は、中心温度の測定をともなう温度の評価と同様に、結膜の表面により放射された赤外線エネルギーからの重要な物質の濃度の測定のために最適の手段を供給する。
【０３４６】
温度センサ、好ましくは接触熱センサは、まぶたポケットによって与えられた、封じ込められた環境の中に位置する。それにより、周囲温度の偶然の読み取り値によって生じられる偽の読み取り値が除去される。
【０３４７】
機器は、温度のレベルを感知して、放射線の強度を表示する出力電気信号を生産し、生じる入力を変換し、プロセッサへ変換された入力を送るステップを用いる。プロセッサは、重要な物質の温度及び濃度を確定する信号の必要な分析を与えるために適応され、及び温度レベルと重要な物質の濃度を表示する。
【０３４８】
機器は、環境に妨げられずに、中心温度及び連続的な測定を与える。そのうえ、単一あるいは連続的な測定の両方で、重要な物質の濃度を確定する遠赤外分光計分析を与える。
本発明は、結膜の表面に好ましくは近赤外線を向ける手段、後方散乱スペクトルあるいは反射を重要な物質の濃度に変換する及び分析を行う手段、及び目の表面に隣接した検出手段と光源の位置決めの手段を含む。本発明はまた、前述の方法で重要な物質の濃度を確定するための方法を与える。前述の方法は、結膜の上、中、あるいは下に存在する血しょうを含む目の流体を用い、血しょう接触面に近赤外のような電磁放射を向け、生じたスペクトルをとりあげ検出上の電気信号を与え、信号を処理し前述の信号によって重要な物質の濃度を報告するというステップを含む。その発明は、安定した圧力及び温度をもち安定した位置に、光源及び検出器の位置を決めるための手段と方法も含む。それは放射線が向けられる及び受け取られる表面に関連している。結膜の真下に集められた血しょうは、線源媒体として、重要な物質の濃度の測定に好ましく用いられる。
【０３４９】
本発明は、近赤外のエネルギーを結膜/血しょう接触面じゅうに送る手段、互いに全く反対になるように放射線源と検出器の位置を決めるための手段、及び、伝搬された生じたスペクトルを重要な物質の濃度へ変換及び分析するための手段をさらに含む。本発明はまた、前述の方法で重要な物質の濃度を確定するための方法を与える。前述の方法は、重要な物質の測定のために線源媒体として結膜の近くにある血しょうを含む目の流体を用い、結膜/血しょう接触面に近赤外のような電磁放射線を向け、前述の結膜/血しょう接触面からの放射された近赤外エネルギーを集め、生じたスペクトルをとりあげ検出上の電気信号を与え、信号を処理し前述の信号による重要な物質の濃度を報告するステップを含む。その発明は、安定した圧力及び温度をもち、安定した位置に放射線源及び検出器の位置を決めるための手段と方法を含む。それは放射線が向けられる表面に関連している。
【０３５０】
本発明はまた、目からの熱として放射された自然な遠赤外放射線を集めるための手段、前述の放射線を受けるための放射線捕集器の位置を決めるための手段、そして目から集めた放射線を重要な物質の濃度に変換するための手段を含む。本発明はまた、前述の方法で重要な物質の確定するための方法を与える。前述の方法は、重要な物質の測定のために生じた放射線として目からの自然な遠赤外の照射を用い、熱安定環境で生じた放射線スペクトルを集め、検出上の電気信号を与え、信号を処理し前述の信号による重要な物質の濃度を報告するステップを含む。熱安定環境は、目が開いているとき及び閉じている時を含む。熱放射収集手段は、目が開いているか閉じられているまぶたのポケット中の結膜に接している。
【０３５１】
閉じられた目では、収集手段が角膜に接することもある。閉じられた目では、角膜は、角膜の表面への流体の侵出のある目の内部の房水と平衡状態にある。目が閉じられているあるいはまばたきをしている間の角膜は、中心体温と熱平衡にある。目が閉じられている場合、生成された平衡状態は、角膜の表面に据えられた光学あるいは電気化学のセンサをもつコンタクトレンズを用いて、重要な物質の評価することを可能にする。その発明はまた、目が開いているかあるいは閉じている時、安定な圧力及び安定な位置に熱放射収集手段の位置を決める手段及び方法を含む。
【０３５２】
本発明は、単一及び連続的な両方の測定で、身体の中心温度を測定することをさらに含む。本発明は、目から熱放射を集める手段、熱安定環境中の目から熱放射を受けるための温度感知装置の位置を決める手段、及び前述の熱放射を身体の中心温度に変換するための手段を含む。本発明は、前述の方法で身体の中心温度を確定するための方法を与える。前述の方法は、熱安定環境における目からの熱放射を用い、目による熱放射を集め、検出上の電気信号を与え、信号を処理し温度レベルを報告するステップを含む。その発明は、まぶたのポケットで達せられるような安定した圧力及び安定した位置に温度センサを適切な位置に決めるための手段及び方法も含む。その発明は、さらに身体機能を監視し、及び薬剤を分配し、あるいは獲得した信号によって装置を活性化する手段を含む。その発明は、血管の異常及び癌を治療するための機器及び方法をさらに含む。その発明は、さらに薬剤を分配する手段を含む。
【０３５３】
重要な物質は、電磁気の手段によって分析されることができる目の表面あるいは結膜に隣接して存在するどんな物質でも含むことができる。例えば、制限はしないが、そのような物質は、分子の、化学のあるいは細胞のような血しょうに存在するいかなる物質も含むことができる。そして例えばブドウ糖、酸素、重炭酸塩、心臓のマーカー、癌マーカー、ホルモン、グルタミン酸塩、尿素、脂肪酸、コレステロール、トリグリセリド、タンパク質、クレアチニン、アミノ酸等のような内生の化学物質と同様、薬物及びアルコールのような外来の化学物質、そしてガン細胞等のような細胞成分が含まれる。反射率分光計を用いる光吸収とpHが関係のある場合、pHのような値も計算することができる。
【０３５４】
重要な物質は、ヘモグロビン、チトクローム、細胞の成分をも含むことができる。そして前述の重要な物質に電磁放射線を向ける場合に、代謝変化は前述の重要な物質と光相互作用に付随する。それらの成分及び値はすべて、それらの光学的、物理的、化学的特徴に基づいて、電磁気の手段を用いて結膜あるいは目の表面で最も望ましく検出することができる。
【０３５５】
ここにおける説明の目的では、強膜は1つの構造と見なされる。しかしながら、強膜は、上強膜及びテノン嚢を含むいくつかの層及び周辺構造を持つことが理解される。
【０３５６】
ここにおける説明の目的では、光と放射線は、交互に用いられる。そして電磁スペクトル内に含まれるエネルギーの形を参照する。
【０３５７】
本発明によって開示されるような方法及び機器、目の流体、結膜のエリアは、理想的な手段及びいかなる重要な物質をも測定するための信号の線源を供給する。それにより最適・最大の信号が得られる。結膜の構造及び生理機能が安定していて、結膜の近くにあり集められた血しょうの量もまた安定であるので、本発明は分析的な校正を可能にする。参照として個々にサンプリングする血液を要求する臨床の校正を回避する、この型の分析的な校正は普遍的になりえる。
【０３５８】
添付図面と共に取り上げられる時、本発明の前述及び他の目的、機能、様相及び利点は、本発明の次の詳述からより明白になるであろう。
【実施例】
【０３５９】
・圧平式（Applanation）
本発明の好ましい実施例をここで図面を参照しながら説明する。図１に示した好ましい実施例により、圧平式により眼圧を測定するシステムを与える。このシステムは、角膜４と接触して置かれる接触装置２と、接触装置の一部を角膜４に向って突出させ、予め定義した圧平量を与えるように、接触装置２を作動させるための駆動手段６とを含む。
更に、システムは、角膜４の圧平量が予め定義した値に達した時を検出する検出配列８、及び計算ユニット１０とを含む。その計算ユニットは、力の量に基づく眼圧の確定のために検出配列８に応答する。この力の量は、予め定義した圧平量に達するために、角膜４に対して接触装置２が加えなければならない力の量である。
【０３６０】
図１に示した接触装置２は、角膜４と接触装置の違いをはっきり示すために、厚さを強調して示してある。図２Ａから図２Ｄは、接触装置２の好ましい実施例をさらに正確に表わしたもので、実質的に固い環状部材１２、可撓性膜１４及び可動中央部片１６とを含む。この実質的に固い環状部材１２は角膜４の外表面に合う形状の凹型内表面を有し、そこに特徴的な孔２０をもつ。この実質的に固い環状部品１２は孔２０のところで厚さが最大で（約１ｍｍが望ましい）、実質的に固い環状部品の周辺２１に向って徐々に薄くなる。この実施例では、固い環状部品の直径は約１１ｍｍで、孔２０の直径は約５．１ｍｍである。この実質的に固い環状部品１２は透明なポリメチルメタクリレート製が望ましいが、ガラス及び適当に固いプラスチックやポリマー等多くの他の材料でも良いことが理解される。これらの材料は角膜に向う光、又は、角膜からの反射光と干渉を起こさないものが望ましい。
【０３６１】
可撓性膜１４は、好ましくは実質的に固い環状部品１２の凹状内表面に固定され、角膜上皮層へのきずや摩耗を防いで装着者を快適にさせる。可撓性膜１４は少なくとも環状部品１２の中の孔２０と同一の広がりをもち、少なくとも、１つの透明領域２２を含む。この透明領域２２は可撓性膜１４全体にわたることが望ましく、可撓性膜１４は固い環状部材１２の凹状内表面１８全体と同一の広がりをもつことが望ましい。また、好ましい配列によれば、可撓性膜１４の周辺と固い環状部材１２の周辺だけが互いに固定される。こうすることにより、可撓性膜が、角膜４に向かう可動中央部片１６の移動に対して起こる抵抗を最小に抑えることができる。
【０３６２】
その他の配列によって、可撓性膜１４が固い環状部材と同一の広がりを持ち、孔２０から約１ｍｍ内部の円領域を除いた全域にわたって、可撓性膜は熱で封じられる。
【０３６３】
可撓性膜１４は、透明なシリコーンエラストマー、透明なシリコーンゴム（従来のコンタクトレンズに使用されている）、透明で軟かいアクリル樹脂（従来の眼内レンズに使用されている）、透明なハイドロゲル等のような、軟かくて薄いポリマーからなることが望ましいが、他の材料で可撓性膜１４を作っても良いことが理解される。
【０３６４】
可動中央部片１６は、孔２０内ですべるように配列され、その実質上平らな内面２４は可撓性膜１４に固定されている。内面２４と可撓性膜１４との接合は接着剤又は熱接触法で行なうのが望ましい。しかしながら、内面２４を可撓性膜１４にしっかり接合するには種々の他の技術を用いても良いことが理解される。可動中央部片１６の直径は約５．０ｍｍ、厚さは約１ｍｍが望ましい。
【０３６５】
本質的に円筒状の壁42は、孔20の周辺部分で固い環状体12の増加された厚みの力により、孔20を取り囲む周囲の境を明らかにさせる。可動中央部片１６は、この壁４２に対してピストンの様にスライド出来るように配列され、その厚さは円筒壁面４２の高さに一致することが望ましい。使用する場合には、本質的に平らな内部の側24は、駆動手段６による可動中央部片16の作動において角膜4の一部を平らにする。
【０３６６】
環状部材１２、可撓性膜１４及び可動中央部片１６の全体の大きさは、種々の因子のバランスによって確定されている。その因子とは、圧平化時に角膜４に加えられる望ましい力の範囲、患者の不快感に対する耐性、望ましい最小の圧平化面積及び角膜４上での接触装置２の必要な安定性等である。加えて、上述のピストンに似たスライド運動を妨害することなしで、中心部片１６と実質的に固い環状体１２との間の相対的回転が起こらないように、可動中央部片１６の寸法は、選ぶことが望ましい。
【０３６７】
接触装置２の製造に使う材料は、角膜４への入射光、それによる反射光との干渉が最小になる様に選ばれることが望ましい。
【０３６８】
図１に示した駆動手段６は、角膜４に向ってピストンのように可動中央部片１６のスライドが生じるように可動中央部片１６を駆動するのが望ましい。こうすると、可動中央部片１６と可撓性膜１４の中心部とが、角膜４に対して内部へ突き出る様になる（図２Ｃ、図２Ｄに示される）。こうして角膜４の一部が平らになる。予め定義した圧平量が得られるまで駆動はつづく。
【０３６９】
可動中央部片１６は、磁場に反応する可動中央部片１６をスライドするように配列された磁気応答性の要素２６を含むのが好ましい。また、駆動手段６は、要素２６に磁場をかける機構２８を有することが望ましい。磁場を作る機構２８は、選択的に位置された棒磁石を含むが、好ましい実施例としては、磁場を作る機構２８は、螺旋状に長い有線を密に巻いたコイル３０と、コイル３０に流れる電流を徐々に増大させる回路３２とを含む。電流を徐々に増すると磁場も徐々に増大する。駆動手段６と可動中央部片１６の間の磁気反発力が徐々に増大し、そして次に角膜４にかかる力も徐々に増大し、最後には、予め定義された圧平量が達せられる。
【０３７０】
物理の法則によると、コイル３０を流れる電流は、中心片１６が可撓性膜１４を通して角膜４に加える力の大きさに比例することが理解される。予め定義された圧平量を達するために要する力は眼圧に比例するので、予め定義された圧平量を達するために要する電流量は眼圧に比例する。従って、電流値から眼圧値に変換する変換係数は、システムの大きさ、磁気応答要素２６の磁気応答性、コイル巻き数等により、実験的に容易に求めることができる。
【０３７１】
変換係数は実験的技術を用いる他に、眼圧計（トノメーター）を校正する従来の方法でも確定することができる。これらの既知の方法は、圧入装置の内部への置換、及び圧入された眼の体積変化及び圧力の間に存在する既知の関係に基づく。これらの方法の例は、「Shiotz, Communications: Tonometry, The Brit. J. of Ophthalmology, June 1920, p. 249~266; Friedenwald, Tonometer Calibration, Trans. Amer. Acad. of O. & O., Jan~Feb 1957, pp. 108~126; and Moses, Theory and Calibration of the Schiotz Tonometer VII: Experimental Results of Tonometric Measurements: Scale Reading Versus Indentation Volume, Investigative Ophthalmology, September 1971, Vol. 10, No. 9, pp. 716 ~ 723 」に説明されている。
【０３７２】
眼圧と電流の関係を見ると、計算ユニット１０には、予め定義した圧平量が達せられたとき、コイル３０に流れる電流の量を示す電流値を蓄えるメモリ装置33をもつ。計算ユニット１０には、電流値を眼圧に変換する変換ユニット３４も含む。
【０３７３】
好ましくは、予め定義した圧平量に達した時、電流値（コイル３０を流れる電流量に一致する）を直ちにメモリ装置33に蓄積できるように、計算ユニット１０は、検出装置８に応答できる。同時に、計算ユニット１０は電流の流れを止める出力信号を電流発生回路３２に出す。これによって、角膜４に加わる力が止まる。他の実施例では、予め定義した圧平量に達すると、コイル３０に流れる電流を自動的に止められるように、電流発生回路３２は直接的に検出装置８に応答することの出来る（例えば計算ユニット１０を通さずに）。
【０３７４】
電流発生回路３２には、徐々に電流を増大させる適当な構造の回路を設けても良い。しかしながら、スイッチと直流電源を含む電流発生回路３２が望ましい。このように組み合わせることでステップ関数を作ることができる。好ましい電流発生回路３２に、更に、積分増幅器を組み込めば、これがステップ関数を積分し、漸増電流を発生する。
【０３７５】
磁気応答要素２６の周囲は透明な周辺部３６で囲まれる。この透明周辺部３６は透明領域２２と位置合わせがされ、光は接触装置２を通って角膜４に達し、角膜４から反射して接触装置２から透明周辺部３６を通ってもどって来ることができる。透明周辺部３６は全体が空隙でできていても良いが、精度向上と固い環状部材１２を通る可動中央部片１６の滑動をスムーズにするため、透明な固体素材で透明周辺部３６を構成することが望ましい。代表的な透明固体材料としては、ポリメチルメタクリレート、ガラス及び硬質アクリル、可塑性ポリマー等がある。
【０３７６】
磁気応答要素２６は、接触装置２が患者の角膜４の上にある時、患者はこの孔を通して見ることができる中央覗き孔３８をもつ環状磁石からなることが望ましい。この中央覗き孔３８は可撓性膜１４の透明領域２２と位置合わせがされ、直径は少なくとも１〜２ｍｍであることが望ましい。
【０３７７】
この好ましい実施例では磁気応答要素２６として環状磁石が用いられているが、強磁性材料及び/または液体中に磁気応答性の粒子を懸濁させたもの等からなる様々な他の磁気応答要素２６を使うこともできる。また、磁気応答要素２６は複数の小さな棒磁石を円形に並べ、説明された中央覗き孔３８に相当する開口部を設けたものでも良い。透明磁石も使える。
【０３７８】
システムが検出した眼圧を数値表示する表示装置４０を設けることが望ましい。表示装置４０は、計算ユニット１０の変換ユニット３４に接続し、これに応答する液晶表示装置（ＬＣＤ）又は発光ダイオード（ＬＥＤ）表示装置からなることが望ましい。
【０３７９】
代わりに、表示装置４０は、眼圧がある範囲内にあるかどうかを表示する配列にすることが出来る。この場合、表示装置４０は、緑色のＬＥＤ４０Ａ、黄色のＬＥＤ４０Ｂ、赤色のＬＥＤ４０Ｃからなる。眼圧が予め定義された高い範囲にあれば赤色のＬＥＤ４０Ｃが光り、医療上の処理が必要なことを知らせる。眼圧が正常な範囲内にあれば緑色ＬＥＤ４０Ａが光る。眼圧が正常範囲と高圧範囲の間にある時は黄色のＬＥＤ４０Ｂが光り、眼圧はいくらが上ったことを知らせ、現在は医療上の処理は必要ないが、時々監視した方が良いことを知らせる。
【０３８０】
同じ眼圧であっても患者によってその感度と反応が異なるので、各ＬＥＤ４０Ａ、４０Ｂ及び４０Ｃに対する範囲は医者に各患者についての校正をしてもらうことが望ましい。このように、結果として眼圧が上昇しやすい患者は、他の層でない患者が医療上の処理を求めるように注意される場合の圧力より、低い眼圧で医療上の処理を求める様に注意されることがある。範囲の校正は、可変利得増幅器又は可変抵抗付きの分圧器回路網を有する既知の校正装置４０Ｄを用いて行なえる。
【０３８１】
検出装置８は、２つの１次光線放射器４４、４６、２つの光センサ４８、５０、２つの収束レンズ５２、５４を含む光検出システムから成ることが望ましい。放射器４４、４６には、低出力レーザ光線発生装置や赤外（ＩＲ）線光線放射装置等のどの市販の光線放射器も使える。装置２と１次光線放射器（１次光線発生器）４４、４６は、それぞれの１次光線発生器４４、４６が装置の透明領域２２を通って角膜に向って一次光線を放射するように、及び、その１次光線が角膜４で反射され、装置２を通って戻り、角膜の圧平量に依存する伝搬方向を有する反射ビーム６０、６２を発生するように、お互いに関して配列されることが好ましい。２つの光センサ４８、５０と２つの収束レンズ５２、５４の配列は、予め定義した角膜４の圧平化度が得られた時だけ、反射光６０、６２と一直線になる様なものが望ましい。１次ビーム５６、５８は透明周辺部３６を通ることが望ましい。
【０３８２】
図１では、２つの反射光６０、６２は互いに分れ、２つの収束レンズ５２、５４と光センサ４８、５０からも離れて表わされているが、角膜４が圧平になると、反射光６０、６２は、２つの光センサ４８、５０と２つの収束レンズ５２、５４に近づく。予め定義した圧平度に達すると、反射光６０、６２は収束レンズ５２、５４及びセンサ４８、５０と一直線になる。センサ４８、５０は、反射光６０、６２の存在を検出するだけで、予め定義した圧平度が得られた時を検出することができる。双方のセンサ４８、５０が各反射光６０、６２を受光した時に、予め定義した圧平度になると考えられる。
【０３８３】
一般には、２つの１次光線発生器４４、４６と２つの光センサ４８、５０を使った上述の構造で有効であるが、乱視の患者の場合には、４つの光線発生器と４つの光センサを、駆動手段６の長手方向の軸上で互いに直交する様に配列することにより、より高い精度を得ることができる。２つの光線発生器４４、４６と光センサ４８、５０を用いる場合と同様、全てのセンサが反射光のそれぞれを受光した時に、予め定義した圧平度が得られると考えられる。
【０３８４】
駆動手段６及び検出装置８が接触装置２と正しい位置関係にあることを知るためには照準装置を設けることが望ましい。照準装置は、接触装置２が患者の角膜２の上にある時に、患者が可動中央部片１６の中央覗き孔３８を通して見ることができる様になっていることが望ましい。中央覗き孔３８は透明領域２２と正しく位置合わせする。更に、駆動手段６は管状のハウジング６４を有しており、第１の端部６６は装置２を付けた目の上に置き、第２の端部６８には少なくとも１つのマーク７０が付けてあり、患者が中央覗き孔３８を通して、このマーク７０を見ることができる時には、接触装置２は駆動手段６と検出装置８に対して正しい位置関係にある様になっている。
【０３８５】
第２の端部６８は内側に鏡面７２を有していることが望ましく、マーク７０は一般に十字線を含む。図３は、接触装置２が駆動手段６及び検出装置８と正しい位置関係にある時に、中央覗き孔３８を通して患者に見える視野を示す。位置関係が正しい時は、中央覗き孔３８の反対像７４は、鏡面７２でマーク７０を構成する２つの線の交点にあらわれる（図３では、像７４を他の部分と区別するために、像の大きさは強調して表してある）。
【０３８６】
管状ハウジング６４の内部には、ハウジング６４内部を照らし、十字線と反射像７４を見やすくするために、少なくとも１つの光源７５を備えることが望ましい。内部鏡面７２は、光源７５が点灯している時だけ鏡として働き、光源７５を消した場合は、管状ハウジング６４内部が暗くなるために、ほとんど透明になることが望ましい。この目的のために、管状ハウジング６４の第２の端部６８は、保安装置や監視装置によく見られる“一方向からしか見えないガラス”を使って作られる場合がある。
【０３８７】
この接触装置を使うのが主に医者や検眼士などである場合には、第２端部は単に透明であるだけで良い。一方、この装置を患者が自分でモニターするために使う場合は、第２端部６８はミラーだけを有するだけで良い。
【０３８８】
このシステムに、接触装置２が駆動手段６や検出装置８から軸方向に正しい距離だけ離れているかどうかを示す光学的距離測定機構を設けることが望ましい。この光学的距離測定機構は照準装置と組み合わせて用いることが望ましい。
【０３８９】
この測距機構は光学的測距ビーム（光線）７８を接触装置２に向って出す測距ビーム発生器７６を有することが望ましい。接触装置２は測距ビーム７８を反射し、１次測距反射ビーム８０を作ることができる。１次測距反射ビーム８０の通路には凸面鏡８２を配列することが望ましい。この凸面鏡８２は１次測距反射ビーム８０を反射して２次測距反射ビーム８４を作り、１次反射ビームの伝搬方向の変動を増幅するのに役立つ。２次測距反射ビーム８４は、通常、測距ビーム検出器８６に向けられる。この検出器８６は、装置２が駆動手段６、検出装置８から軸方向に正しい距離にある時にのみ、２次反射測距ビーム８４が測距ビーム検出器８６の予め定義した部分に当る様に配列される。その距離が正しくない場合は、２次反射ビームはビーム検出器８６の別の部分に当る。
【０３９０】
ＬＣＤ又はＬＥＤ表示装置のようなインジケータ（表示器）８８は、測距反射ビームがビーム検出器の予め定義した部分に当った時にのみ、軸距離が正しいことを示すビーム検出器８６と接続し、また応答するのが望ましい。
【０３９１】
図１に示した様に、測距ビーム検出器８６は２次測距反射ビーム８４を受光できる様に配列したマルチフィルタ光学要素９０を有することか望ましい。このマルチフィルタ光学要素９０は複数の光学フィルタ９２を含んでいる。
各光学フィルタ９２は異なる割合の光を除き、検出器８６の予め定義された部分は光学フィルタ９２の特定の一つと、それに関連するフィルタする割合とで決められている。
【０３９２】
測距ビーム検出器８６は更に、２次測距反射ビーム８４がマルチフィルタ光学要素９０を通過した後の２次反射ビーム８４の強度を検出するビーム強度検出センサ９４を含む。マルチフィルタ光学要素は、この強度を軸方向の距離によって変えるので、この強度は接触装置２が駆動手段６及び検出装置８から正しい距離にあるかどうかを示す。
【０３９３】
２次反射ビーム８４がマルチフィルタ光学要素９０を通った後、２次ビーム８４をビーム強度検出センサ９４に集光させるために、収束レンズ９６は、マルチフィルタ光学要素９０とビーム強度検出センサ９４との間に配列するのが望ましい。
【０３９４】
接触装置２が駆動手段６及び検出装置８との軸方向の距離が正しくない場合、正しい距離にするにはどのような修正操作が必要かを示すために、インジケータ８８はビーム強度検出センサ９４に応答することが望ましい。インジケータ８８による表示は強度に基づく。そして複数の光学フィルタ９２の強度は、関連するフィルタ割合の効力により特定の強度が達成される。
【０３９５】
例えば、接触装置２が駆動手段６から離れすぎている場合には、２次ビーム８４はフィルタ群９２の内の暗いフィルタを通る。その結果、ビーム強度が低下し、ビーム強度検出センサ９４は、インジケータ８８に接触装置２を駆動手段に近づける必要があることを示す信号を出す。インジケータ８８は、この信号に応えてこのシステムの利用者にその必要性を伝える。
【０３９６】
又は、接触装置２を駆動手段６に近づけるべきとの信号をコンピュータに入るようにし、修正を自動的に行うこともできる。
【０３９７】
同様に、接触装置２が駆動手段６に近づきすぎている場合、２次測距反射ビーム８４はフィルタ群９２のうちの明るいフィルタを通る。この結果、ビーム強度は大きくなり、ビーム強度検出センサ９４は、インジケータ８８に装置２を駆動手段から遠ざける必要のあることを示す信号を出す。インジケータ８８は、この信号に応えてこのシステムの利用者にその必要性を伝える。
【０３９８】
更に、装置２を駆動手段６から遠ざける必要性を示す信号に応える適当なコンピュータ制御の移動システムを設けることにより、駆動手段６を接触装置２から遠ざける動きをコンピュータ制御で自動的に行うことができる。
【０３９９】
図３に示す様に、インジケータ８８は３つのＬＥＤから成り、これらはハウジング６４の第２端部６８に交わる水平線上に配列されることが望ましい。左側のＬＥＤ８８ａは黄色が望ましく、これが点灯した場合は、接触装置２が駆動手段６と検出装置８から離れすぎていることを示す。同様に、右側ＬＥＤ８８ｂは赤色が望ましく、接触装置２が駆動手段６と検出装置８に近すぎることを示す。距離が適当な場合は中央のＬＥＤ８８ｃが点灯する。中央のＬＥＤ８８ｃは緑色が望ましい。ＬＥＤ８８ａ及び８８ｃはビームの強度に応答して、ビーム強度検出センサ９４によって選択されて点灯される。
【０４００】
図１では、強度が低下すれば装置を近づける必要があることを意味するフィルタ９２の配列になっているが、本発明はこうした配列に限るわけではない。例えば、マルチフィルタ光学要素９０を逆にして、フィルタ９２の中で最も暗いフィルタが管状ハウジング６４の端部６８の隣りに来るようにしても良い。この配列では、ビーム強度の増加は、接触装置２を駆動手段６から遠ざける必要があることを意味する。
【０４０１】
駆動手段６（又は少なくとそのコイル３０）はハウジング６４の中でスライドできる様に搭載し、ノブ・ギア（例えばラック・ピニオン）機構を備え、接触装置２からの軸方向の距離が適当な値になるまで、ハウジング６４の中を完全に直線状に駆動手段６（又はコイル３０）を軸長手方向に選択的に動かせるようにすることが望ましい。この様な構造にすると、ハウジング６４の第１端部６６は、検査される眼の周りの顔面を患者が押し付ける接触装置２の位置決め機構として作用する。顔面が第１端部６６に押しつけられて静止したら、ノブ・ギア機構を操作し駆動手段６（又はそのコイル３０）を接触装置２から正しい距離のところまで動かす。
【０４０２】
顔面と第１端部との接触により大きな安定性が得られるが、顔面接触は本発明を利用する場合の必須のステップではない。
【０４０３】
このシステムには、接触装置２が駆動手段６及び検出装置８と正しい位置関係にあるかどうかを示す光学的位置合わせ機構を備えることが望ましい。この光学的位置合わせ機構は、圧平化の前の反射ビーム６０、６２をそれぞれ検出する２つの位置合わせビーム検出器４８’、５０’を有している。接触装置２が駆動手段６及び検出配列８に対して適当な位置合わせがされる場合に限り、圧平化の前に、光の反射光線６０、６２がそれぞれ位置合わせビーム検出器４８’、５０’の予め定義された部分に当るように、位置合わせビーム検出器４８’、５０’は、配列される。接触装置２の位置が正しくない場合には、反射ビーム６０、６２は位置合わせビーム検出器４８’、５０’の別の部分に当る。これについては以下に述べる。
【０４０４】
更に、光学的位置合わせ機構には、位置合わせビーム検出器４８’、５０’に反応する表示器配列が含まれる。この表示器配列は、圧平化の前に、反射ビーム６０、６２がそれぞれ位置合わせビーム検出器４８’、５０’の予め定義された部分に当る時だけ、位置合わせが正しくなっていることを示す一連のＬＥＤ９８、１００、１０２及び１０４を有することが望ましい。
【０４０５】
各位置合わせビーム検出器４８’、５０’はマルチフィルタ光学要素１０６、１０８を有することが望ましい。マルチフィルタ光学要素１０６、１０８は反射ビーム６０、６２を受光するように配列する。各マルチフィルタ光学要素１０６、１０８は複数の光学フィルタ、１１０₁₀から１１０₉₀（図４、５）を含んでおり、各フィルタは異なった割合の光をフィルタする。図４、５では、各％は１０％おきに１０％から９０％まで記してある。しかし、これとは異なる配列、増分でも良い。
【０４０６】
例示した配列では、光の５０％を除く中央にあるフィルタ１１０₅₀が各位置合わせビーム検出器４８’、５０’の予め決める部分を表わすのが望ましい。従って、反射ビーム６０、６２がフィルタ１１０₅₀を通り、ビーム６０、６２の強度が５０％減少する時に正しい位置になると考えられる。
【０４０７】
各位置合わせビーム検出器４８’、５０’は、反射ビーム６０、６２がマルチフィルタ光学要素１０６、１０８を通った後の反射ビーム６０、６２の強度をそれぞれ検出するビーム強度検出器１１２、１１４を有していることが望ましい。各ビームの強度は接触装置２が駆動手段６及び検出装置８のそれぞれに対して正しい位置にあるかどうかを示す。
【０４０８】
収束レンズ１１６、１１８は各マルチフィルタ光学要素１０６、１０８と、それに対するビーム強度検出器１１２、１１４との間にあるのが望ましい。収束レンズ１１６、１１８は、反射ビーム６０、６２がマルチフィルタ光学要素１０６、１０８を通った後で、反射ビーム６０、６２をビーム強度検出器１１２、１１４に集光する。
【０４０９】
各ビーム強度検出器１１２、１１４は、位置合わせビーム検出回路に出力し、この回路はビーム強度検出器１１２、１１４のそれぞれの出力に基づいて正しい位置関係になっているかどうかを決め、正しくない場合には適当なＬＥＤ９８、１００、１０２、１０４に取るべき修正動作を表示させる。
【０４１０】
図３に示す様に、ＬＥＤ９８、１００、１０２及び１０４はそれぞれ十字線７０の交点の上、右、下及び左側に位置している。位置合わせが間違っていない限り、どのＬＥＤ９８、１００、１０２及び１０４も光らない。従って、光らないことは、接触装置２が駆動手段６と検出装置８に対して正しい位置にあることを示す。
【０４１１】
角膜４の上にある接触装置２が高すぎる場合には、ビーム５６、５８は角膜４の下の方に当り、角膜の湾曲により更に下方へ反射される。それで、反射ビーム６０、６２はマルチフィルタ要素１０６、１０８の下半分に当り、各反射ビーム６０、６２の強度は３０％を超えないように減少される。それぞれの強度減少はビーム強度検出器１１２、１１４により位置検出回路１２０に伝えられる。この検出回路１２０は、この強度低下が接触装置２が高すぎるという位置合わせの不成功によるものと解釈する。それで、位置合わせ検出回路１２０は上方のＬＥＤ９８を点灯させる。利用者は、この点灯によって、接触装置２が高すぎ、駆動手段６及び検出装置８に対して下げる必要があることを知る。
【０４１２】
同様に、角膜４の上にある装置２が低すぎる場合には、ビーム５６、５８は角膜４の上の方に当り、角膜の湾曲により、更に上の方へ反射される。その結果、反射ビーム６０、６２はマルチフィルタ要素１０６、１０８の上半分に当り、各反射ビーム６０、６２の強度は少なくとも７０％は減少する。これらの強度減少はビーム強度検出器１１２、１１４により位置検出回路１２０に伝えられる。この検出回路１２０は、この強度減少が接触装置２が低すぎて位置合わせがずれているものと解釈する。それ故に、位置合わせ検出回路１２０は下方のＬＥＤ１０２を点灯させる。この点灯により、利用者は接触装置２が低すぎ、駆動手段６及び検出回路８に対して上げる必要があることを知る。
【０４１３】
図１を参照して接触装置２が右の方に離れている場合には、ビーム５６、５８は角膜４の左側に当り、角膜の湾曲により更に左方へ反射される。従って、反射ビーム６０、６２はマルチフィルタ要素１０６、１０８の左半分に当る。フィルタされる割合は、マルチフィルタ要素１０６では左から右にいくに従い減少し、マルチフィルタ要素１０８では左から右にいくに従い増加するので、ビーム強度検出器１１２、１１４で検出される強度には違いがでてくる。特に、ビーム強度検出器１１２は、ビーム強度検出器１１４より小さい強度を検出する。この異なる強度はビーム強度検出器１１２、１１４によって位置合わせ検出回路１２０に伝えられる。この検出回路１２０は、ビーム強度検出器１１４での強度がビーム強度検出器１１２での強度より大きいという強度の違いは、装置２が図１では右側に寄りすぎている（図３では左側に寄りすぎている）という位置合わせのずれによるものと解釈する。従って、位置合わせ検出回路１２０は左側のＬＥＤ１０４を点灯させる。この点灯により、利用者は駆動手段６は左側に離れており（図３では）、それぞれ駆動手段６及び検出装置８に対して右側へ（図１では左側へ）移動する必要があることを知る。
【０４１４】
同様に、図１の接触装置２が左側に離れている場合には、ビーム５６、５８が角膜４の右側に当り、角膜の湾曲により更に右の方へ反射する。従って、反射ビーム６０、６２はマルチフィルタ要素１０６、１０８の右半分に当る。フィルタされる割合はマルチフィルタ要素１０６では左か右に行くに従い減少し、マルチフィルタ要素１０８では左から右に行くに従い増加するので、ビーム強度検出器１１２、１１４で検出される強度には違いか出る。特に、ビーム強度検出器１１２はビーム強度検出器１１４より大きい強度を検出する。この異なる強度はビーム強度検出器１１２、１１４により位置合わせ検出回路１２０へ伝えられる。この検出回路１２０は、ビーム強度検出器１１４での強度がビーム強度検出器１１２より小さいという強度の差異から、接触装置２が図１では左に寄りすぎている（図３では右に寄りすぎている）という位置合わせのずれによるものと解釈する。従って、位置合わせ検出回路１２０は右側のＬＥＤ１００を点灯させる。この点灯により、利用者は接触装置２が駆動手段６及び検出装置８に対して右に寄りすぎており（図３では）、左側へ（図１では右側へ）移動させる必要があることを知る。
【０４１５】
従って、ＬＥＤ９８、１００、１０２及び１０４と位置合わせ検出回路１２０とを組み合わせは、ビーム強度検出器１１２、１１４に応答し、接触装置２の位置合わせが正しくない場合、正しい位置にするためには、どんな修正動作が必要かを示す表示装置が構成される。可動中央部片１６の透明周辺部３６は、位置合わせが正しくなくても、ビーム５６、５８が角膜に達することを可能にするために充分な幅を持っていることが望ましい。
【０４１６】
自動位置修正はコンピュータ制御で駆動手段を上、下、右及び／又は左へ動かすことができ、このコンピュータ制御移動は光学的な位置合わせ機構に応答する適正なコンピュータ制御移動機構で行うことができる。
【０４１７】
光学的位置合わせ機構は照準装置と一緒に用いることが望ましい。光学的位置合わせ機構は小さな修正を指示するが、照準装置は大きな修正を指示する。しかし、透明周辺部３６の幅が十分大きい場合は、照準装置の代りに、光学的位置合わせ機構を用いることができる。
【０４１８】
上記位置合わせ機構は、検出装置８で用いるのと同じ反射ビーム６０、６２を用いるが別々の位置合わせビームを得るためには、別々の位置合わせビームエミッタを使用できる。しかし、上記構成はエミッタを増やす必要がなく、製造コストを低減できるので好ましい。
【０４１９】
それでも、図１には光学的位置合わせビームエミッタ１２２、１２４を示している。これらの光学的位置合わせビームエミッタ１２２、１２４を用いる位置合わせ機構は、反射ビーム６０、６２を用いる対応するものと、本質的には同じ様に作動する。
【０４２０】
特に、各位置合わせビームエミッタ１２２、１２４は接触装置２に向けて位置合わせビームを放出する。この位置合わせビームは角膜４で反射されて、反射位置合わせビームを作る。位置合わせビームエミッタ１２２、１２４がある場合、位置合わせビーム検出器４８’、５０’は、反射ビーム６０、６２ではなく、反射位置合わせビームを受光する様に配列される。より詳細にいうと、反射位置合わせビームは、接触装置２が駆動手段６及び検出装置８と正しい位置関係にある場合にのみ、圧平化の前に各位置合わせビーム検出器４８’、５０’の予め定義した部分に当る。システムの残りの部分は、位置合わせビームエミッタ１２２、１２４を用いないシステムと同じ部品を有し、同じ様に作動することが望ましい。
【０４２１】
このシステムは、更に、角膜４上に接触装置２を穏やかに設置する付与装置（アプリケータ）を備えることが望ましい。図５Ａから図５Ｆまでに示す様に、実施例の付与装置１２７は、その先端に環状片１２７Ａが付いている。環状片１２７Ａは可動中央部片１６の形状にマッチしている。付与装置１２７は、環状片１２７Ａに向って開口する開口端を有する導管１２７ＣＮを備えることが望ましい。導管１２７ＣＮの反対側の端には圧迫可能な球状体（squeeze bulb）１２７ＳＢが連結されている。１２７ＳＢは、圧迫可能な球状体１２７ＳＢ内への空気の流入は容認し、弁１２７ＳＢ外への空気の流出を防ぐ一方向弁１２７Ｖを備えている。圧迫可能な球状体１２７ＳＢを絞ってから放すと、圧迫可能な球状体１２７ＳＢは絞り前の形状までふくらもうとするので、導管１２７ＣＮの開口端で吸引効果が生じる。この吸引効果を利用して、接触装置２を付与装置１２７の先端に保持する。
【０４２２】
加えて、アプリケータ127の基部でノブ127Cが押されるとき、旋回心軸で回転されるレバー・システム127Bは、可動中心部片１６をから分離するように配列される。そのために接触装置2を軽く押して環状の部分127Aから離す。
【０４２３】
その代わりに、アプリケータ127の先端は、環状の部分127Aを通して流れる電流を用いて、選択的に磁化されあるいは消磁される。この配列は、回転レバー・システム127Bを、可動中心部片16を退ける磁界を与えることができる磁化機構に取り替え、それによって、角膜4に接触装置2を適用する。
【０４２４】
上記の要素の組合せを実行するための好ましい回路配列は、図6の中で図式的に示される。好ましい回路配列によれば、光線強度検出器112,114は、検出された光線強度に比例した電圧出力を与える1対の光検出器からなる。各光線強度検出器112,114からの出力は、濾波増幅器126,128の非転換入力端子にそれぞれ接続される。濾波増幅器126,128の転換端子は、地上に接続される。従って、濾波増幅器126,128は濾波及び増幅効果を与える。
【０４２５】
適切な垂直方向の位置合わせが行われるかどうか確定するために、濾波増幅器128からの出力は、垂直方向の位置合わせを行う比較測定器130の転換入力端子に適用される。垂直方向位置合わせ比較測定器130は基準電圧Vref1に非転換入力端子を接続する。光線62がマルチフィルタの光学的要素108(つまり適切な垂直方向の位置合わせが達せられる場合)のフィルタ110₄₀ ₋ ₆₀の中央の列に当たる場合は常に、濾波増幅器128からの出力に近づくように、基準電圧Vref1が選択される。
【０４２６】
従って、適切な垂直方向の位置合わせが達せられるときは比較測定器130からの出力はおよそ0であり、接触装置2が高すぎるときは著しく負であり、そして接触装置2が低すぎる場合、著しく正となる。その後、比較測定器130からのこの出力は垂直方向の位置合わせスイッチ132に適用される。垂直方向の位置合わせスイッチ132は論理上以下のように配列される。比較測定器130からの出力がおよそ0である場合に限りANDゲート134に正電圧を供給し、比較測定器130からの出力が負の場合に限り発光ダイオード98に正電圧を供給し、比較測定器130からの出力が正の場合に限り発光ダイオード102に正電圧を供給する。垂直方向の位置合わせに狂いがある場合に限り発光ダイオード98,102はそのために照らされ、照度によりそれぞれどのような修正行為が取られるべきか明らかに示される。
【０４２７】
適切な水平方向の位置合わせが行われるかどうか確定するために、水平方向の位置合わせ比較測定器136の転換入力端子が、濾波増幅器128からの出力に接続される一方、濾波増幅器126からの出力は、水平方向の位置合わせ比較測定器136の非転換入力端子に適用される。従って、比較測定器136は、光線強度検出器112,114によって検出された強度間の差に比例する出力を生成する。光線60、62がマルチフィルタの光学的要素106,108のフィルタ110₈₀、110₂₀、110₅₀の中央のカラムに当たる場合は常に(つまり適切な水平方向の位置合わせが達せられる場合)、この差は0である。
【０４２８】
適切な水平方向の位置合わせが達せられる場合比較測定器136からの出力は従って0であり、接触装置2が右まで遠すぎる場合(図1中)負であり、接触装置2が左まで遠すぎる場合(図1中)正である。それから比較測定器130からのこの出力は、水平方向の位置合わせスイッチ138に適用される。水平方向の位置合わせスイッチ138は論理上以下のように配列される。比較測定器136からの出力がゼロの場合に限りANDゲート134に正電圧を与え、比較測定器136からの出力が負の場合に限り発光ダイオード104に負電圧を与え、比較測定器136からの出力が正の場合に限りに発光ダイオード100に正電圧を与える。水平方向の位置合わせに狂いがあり、それぞれの照度によりどのような修正行為が取られるべきか明らかに示される場合に限り、発光ダイオード100、104はそのために照らされる。
【０４２９】
図6の中で示された好ましい回路配列に従って、距離測定光線検出器86の光線強度検出センサ94は、検出された光線強度に比例する電圧出力を生成する光センサ140を含む。この電圧出力は、濾波増幅器142の非転換入力端子に適用される。濾波増幅器142の転換端子は、地上に接続される。従って、濾波増幅器142は、光センサ140からの電圧出力を濾波し増幅する。濾波増幅器142からの出力は、距離測定比較測定器144の非転換入力端子に適用される。比較測定器144は参照電圧Vref₂に接続される転換端子をもつ。好ましくは、適切な軸の距離が作動機器6及び検出配列8から接触装置2を分ける場合に限り、濾波増幅器142の出力と等しくなるように、参照電圧Vref₂が選択される。
【０４３０】
従って、適切な軸の距離が達せられる場合は常に比較測定器144からの出力は0であり、マルチフィルタの光学的要素90の暗部を第2の反射された光線84が透過する場合は常に（つまり、軸の距離が大きすぎる場合は常に）負であり、またマルチフィルタの光学の要素90の明部を第2の反射された光線84が透過する場合は常に（つまり、軸の距離が短すぎる場合は常に）正である。
【０４３１】
その後、比較測定器144からの出力が距離測定スイッチ146に適用される。比較測定器144からの出力が0である場合は常に距離測定スイッチ146は正電圧で発光ダイオード88cを作動させ、比較測定器144からの出力が正である場合のみ発光ダイオード88bを作動させ、比較測定器144からの出力が負の場合に限り、発光ダイオード88aを作動させる。作動機器6及び検出する配列8から接触装置2を分ける軸の距離が不適当な場合に限り、発光ダイオード88a、88bはそのために照らされる。照度はそれぞれ、どのような修正行為を取るべきか明らかに示す。もちろん、発光ダイオード88cが照らされる場合、修正行為は必要ではない。
【０４３２】
検出配列8に関して、図6の中で示された好ましい回路配列は、2つの光センサ48、50を含む。光センサ48、50からの出力は加算器147によって適用され加えられる。その後、加算器147からの出力は、濾波増幅器148の非転換入力端子に適用される。同じ増幅器148の転換入力端子は、地上に接続される。その結果として、濾波増幅器148は、光センサ48、50からの出力電圧の合計を濾波し増幅する。その後、濾波増幅器148からの出力は、圧平比較測定器150の非転換入力端子に適用される。圧平比較測定器150の転換入力端子は、参照電圧Vref₃に接続される。好ましくは、予め定義した圧平の量が達せられる場合に限り(つまり反射された光線60、62が光センサ48、50に当たる場合に)、参照電圧Vref₃は濾波増幅器148からの出力と等しくなるように選択される。従って、予め定義した圧平の量が達せられるまで、圧平比較測定器150からの出力は負のままである。
【０４３３】
圧平比較測定器150からの出力は圧平スイッチ152に接続される。圧平比較測定器150からの出力が負である場合、圧平スイッチ152は正の出力電圧を与え、圧平比較測定器150からの出力が正になる場合は常に、その正の出力電圧を終了する。
【０４３４】
好ましくは、圧平スイッチ152からの出力は、予め定義した圧平量がいつ達せられたか聞こえるように示す圧平スピーカー154に接続される。特に、圧平からの正の出力電圧、スイッチス152が最初に消える場合は常にスピーカー154は活性化される。
【０４３５】
図6の好ましい回路では、コイル30は、電流を生成する回路32と電気的に接続され、次に、コイル30中で次第に増加する電流を生成することができる信号発生器を含む。電流を生成する回路32は、スタート・ストップ・スイッチ156によって制御され、ANDゲート158により選択的に活性化され非活性化される。
【０４３６】
ANDゲート158は2つの入力を持つ。それらの両方はスタート・ストップ・スイッチ156及び電流を生成する回路32を活性化するために正の電圧を示すに違いない。2つの入力の最初の入力160は圧平スイッチ152からの出力である。圧平スイッチ152は通常正の出力電圧を持つので、最初の入力160は正のままである。また、ANDゲートは少なくとも最初の入力160に関して可能になる。しかしながら、予め定義した圧平量が達せられる場合は常に(つまり、正の出力電圧がもはや圧平スイッチ152からの出力に存在しない場合は常に)、ANDゲート158は、スタート・ストップ・スイッチ156によって電流を生成する回路32を不活性化する。
【０４３７】
ANDゲート158への第2の入力は別のANDゲート162からの出力である。押し作用スイッチ164が押される場合に限り、そして作動機器6及び検出配列8に対して接触装置2が適切な軸の距離に位置する場合に限り、またそれらの垂直水平の両方向の位置合わせが適切にされる場合に限り、他のANDゲート162は正の出力電圧を与える。従って、もし適切な位置合わせがなく、適切な軸の距離が達せられていなければ、電流を生成する回路32は活性化することができない。そのような操作を達するために、ANDゲート134からの出力は、ANDゲート162の最初の入力に接続され、及び押し作用スイッチ164はANDゲート162の第2の入力に接続される。
【０４３８】
遅延要素163は、ANDゲート134とANDゲート162の間で電気的に位置する。正の電圧がANDゲート134の出力端子で最初に現われた後、予め定義した期間の間、遅延要素163はANDゲート162への最初の入力端子で正の電圧を維持する。遅延要素163の主目的は、電流を生成する回路32の不活性化を防ぐことであり、それは、さもなければ圧平の初期段階中に反射された光線60、62の伝達方角の変化に応じて生じる。予め定義した期間は、好ましくは予め定義した圧平量を達するためにかかる時間の最高量に応じて選択される。
【０４３９】
図6の中で示された好ましい回路によって、作動機器6及び検出配列8に関しての接触装置2の不適当な軸の分離及び位置合わせのミスは、スピーカー166によって聞こえるように告げられ、表示装置167の不活性化を引き起こす。表示装置167とスピーカー166はANDゲート168に接続され、応答する。ANDゲート168は、3つの入力ORゲート170に接続される別の入力及び押し作用スイッチ164に接続する転換入力を持つ。
【０４４０】
従って、押し作用スイッチ164が活性化される場合、ANDゲート168の転換入力端子は正の電圧が、ANDゲート168からの出力で現われるのを防ぐ。スピーカー166の活性化はそのために排除される。しかしながら、押し作用スイッチが活性化されない場合、ORゲート170への3つの入力のどれかにおいて正の電圧は、スピーカー166を活性化するであろう。ORゲート170への3つの入力は、3つの他のORゲート172,174,176からの出力にそれぞれ接続される。ORゲート172,174,176は、次に、発光ダイオード100,104、発光ダイオード98,102及び発光ダイオード88a、88bにそれぞれそれらの入力を接続する。従って、これらの発光ダイオード88a、88b、98、100、102、104のうちのどれか1つが活性化される場合は常に、ORゲート170は正の出力電圧を生む。押し作用スイッチ164が不活性化され続けている一方発光ダイオード88a、88b、98,100,102,104のうちのどれか1つが活性化される場合は常に、スピーカー166は、その結果として、活性化されるであろう。
【０４４１】
ここでは、電流を生成する回路32になって、電流を生成する回路32からの出力はコイル30に接続される。コイル30は、次に、電流から電圧への変換器178に接続される。電流から電圧への変換器178からの出力電圧は、コイル30を流れる電流に比例し、計算ユニット10に適用される。
【０４４２】
計算ユニット10は変換器178から出力電圧を受け取り、眼圧を示す出力電圧へ、この電流を示す出力電圧を変換する。最初に、作動機器6及び検出配列8から接触装置2を分ける軸の距離を示す、濾波増幅器142からの出力電圧に、乗算器180を用いて参照電圧Vref₄を掛ける。参照電圧Vref₄は距離校正定数を表わす。その後、2乗された距離(d²)を示す出力電圧を生成するために、乗算器180からの出力は乗算器182によって2乗される。
【０４４３】
その後、乗算器182からの出力は、分離器184の入力端子に供給される。分離器184の別の入力端子は、電流から電圧への変換器178からの電流を示す出力電圧を受け取る。従って、分離器184は2乗された距離で割られたコイル30中の電流(I/d²)を示す出力電圧を生む。
【０４４４】
その後、分離器184からの出力電圧は乗算器186に適用される。乗算器186は分離器184からの出力電圧に参照電圧Vref₅を掛ける。参照電圧Vref₅は、(I/d²)値を、角膜4に対する可動中心部片16によって適用されるニュートン力を示す値に変換するための換算係数に相当する。乗算器186からの出力電圧は、従って、角膜に対する可動中心部片16によって適用されるニュートン力を示す。
【０４４５】
次に、乗算器186からの出力電圧は、分離器188の入力端子に適用される。分離器188の別の入力端子は参照電圧Vref₆を受け取る。参照電圧Vref₆は、可動中心部片の実質上平坦な内部側24の表面エリアに左右される圧力(パスカル)に、力(ニュートン)を変換するための校正定数に相当する。分離器188からの出力電圧は、従って、可動中心部片16の置換に応じて、可動中心部片16の内部側に対する角膜4によって出される圧力(パスカル)を示す。
【０４４６】
角膜4によって出される圧力が、実質上平坦な内部側24の表面に左右されるので、角膜4が、内部側24の全表面によって圧平されている場合に限り、分離器188からの出力電圧は眼圧を示す。これは、次に、予め定義した圧平量に相当する。
【０４４７】
好ましくは、眼圧を示す出力電圧は、乗算器190の入力端子に適用される。乗算器190は参照電圧Vref₇に接続された別の入力端子をもつ。参照電圧Vref₇は、水銀柱ミリメートル(mmHg)で表される圧力に、パスカルで表される圧力を変換するための換算係数に相当する。従って、予め定義した圧平量が達せられる場合は常に、乗算器190からの電圧出力は、水銀柱ミリメートル(mmHg)で表される眼圧を示す。
【０４４８】
その後、乗算器190からの出力電圧は、表示装置167に適用され、表示装置はこの出力電圧に基づいた眼圧の視覚的な表示を与える。好ましくは、予め定義した圧平量が達せられる場合は常に、表示装置167あるいは計算ユニット10は、メモリ装置33を含む。記憶装置は乗算器190からの出力電圧に関連した圧力価値を記憶する。電流を生成する回路32は、予め定義した圧平量を達することで自動的及び直ちに不活性化されるので、眼圧は、乗算器190からの最大出力電圧に関連した圧力値に相当する。従って、メモリは、乗算器190からの出力電圧の低下の検出上の最も高い圧力値を記憶するために始動することができる。好ましくは、メモリは、続いて行われるいかなる眼圧の測定よりも前に自動的にリセットされる。
【０４４９】
図6はディジタル型の表示装置167を示すが、表示装置167がいかなる既知の型をも持つことができることが理解される。表示装置167はさらに図1の中で示された3つの発光ダイオード40A、40B、40Cを含むことができる。それは、圧力範囲の視覚的に表し、次に、患者毎に校正される。
【０４５０】
上に示されるように、図示される計算ユニット10は、分離され別々の乗算器180,182,186,190及び分離器184,188を含む。それらにより、電流を示す出力電圧を、水銀柱ミリメートル(mmHg)で表される眼圧を示す出力電圧に変換する。分離され別々の乗算器及び分離器は、好ましくは参照電圧Vref₄、Vref₅、Vref₆及び(または)Vref₇を適切に変更することにより、システムの特徴における変化を補うことができるように与えられる。しかしながら、システムの特徴がすべて残る場合、同じもの(例えば作動機器6及び検出する配列8から接触装置2を分ける望ましい距離及び内部側24の表面エリア)及び換算係数が、変化しないことは理解される。そして他の換算係数の各々の組合せに由来される単一の換算係数は、図6の中で示される分離器及び様々な乗算器によって与えられる結果を達成するために単一の乗算器あるいは分離器と共に用いることができることが理解される。
【０４５１】
上記の要素の組合せは、実質的に大多数の患者において正確に眼圧を測定することには一般的に有効であるが、何人かの患者は異常に薄いか、異常に厚い角膜を持つ。このことは、次に、測定される眼圧にわずかに歪みを引き起こすかもしれない。そのような歪みを補うために、図6の回路は、さらに乗算器190からの出力に接続される可変利得増幅器191(図7Aの中で図示される)を含むこともできる。大多数の患者のために、可変利得増幅器191は一つの利得(g)を与えて調節される。従って、可変利得増幅器191は、乗算器190からの出力に本質的に影響がないであろう。
【０４５２】
しかしながら、異常に厚い角膜を持った患者には、利得(g)は1未満の正の利得に調節される。異常に厚い角膜は圧平に対してより強い抵抗を示し、従って圧力の表示値が、少量ではあるが、実際の眼圧を超過する結果となるため、1未満の利得(g)が用いられる。従って、調整可能な利得増幅器191は、正常な角膜の厚さからの角膜の歪みに比例する選択される割合によって、乗算器190からの出力電圧を減じる。
【０４５３】
異常に薄い角膜を持つ患者には、逆の影響が観察されるであろう。従って、それらの患者のために、調整可能な利得増幅器191が、正常な角膜の厚さからの角膜の歪みに比例する選択される割合によって、乗算器190からの出力電圧を増加するように、利得(g)は1より大きい正の利得に調節される。
【０４５４】
好ましくは、可変利得増幅器の利得を制御するために、例えば電圧源に接続される電位差計のようないかなる既知の手段でも用いて、利得(g)は患者毎に手作業で選ばれる。上に示されるように、用いられる特別の利得(g)は患者の角膜の厚さに左右される。次に、その角膜は既知の角膜のパキメトリー技術を用いて確定することができる。一旦角膜の厚さが確定されれば、正常な厚さに対する歪みは計算される。また、利得(g)はそれに従って設定される。
【０４５５】
代わりに、図7Bの中で示されるように、既知のpachymetry機器193から緩衝回路195への出力(角膜の厚さを示す)を接続することにより、利得(g)は自動的に選択される。緩衝回路195は、検出された角膜の厚さを、検出された厚さの正常な角膜の厚さに対する歪みに関した利得信号に変換する。特に、歪みが0の場合利得信号は１の利得(g)を示し、検出された角膜の厚さが正常な厚さより薄い場合、利得(g)は１より大きく、及び検出された角膜の厚さが正常な厚さより厚い場合、利得(g)は１より小さい。
【０４５６】
図7A及び7Bは角膜の厚さのみを補うだけの構成を示すが、角膜の曲率、目のサイズ、目の硬性等を補うために同様の構成を用いることができることが理解される。標準より高い角膜の曲率のレベルについては、利得は1未満であるだろう。標準より平坦な角膜の曲率のレベルについては、利得は１より大きいであろう。典型的には、角膜の曲率が1ジオプトリー増加する毎に、圧力において0.34mmHgの上昇が見られる。眼圧が、1mmHg上昇すると、3ジオプトリー増加する。従って、利得はこの一般的な関係に従って適用することができる。
【０４５７】
目のサイズ補正の場合には、普通の目よりも大きい目は、1より小さい利得が必要であり、一方で普通の目より小さい目は、1より大きい利得が必要である。
【０４５８】
普通の眼球壁の硬性より「より固い」患者には、利得は1より小さく、しかしより柔軟な眼球壁の硬性を持つ患者のためは、利得は1より大きい。
【０４５９】
角膜の厚さを補う場合のように、利得は患者毎にに手作業で選ばれる。あるいは、その代わりに、角膜の曲率を補う場合既知のケラトメータに本発明の機器を接続することにより、利得は自動的に選択され、及び/または目のサイズを補う場合利得は、既知のバイオメータに本発明の機器を接続することにより、利得は自動的に選択される。
【０４６０】
図示されてはいないが、バッテリあるいは家庭のAC電流のいずれかを用いて、選択的にシステムに電力を供給するために、システムが電源機構を含むことを理解される。
【０４６１】
好ましい回路の操作はここに記述される。最初に、接触装置2は患者の角膜の表面に取り付けられる。そして、従来のコンタクトレンズのように本質的に同じ方法で角膜4の前中心に自ら位置する傾向がある。それから、患者は、マーク70で定義される十字線の交点にある中央覗き孔を通して見る。好ましくは、その一方で管状のハウジング64の内部で与えられた光75は、十字線及び反射された画像74の可視化を容易にするために照らされる。概略の位置合わせはそれにより達せられる。
【０４６２】
次に、好ましい回路は、位置合わせの狂い、あるいは不適当な軸の距離が、どちらかあるいは両方存在するとき指示を与える。患者は示された補正行為を講ずることによりそのような指示に応答する。
【０４６３】
一旦、適切な位置合わせが達せられ、適切な軸の距離が作動機器6と接触装置2の間に存在すると、押し作用スイッチ164は活性化される、また、ANDゲート158及びスタート・ストップスイッチ156は、電流を生成する回路32を活性化する。活性化に応じて、電流を生成する回路32は、コイル30に次第に増加する電流を生成する。次第に増加する電流は、コイル30の中で次第に増加する磁界を生成する。次第に増加する磁界は、次に、磁気的に反応する要素26に対する磁界の反発的な影響力により、角膜4に向かって可動中心部片16の軸置換を引き起こす。可動中心部片16の軸置換は、次第に増加する角膜4の圧平を生成するので、反射された光線60、62は光センサ48、50の方へ角をなして揺れ始める。両方の反射された光線60、62が光センサ48、50に達する、及びそのために予め定義した圧平の量が存在していると思われるまで、そのような軸置換及び増加する圧平は継続する。その瞬間では、電流を生成する回路32は、ANDゲート158への入力160により不活性化される; スピーカー154は圧平が達せられたことを聞こえるように指示を与えるために瞬間的に活性化される; また、眼圧はメモリ装置33に記憶され、表示装置167上に表示される。
【０４６４】
上記され図示された実施例は様々な好ましい要素を含んでいるが、本発明が様々な他の個々の要素を用いて達せられることが理解される。例えば、検出配列8は、様々な他の要素を利用し、バーコード読み取りの技術の中で典型的に利用される要素を含む。図8A及び8Bに関して、接触装置2’は、可動中心部片16’の置換に応じて変わる、バーコード状のパターン300をで与えられる。図8Aは、可動中心部片16’の置換の前の好ましいパターン300を示す; また、予め定義した圧平量が達せられる場合、図8Bは好ましいパターン300を示す。従って、検出する配列は、概して接触装置2’に向けられたバーコード読み取り器を含み、そしてバーコードパターン300における差の検出を可能にする。
【０４６５】
代わりに、図9A及び9Eの中で示されるように、接触装置2’は、可動中心部片16’の置換に応じて変わる、マルチカラーパターン310で与えられる。図9Aは、概略的に可動中心部片16’の置換の前の好ましいカラーパターン310を図示す。その一方で予め定義した圧平量が達せられる場合、図9Bは概略的に好ましいパターン310を示す。従って、検出配列は、パターン310に向かう光線を放射するための光線放射器及び検出器を含む。その検出器はパターン310から反射されたビームを受け取り、圧平が達せられたかどうか確定するために反射された色を検出する。
【０４６６】
これまでのところ、可動中心部片16の置換を検出する他の方法は、光の反射された光線の位置を感知する2次元の整列光検出器を用いることによる。容量性の静電気センサは、磁界での変化と同様に、その後、反射された光線の位置及び、可動中心部片16の置換をコード化するために用いることができる。
【０４６７】
さらに図10で示された別の代替実施例によれば、小型の発光ダイオード320は接触装置2’に挿入される。圧電気のセラミックスは超音波によって起動され、あるいは、代わりに電磁波によって電源を入れられる。小型の発光ダイオード320の明るさは、小型の発光ダイオード320を通して流れる電流によって確定される。次に、その小型の発光ダイオードは可変抵抗330によって調整される。可動中心部片16’の動きは可変抵抗330を変化させる。従って、小型の発光ダイオード320からの光の強度は、可動中心部片の置換の大きさを示す。小型の低電圧用の一次電池340は、小型の発光ダイオード320に電力を供給するための接触装置2'に挿入される。
【０４６８】
さらに本発明の別の好ましい実施例に関して、涙液層が通常は目を覆い、そこから生じる表面張力が、眼圧の過小評価を引き起こすかもしれないことが理解される。従って、本発明の接触装置は、好ましくは、この潜在的な誤差の原因を減少するかあるいは除去するために、疎水性の可撓性材料でできた内部表面を持つ。
【０４６９】
図面が好ましい実施例の単に図式の説明であることに注意して欲しい。従って、好ましい実施例の事実上の寸法及び様々な要素の物理的な配列は、図示されるものに制限されていない。様々な配列及び寸法は、技術分野における通常の熟練者に容易に明白になるであろう。可動中心部片のサイズは、例えば、動物での使用あるいは実験技術で修正することができる。同様に、接触装置は、眼瞼異常を持つ患者及び幼児の使用のために、より小さな寸法で作られることができる。
【０４７０】
本発明の一つの好ましい配列は、ハウジング64の下から伸びて、末端的にプラットホームに接続されるハンドル部分を含む。プラットホームは、平らな表面(例えばテーブル)上の配列用の基部の役割をする。そして、ハンドルは、平らな表面上の作動機器6を支持するためにそこから突き出る。
・圧入式（Indentation）
図１から図５までで示した接触装置２と関連するシステムとは圧入により眼圧を測定するためにも使用される。圧入技術は眼圧測定に用いられ、予め定義された力が、圧入装置により角膜に加えられる。この力により圧入装置が角膜方向に移動し、この移動に伴ない角膜を押し込む。圧入装置により、予め定義された力に応じて角膜方向に移動した距離は眼圧に逆比例することが知られている。従って、基準となる圧入装置の大きさ及び力と、移動距離及び眼圧との相関を示す種々のテーブルがある。
【０４７１】
記載の構成を圧入に利用するに当り、接触装置２の中にある可動式中央部片１６は圧入装置として機能する。更に、電流発生回路３２は、圧入モードに切り替えられる。圧入モードに切り替えられると、電流発生回路はコイル３０を通して予め決った量の電流を供給する。予め決った量の電流は、前記した基準となる力のうちの１つを生ずるに必要な電流量に一致する。
【０４７２】
予め定義された量の電流は駆動手段６に磁場を形成する。この磁場によって可動中央部片１６は、順次、可撓性膜１４を介して角膜４に向かって内側に押しつけられる。ひとたび、予め定義された量の電流が供給されると、基準となるある力が角膜に加わり、可動中央部片１６が角膜方向にどれだけ移動したかを決める必要がある。
【０４７３】
従って、圧入により眼圧を計測する場合に、図１に示したシステムは、更に、可動中央部片１６の移動距離を検出する距離検出装置と、予め定義した量の力を加えた状態での可動中央部片１６の移動距離に基き眼圧を確定する計算ユニット１０中の演算部分１９９とを備える。
【０４７４】
圧入距離検出装置２００は、図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、ビームエミッタ２０２とビームセンサ２０４とを備えることが好ましい。ビームエミッタ２０２とビームンサー２０４との間の光路にレンズ２０５が配列されている。ビームエミッタ２０２は可動中央部片１６の方向に１つのビーム２０６を出すように配列されている。ビーム２０６は可動中央部片１６で反射し、反射ビーム２０８を形成する。ビームセンサ２０４は、接触装置２が軸方向の適正距離にあり且つ駆動手段６との適正な位置合わせがなされたときに、反射ビーム２０８を受光するように配設される。適正な距離及び適正な位置合わせは、前述した照準装置、光学的位置合わせ機構、そして光学的距離測定機構の全部又は一部の組合せを用いることにより達成できる。一旦、適正な位置合わせ及び適正な軸方向の距離が達成されると、図１１Ａに示すように、ビーム２０６は可動中央部片１６の最初の部分に当る。ビーム２０６の反射による反射ビーム２０８がビームセンサ２０４の最初の部分に当る。図１１Ａの中で、その最初の部分はビームセンサ２０４の右端よりに位置している。
【０４７５】
一方、圧入が進むにつれて、可動中央部片１６はビームエミッタ２０２より離れるようになる。この距離の増加は図１１Ａに示してある。可動中央部片１６が直線的に離れていくので、ビーム２０６は可動中央部片１６上を左方にずれながら当る。この結果、反射ビーム２０６は左方向に移動し、最初の部分の左よりの第２の部分に当る。
【０４７６】
ビームセンサ２０４は、反射ビーム２０６の移動を検出する為に装着され、その移動は可動中央部片１６の変位に比例している。ビームセンサ２０４は、反射ビーム２０８の検出強度に応じて出力電圧を生じる強度反応ビーム検出器２１２と、光が入射する点が、フィルタの1つの部分から反対の部分まで移るとともに、次第により多くの光をフィルタする光学フィルタ要素２１０とを備える。
【０４７７】
図１１Ａ及び図１１Ｂの光学フィルタ要素２１０は漸進的に厚さが増加するフィルタを備えるために、厚い部分を通過する光線は、フィルタの薄い部分を通過する光に比べてより光の強度が減少する。あるいは、フィルタは一定の厚みであり、入射点がフィルタの経度方向を横切るに従い漸進的にフィルタ効果が増加するようにフィルタ密度が漸進的に増加させることができる。
【０４７８】
図１１Ａに示すように、反射ビーム２０８が光るフィルタ要素２１０のもっとも薄い部分を通過する時（例えば圧入前）、反射ビームの強度はほんのわずかしか減少しない。その結果、強度反応ビーム検出器２１２は角膜方向へ可動中央部片１６が動いていないことを示す比較的高い出力電圧を生じる。
【０４７９】
しかし、圧入が進むに従い、反射ビーム２０８は漸進的により多くの光をフィルタする光学フィルタ要素２１０の厚みのある部分に移動する。そこで、反射ビーム２０８の強度は可動中央部片１６の角膜方向への移動に比例して減少する。これにより強度応答ビーム検出器２１２は反射ビーム強度に比例する出力電圧を生じ、この出力電圧は可動中央部片１６の移動が進むのに伴ない漸減する。従って、強度応答ビーム検出器２１２からの出力電圧は可動中央部片１６の変位の指標となる。
【０４８０】
演算部分１９９は電流発生回路３２に応答し、その結果、一旦、前もって決った量の力が印加されると、ビーム検出器２１２からの出力電圧が演算部分１９９に受け取られる。それから、特別な出力電圧と結びつく移動に基づき演算部分が眼圧を確定する。好ましくは、メモリ装置33には眼圧を表す値を保存するための記憶位置を含む。
【０４８１】
さらに、演算部分１９９は、電子的にあるいは磁気的に格納された前述の既知のテーブルの1つにアクセスする。そのテーブルは眼圧が可動中央部片１６の移動距離と対応するので、演算部分１９９は単に可動中央部片１６の移動距離に対応する圧力を決定するのみで眼圧を決めることができる。
【０４８２】
この発明のシステムは強膜のかたさの計算に用いることができる。詳細には、そのシステムにて最初に圧平法により眼圧を決め、それから圧入法により眼圧を決める。この２つの方法により検出された眼圧の違いは強膜のかたさの指標となる。
【０４８３】
そのすぐれたシステムに関する前記の記述は概して圧平法と圧入法との両方により眼圧を検出できる復合システムに言及するけれども、特に復合システムにする必要はない。つまり、圧平法により眼圧を決めるシステムは圧入法で眼圧を決めるシステムと分離独立して構築してもよく、逆でも良い。
・目の流体力学測定
本発明の圧入装置は、房水流出率を含む目の流体力学を非侵襲的に計測することにも利用できる。
本発明の方法は以下に述べるいくつかの段階から成立っている。
【０４８４】
第１の段階で圧入装置は角膜と接触する位置にある。その圧入装置は図１及び図２Ａから２Ｄに示した接触装置２から成立っていることが好ましい。
【０４８５】
次に、圧入装置の少なくとも１つの可動部分は第１の決められた量の力で角膜方向に移動し、角膜の圧入を行う。圧入装置が接触装置２の場合に、可動部分は可動中央部片１６から構成される。
【０４８６】
眼圧は圧入装置の可動部分が最初の決められた量の力を加えることで角膜方向に移動する最初の距離に基づき決められる。眼圧は圧入により眼圧を決める前述のシステムを用いて決定されることが好ましい。
【０４８７】
次に、圧入装置の可動部分は、第１の予め定義された周波数で且つ角膜方向に移動するにつれて眼内液（intraocular fluid）が流出する第２の予め定義された量の力で角膜方向及び角膜から逆方向へ向かってすばやく往復運動させる。第２の決められた量の力は、第１の予め定義された量の力よりも同等又は大きくなることが好ましい。しかし、第２の予め定義された量の力は第１の決められた量の力よりも少さくすることもできる。往復運動は望ましくは５秒間であり、一般的には１０秒を越えるべきではない。
【０４８８】
可動部分は第３の予め定義された量の力で角膜方向に移動され角膜の圧入を再び完了する。
【０４８９】
第２の眼圧は第３の予め定義された量の力から作用する間に、圧入装置の可動部分により角膜方向へ移動した第２の距離に基き決定される。この第２の眼圧は圧入により眼圧を決める前記システムを用いて決定されることがより望ましい。眼圧は可動部分の素速い往復運動の間に眼内液が眼から流出を起こす結果として減少する。一般的に眼に欠損部分があり、眼からの流出がない場合を除いて、第２の眼圧は第１の眼圧よりも小さいことは当然である。眼圧の減少は房水流出率を知る指標になる。
【０４９０】
次に、圧入装置の可動部分は、第２の周波数と角膜方向に移動する際の第４の予め定義された量の力とで、角膜方向及び角膜方向から逆方向に向かい素速い往復運動を再び行なう。第４の予め定義された量の力は望ましくは第２の予め定義された量の力よりは同じか又は大きい方が良い。しかし、その第４の予め定義された量の力は第２の予め定義された量の力よりも小さくすることもできる。その力により、付加的な眼内液の眼内からの流出が起こる。この往復運動は望ましくは５秒間続き、一般的には１０秒を越えるべきではない。
【０４９１】
続いて、この可動部分は第５の予め定義された量の力で角膜方向に移動し、角膜への圧入を終了する。
【０４９２】
その後、第３の眼圧は第５の予め定義された量の力から作用する間に、圧入装置の可動部分により角膜方向へ移動した第３の距離に基き決定される。
【０４９３】
第１、第２及び第３の距離の違いが計算されることが好ましく、その違いは眼から流出した眼内液の流出量及び流出率を示すことになる。第１の距離と最後の距離の違いを利用することは当然であるが、このことに関し、必ずしも３つの距離の間の違いをすべて用いる必要はない。事実、任意の２つの距離間の違いで十分である。
【０４９４】
流出率と検出された距離の違いとの間にある関係は、その方法の種々のパラメータと圧入装置の大きさの相違とにより変化するが、その関係与えられたパラメータ及び大きさの関係は、既知の実験技術及び／又は既知のフリーデンワルド表（Friedenweld Table）により簡単に決定できる。
【０４９５】
本発明の方法は、直径３ｍｍの圧入表面と、データ収録ボード付のコンピュータとを用いることが望ましい。特に、コンピュータは電流発生回路３２に接続されたデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器によって、予め決った力を発生させる。コンピュータはアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を経て、第１、第２及び第３の予め定義された距離の信号を受け取る。これらの信号は、距離の違いと流出率との間の前述の関係を用いてコンピュータで解析される。この解析に基づき、コンピュータは流出率を示す出力信号を生成する。この出力信号は、流出率が順々に視覚化される表示スクリーンに提供されることが好ましい。
【０４９６】
更にこの方法は、第１、第２そして第３の距離の間での相違をグラフ化することと、もし流出率の異常がある場合に得られたグラフと正常な目との間を比較して検出することとのステップを含むことが好ましい。しかしながら、上述したように、第１の距離と最後の距離の違いを利用することが理解でき、このことに関し、必ずしも３つの距離の間の違いをすべて用いる必要はない。事実、任意の２つの距離間の違いで十分である。
【０４９７】
第１の予め定義された周波数と第２の予め定義された周波数とは本質的には同じであり、ほぼ２０ヘルツである。一般に、３５ヘルツ以上は任意の周波数は使用可能であるが、１ヘルツ以下の周波数は目の外皮の応力緩和が圧力及び体積に寄与するので望ましくない。
【０４９８】
第４の予め定義された量の力は第２の予め定義された量の力の少なくとも２倍が望ましく、第３の予め定義された量の力は第１の予め定義された量の力のほぼ半分であることが望ましい。しかしながら、その他の関係も十分に可能であり、本方法では前述した関係に限定されない。
【０４９９】
この方法の選択しうる好ましい使用としては、第１の予め定義された量の力は０．０１Ｎ（ニュートン）から０．０１５Ｎまでであり、第２の予め定義された量の力は０．０５Ｎから０．０７５Ｎまでであり、第３の予め定義された量の力は０．０５Ｎから０．０７５Ｎまでであり、第４の予め定義された量の力は０．００７５Ｎから０．０１２５Ｎまでであり、第５の予め定義された量の力は０．０１２５Ｎから０．００２５Ｎまでである。第１の周波数は１ヘルツから３５ヘルツまでの間、第２の周波数もまた１ヘルツから３５ヘルツまでの間である。しかし、この方法は、前述の範囲に限定されるものではない。
【０５００】
この発明の方法は前記の装置を用いて行うことが望ましいが、種々の他の眼圧計を用いることもできるのは当然である。故に、本発明の方法は、請求の範囲に記載のシステムや図解した接触装置と関連することにより、その適用範囲を限定するものではない。
・その他の接触装置の詳細
前述した説明は接触装置２の内側の面に可撓性の膜１４を持つような接触装置２の実施例について利用したが、本発明がそのような構成に限定されないことはすぐに分かることである。実際に、本発明の範囲に含まれる接触装置の変形が沢山ある。
【０５０１】
例を挙げると、接触装置２が可撓性膜をもたないもの、接触装置２の外側の面（即ち角膜から離れた側）に可撓性膜を持つもの、接触装置２の内部の面に可撓性膜を持つもの、又は接触装置の両側の面に可撓性膜を持つものである。
【０５０２】
また、可撓性膜１４（単数及び複数を含む）は環状に出来ているので、可動中央部片１６及び角膜への直接光、並びにそれらからの反射光はゆがむことなく通過できる。
【０５０３】
更に、図１２に示す可動中央部片１６は、環状類似の形状であって、透明な中心部は単なる空気からなる。
こうすると、光は接触装置２を完全に通過し、接触装置２によってゆがみを被ることなく、角膜に直接当たる。その他にも、透明な中心部には透明な固体物質を満すこともできる。そのような透明な固体物質としては、ポリメチルメタクリレート、ガラス、固いアクリル、可塑性ポリマー等が例示できる。望ましい構成としては、角膜よりも本質的に大きな反射率を持つガラスは、光が接触装置２を通過する際、角膜の反射率を増す働きをする。望ましくは、ガラスの反射率は角膜の反射率１．３７に比べて、１．７より大きい方が良い。
【０５０４】
可動中央部片１６の外側の面は、位置合わせの機構と圧平化を検出する構成との作動を妨害するような外面からの反射を除く為に、反射防止層でコーティングすることが好ましい。
【０５０５】
接触装置２の各構成要素の相互連絡は、この発明の意図する所とその範囲を逸脱しなければ修正可能である。従って、可動中央部片１６、固い環状部材１２及び膜１４の間の相互接続や、作動関係の他の仕方での維持は、種々の方法があることは言うまでもない。
【０５０６】
１つ又は２の可撓性膜１４が用いられる場合を例に挙げると、実質的に固い環状部材１２は、既知の取付け技術、即ちのり付け、熱による接着等で、１つ又は２つの可撓性膜に取りつけられることができる。他方、２つの可撓性膜１４が用いられる場合、その構成要素は可撓性膜１４を十分に固い環状部材１２に直接取り付けなくても、作動関係を維持したり、又は相互接続を図ることができる。それどころか、実質的に固い環状部材１２は、周辺部分を互いに接着した膜１４にサンドイッチ状に挟まれて、２つの可撓性膜１４の間に保持される方が良い。
【０５０７】
可動中央部片１６はのり付け、接着で可撓性膜１４に取付けられるが、そのような取付は必須ではない。それどころか、１つ又は２つの可撓性膜１４は全部又は部分的に可動中央部片１６をブロックし、実質的に固い環状部材１２の穴から脱落することを防ぐ様に配列することができる。前述した環状型の可撓性膜１４が採用される場合、図１２に例示したように、環状可撓性膜１４のうちの少なくとも１つにある穴の直径は、環状可撓性膜１４の半径方向での内側部分１４Ａが可動中央部片１６と重なるとともに、十分に固い環状部材１２の穴から可動中央部片１６が落ちないようにするために、実質的に固い環状部材１２の穴の直径よりも小さいことが望ましい。
【０５０８】
図１３Ａに示したように、実質的に固い環状部材１２にある穴から可動中央部片１６の脱落を防ぐもう１つの方法は、可動中央部片１６から半径方向に延び、それそれの溝１６Ｂにすべり込んで受け止められるアーム１６Ａを備えることである。溝１６Ｂは固い環状部材１２の中に形成されている。各溝１６Ｂは、予め定義された限度内で可動中央部片１６の動きの範囲を制限するように選択される経度方向（図１３の垂直方向）の寸法をもつ。図１３では、溝が実質的に固い環状部材１２の中にあり、アームは可動中央部片１６から伸びているが、同様の効果をもつ構成として、溝が可動中央部片１６にあり、アームは実質的に固い環状部材１２から半径方向に伸びるような形とした逆の構成が挙げられる。
【０５０９】
溝１６Ｂは小型ばねのような弾性体を有することが好ましく、この弾性体は可動中央部片１６の位置をスタート地点に偏らせる。更に、アーム１６Ａは末端部に小型ホイールを有し、このホイールがアーム１６Ａと溝１６Ｂ壁面の摩擦を大幅に減少させることが好ましい。
【０５１０】
図１３Ｂは実質的に固い環状部材１２の穴から可動中央部片１６が脱落することを防ぐ他の手段を示している。図１３Ｂで、実質的に固い環状部材１２は環状部材１２の外表面で半径方向の内側に向かって伸びるフラップ１２Ｆを有している。前記可撓性膜１４の１つは実質的に固い環状部材１２の内面側に配列することが好ましい。その膜１４の一部は固い環状膜の穴の壁面を過ぎて半径方向で内側に向い伸びている。環状膜１４とフラップ１２Ｆとの組合せにより、実質的に固い環状部材１２の穴から可動中央部片１６が脱落することを防いでいる。
【０５１１】
フラップ１２Ｆは可動中央部片１６を動かすと共にそれを容易にしている。磁気で動く実施例にて説明すると、例えばフラップ１２Ｆは磁化されると、フラップ１２Ｆは外部に加えられた磁場に応答して内側に向かい動くことが好ましい。
【０５１２】
図１４を参照するように、接触装置２の他の実施例は、円周の外側に向かうほど厚みが漸減するソフトコンタクトレンズ用素材１２Ａを用いたものである。円筒形の穴１２Ｂがソフトコンタクトレンズ材料１２Ａに形成される。この穴１２Ｂはソフトコンタクトレンズ材料１２Ａを完全には貫かない。それどころか、その穴は、ソフトコンタクトレンズ材料１２Ａの薄い部分１２Ｃにより底部を閉じられている。可動中央部片１６はその穴１２Ｂの内部にスライド可能に配列する。薄い部分１２Ｃの厚さは０．２ｍｍを越えず、これにより閉ざされた穴の底に逆らって角膜方向に動かされる時、薄い部分１２Ｃからの干渉はごく僅かであって、可動中央部片１６は圧平化と圧入とを完遂できる。
【０５１３】
実質的に固い環状部材１２Ｄはソフトコンタクトレンズ材料１２Ａに挿入されて安定化すると、穴１２Ｂの周辺を取り囲んだ、より安定した壁構築物がはっきりしてくる。言い換えると、可動中央部片１６が穴１２Ｂの中で動くときに、より高い安定性を提供する。
【０５１４】
ソフトコンタクトレンズ材料１２Ａとしては、ハイドロゲル、シリコン、可撓性アクリル等が好ましく、その他にも適正な材料が用いられる。加えて、上述したような可撓性膜の組合せが図１４の実施例に加えられても良い。図１４の可動中央部片１６は環状であると説明したが、どのような形のものでも使用できる。例を挙げると、前述したようないずれの可動中央部片１６でも十分である。
同様に、可動中央部片１６の環状の型は、透明な底を持つ板状構造（示されない）を加えることで修正される。この板状構造は可動中央部片１６の平らで透明な底表面を明確にする。このように変形が為されると、可動中央部片１６はカップ状の外観を持つようになる。平らな透明の底の面は、可動中央部片１６の平面化効果を高めるために、角膜近傍に位置させることが好ましい。なお、望むならば、透明板は、可動中央部片１６の外側の面に配列することも可能であることは言うまでもない。
【０５１５】
可動中央部片１６と実質的に固い環状の部分１２の穴（又はソフトコンタクトレンズ材料１２Ａの穴）と互いに補い合う円筒形状であると説明したが、相補的な形状は円筒形に限るものでなく、周囲の形状との関係で可動中央部片１６がスライド可能などのような形状でもよい。
【０５１６】
可動中央部片１６は、実質的に固い環状部材１２を用いずに可撓性膜１４の表面に直接載せることもできる。
【０５１７】
そのような配列の組合せであっても、接触装置２の作動する実施例を明確化するが、漸次先細りした外周をもつ実質的に固い環状部材１２を用いている同様な実施例と比べると、その安定性、正確性及び快適度合いははるかに減少する。
【０５１８】
可動中央部片１６の具体例としては、普通、より明確な側面のエッジを備えた平らな外面もつように説明されるが、本発明がそのような構成に限定されるものでない。例えば、本発明は、快適さを促進したり、実質的に固い環状部材１２の外側の湾曲にぴったり合う、丸みを帯びた外面をもつ可動中央部片１６を有することができる。可動中央部片は、角膜上に配設される内側の面及び角膜から離れた面である外側の面の形状について、曲がった面及び平面のどのような組み合わせとしても良い。
【０５１９】
図１５を参照すると、可動中央部片１６は、中央にて角膜の方向に向かって配設される突出部１６Ｐをもつ。この突出部１６Ｐは可動中央部片１６の中央部で透明な固体物質を角膜方向に延長することで形成することが好ましい。
圧平化による眼圧を測定する他の実施例
図１６を参照しながら、圧平化により眼圧を測定するシステムの他の実施例について説明する。本実施例は透明な中央部分をもつ接触装置２を変形して用いることが好ましい。
【０５２０】
本実施例によれば、概略的に示された駆動手段のコイル３０は、コイル３０に生成する磁場を増大する鉄心３０Ａを備える。鉄心３０Ａは、鉄心３０Ａ内での光の通過と、２つのレンズＬ３及びＬ４を内部に取り付けることとを可能とする軸方向に延びる直径約６ｍｍの穴３０Ｂをもつ。
【０５２１】
このシステムが効果的であるようにするために、コイル30によって可動中央部片１６に発生する磁界の強さは、患者の角膜の眼圧の少なくとも全範囲（５から５０ｍｍ水銀柱）において充分に圧平化できることが好ましい。本実施例の説明によって、本発明による１〜１００ｍｍＨｇの範囲での眼圧の評価が可能である。眼圧に対して圧平するのに必要な力は、以下の計算で説明される、妥当で率直な設計と、経費のかからない材料とで得られる。
【０５２２】
外部磁界によって小さな磁石に及ぼされた力Fが、磁石の双極子モーメントの方向に作用する外部場の磁気誘導ベクトルの勾配（grad B）と、磁石の磁気双極子モーメントmとを掛けたものに等しいことが知られています。
【０５２３】
F=m×grad B…(1)
可動中央部片１６の磁場変化した際の磁気双極子モーメントｍは次の式によって決定できる。
【０５２４】
m=(B×V)/u₀…(2)
（ここで、Ｂは可動中央部片１６の一つの極の表面における磁気誘導ベクトルである。Ｖはその体積で、ｕ₀は自由空間の透磁率で、１２．５７×１０^-7Ｈ／ｍである。）
アルニコ磁石で磁化された可動中央部片１６のＢの典型的な値は０．５テスラである。もしこの可動中央部片１６が厚さ１ｍｍ、直径５ｍｍ、その全体積の５０％が機械加工で除去されているとすれば、その体積Ｖは９．８立方ｍｍ（９．８×１０^-9ｍ³）となる。この値を式(2)に代入すると、可動中央部片の磁気双極子モーメントは、ｍ＝0.00390Ａｍ²になる。
【０５２５】
以下の計算で、駆動手段の仕様が決定できる。磁界の勾配：grad Ｂは、測定された駆動手段の表面からの距離ｘの関数であり、以下の計算で得られる。
【０５２６】
grad B=[u₀×x×N×I×(RAD)²×[[(x+L)²+RAD²]^-3/2-[x²+RAD²]^-3/2]]/2L…(3)
（ここで、ｘは鉄心の磁化率、Ｎはコイルの巻き数、Ｉは電線を流れる電流、Ｌはコイル30の長さ、ＲＡＤはコイル３０の半径である。）
本実施例においての推奨される値は、ｘ＝５００，Ｎ＝２００，Ｉ＝１．０Ａ、Ｌ＝０．０５ｍ、ＲＡＤ＝０．０２５ｍである。しかしながら、本発明においてはこの値に限定されない。ｕ₀は、通常、１２．５７×１０^-7Ｈ／ｍである。
【０５２７】
可動中央部片１６の磁気駆動手段によって影響される力Ｆは、さきに式(3)によって求めた値と、前述のｍ＝0.00390Ａｍ²とを用いて、式（１）から求められる。磁気駆動手段から可動中央部片１６を引き離す力Ｆの磁気駆動手段から可動中央部片１６までの距離ｘ依存性について、図１６Ａにプロットした。
【０５２８】
可動中央部片１６を保持する接触装置２によって覆われる患者の角膜４は、駆動手段から距離２．５ｃｍ（０．０２５ｍ）のところに置くことができ、図１６ＡからおおよそＦ＝０．０６３Ｎである。
【０５２９】
眼圧が５０ｍｍＨｇであり且つ典型的な圧平化領域とした場合に、角膜４を圧平化するのに必要な力であるF_{ｒｅｑｕｉｒｅｄ}と、この力とを比較する。
ゴルドマン（Goldman）眼圧計では、圧平化領域の直径はおおよそ３．１ｍｍであり、典型的な扁平化領域の広さは７．５５ｍｍ²となる。典型的な最大圧力５０ｍｍＨｇは、圧力0.00666Ｎ/ｍｍ²で足りる。このF_{ｒｅｑｕｉｒｅｄ}は、次の式を使って決められる。
【０５３０】
F_{ｒｅｑｕｉｒｅｄ}=圧力（PRESSURE）×面積（AREA）…(4)
数学的にF_{ｒｅｑｕｉｒｅｄ}＝0.050Ｎを代入した場合、解析された磁気作動力Ｆと、要求される力F_{ｒｅｑｕｉｒｅｄ}は、実際の磁気駆動力Ｆに比べて小さい。従って、眼圧により決定される角膜４を圧平化するに必要な最大圧力は、本発明による駆動手段と可動中央部片１６とによって容易に得られる。
【０５３１】
もし何かの理由で大きい力が必要になっても（例えば接触装置２と駆動手段の間の距離を大きく提供するために）、種々のパラメータを変更したり、コイル３０の電流値を増加させることで満足に達成できる。
【０５３２】
駆動手段が実際上可動中央部片１６を正しく作動させるために、磁気駆動力（関連する磁界）はゼロからはじめて最大値までに０．０１秒で増加させ、戻すときも同様に0.01秒内にゼロに下げる。そのために、駆動機器の電源供給装置は、好ましくは回路を含み、そして電源はかなり大きなインダクタ（例えばコイル３０）を通して、1アンペアの範囲の中でピークの大きさの「電流パルス」を作動させることが可能である。
【０５３３】
単一パルス駆動のために、直流電圧電源は、充電抵抗器を介してコンデンサＣを充電することができる。コンデンサの一方の端子は接地され、他方の端子（高圧側）は５０ボルトの電位に接続されることができる。コンデンサの高圧側は、大電流スイッチを介して、コイル３０及びダンピング抵抗Ｒからなる放電回路に接続される。
大きなパルス状の磁界を得る、及びパルス状のレーザーパワーシステムを操作するような適用のために、電流の大きいパルスを発生させるように従来的に用いられている物と同様の、R-L-C系回路を、この配列は与える。電気部品の値及びコンデンサーの初期電圧を適切に選ぶことによって、駆動手段を操作するためにコイル30に供給・生成する上述の電流パルスを生成することができる。
ます。
【０５３４】
しかしながら、コイル３０のような、前記のような大きなインダクタに単に電流パルスを与えても、電流パルスが終わった後で磁界をゼロにすることができないことは明らかである。そのかわりに、望ましくない残留磁界が鉄心３０Ａから、コイル３０の電流がゼロになっても発生する。残留磁界は磁気履歴効果によって起こり、必要のないのに可動中央部片１６を動かす磁力として作用する。
【０５３５】
従って、本実施例では、駆動手段の動作が終わった後で、外部から磁界をゼロにする手段を含むことが好ましい。鉄心３０Ａに接続される、消磁回路によってこれができる。
【０５３６】
鉄心の消磁の方法は一般に知られており、容易に実行できる。例えば、電流振幅の減少の際に、コイルに逆方向電流を流す方法でできる。これをする最も容易な方法としては、ステップダウントランスを使用するもので、入力が110Ｖ交流の電圧からスタートし、徐々に0ボルトまで減衰させられる60ヘルツの正弦電圧の出力がコイル30に接続される。
【０５３７】
従って、駆動手段は、２つの電源回路、すなわち、圧平測定に使われる単一パルス電流源と、圧平測定が終わったら直ちにコイル３０を消磁するための消磁回路とが接続される。
【０５３８】
図１６及び細部を図１７に示すように、圧平化に用いる本実施例は、光学的位置合わせシステムを備える。位置合わせは大変重要で、図１６Ａのグラフに示されるごとく、駆動手段による可動中央部片１６に加わる力はそれらの相対位置に大きな影響を受ける。可動中央部片の駆動手段(x方向)に関しての軸の位置に加えて、可動中央部片16に及ぼされる磁力は、駆動手段の中心軸の姿勢(チップ(tip）とチルト（tilt）)や、その側面方向(y方向)及び垂直方向(z方向)位置もにも依存する。
【０５３９】
図１６Ａに示される軸方向の距離ｘによる力Ｆの変化を考えると、可動中央部片１６は信頼できる測定結果のために、およそ±１ｍｍの精度でＸ方向に位置決めされるべきである。同様にコイル３０の直径が５０ｍｍであるので、ｙとｚ方向（コイル３０の長さ方向に垂直である）に関する可動中央部片１６の位置は、±２ｍｍ（磁界はほぼ一定であると仮定して）のコイルの長さ方向内で保たれるべきである。
【０５４０】
可動中央部片１６における力は、コイルの長さ方向の軸と可動中央部片の傾きとの角の余弦により決まるので、信頼できる測定結果のために、コイルの長さ方向の軸の角度はおよそ＋/−２度のうちに維持するが、そのためには患者の凝視幅が重要である。
【０５４１】
以上の基準を満足することで、他の光学的位置合わせシステムは、熟練した医学専門家の援助なしに患者自身が独立して、コイルの長さ方向の軸に対する患者の角膜の頂点（可動中央部片１６の背後の中央に置く）の正確な位置合わせを容易にする。
【０５４２】
他の光学的位置合わせシステムは、角膜の表面で光がどのように反射・屈折するかについて作用する。以下の他の光学的整列システムの記述と図１６及び１７では、可動中央部片１６を通る光線の通過の状況は、光学系の操作上、それほど影響しないので、単純化のため、可動中央部片の中央部分での動きについては考えない。
【０５４３】
また、位置合わせビーム（後述）は穴３０を通り、レンズＬ３とＬ４は開けられた穴につけられているが、単純化のために、図１７では鉄心３０Ａと、それに関連する穴３０Ｂを示していない。
【０５４４】
図１６に示されるごとく、発光ダイオードのような点に近い光源３５０が、収束レンズＬ１の焦平面に位置している。収束レンズＬ１は、光源３５０からの光のビームを平行にする。平行にされたビームはビームスプリッタＢＳ１を通り、ビームスプリッタＢＳ１から収束レンズＬ２に伝達ビームを送る。収束レンズＬ２は、レンズＬ４の焦平面にあるレンズＬ３の範囲内に伝達ビームを集める。レンズＬ４を通過した光束は、もう一度平行化されて、患者の眼球に入り、網膜５上に焦点を結ぶ。従って、発せられた光束は,患者には点光源と認識される。
【０５４５】
眼に届いたいくらかの光は、圧平化前の角膜表面の湾曲にて反射・発散された後、図１８に示すように、レンズＬ４の平坦面により一部反射されて患者の目に戻る。これらの光束は、後述するような器機中での患者の目の位置合わせをガイドする角膜反射として認識される。レンズＬ３の視野から、これらの光線は焦点位置にある仮想点からくるように見える。従って、レンズＬ３を通過した後、光線は、もう一度平行化され、ビームスプリッタＢＳ１の表面上に焦点を結ぶようにレンズＬ２へ入射する。ビームスプリッタＢＳ１は４５度傾いており、その結果として光をレンズＬ５の方へ偏向させ、その光線を平行化する。その後、これらの光線は傾けられたビームスプリッタＢＳ２の表面に当たる。ビームスプリッタＢＳ２から反射された平行線は、位置合わせセンサＤ１として機能するシリコンフォトダイオードの小さな開口上に焦点をもつレンズＬ６に入射する。
【０５４６】
従って、曲面の角膜４が適正に位置合わせされている場合には、電流が位置合わせセンサＤ１から生成される。この位置合わせシステムは共焦点の配列であるので、非常に感度が良好である（つまり、角膜反射による位置合わせ光の点像（プルキンエ像）の基準となる点は、シリコンフォトダイオードの小さな光に高感度な開口に共役している。）。このように、電流は、磁気的駆動手段の端部に装着されることが好ましい部材であるレンズＬ４について角膜４が適正に位置合わせされた場合に、位置合わせセンサから得られる。図１７に示したすべてのレンズの焦点距離は、レンズＬ３を除き５０ｍｍが好ましく、レンズＬ３の焦点距離は１００ｍｍが好ましい。
【０５４７】
位置合わせセンサＤ１を作動する電気回路は、簡単に設計・製作される。シリコンフォトダイオードは、固有の検出器の雑音を最小化するために、バイアス電圧なしに動作させる（光起電力モード）。このモードでは、シリコン表面の光の度合いに応じた電圧信号がダイオードの両端子にまたがって接続された小さな抵抗に現れる。一般的にこの電圧信号は小さくて表示や信号処理にはそのままでは使用できないが、簡単なインピーダンス変換増幅回路で何倍かに大きくできる。
【０５４８】
位置合わせセンサＤ１は、そのような増幅されたフォトダイオード回路と共に利用されることが好ましい。
【０５４９】
位置合わせセンサＤ１に接続される回路は、自動的に、位置合わせセンサＤ１によって適切な位置合わせの存在を検出することで直接駆動手段を稼働させるように構成される。しかし、もし位置合わせセンサＤ１の出力が、眼球が適切な位置にないことを示す場合には、回路は駆動手段の稼働の進行を妨げる。この方法では、患者ではなく、位置合わせセンサＤ１が、駆動手段の動作をさせる。
【０５５０】
光学的位置合わせシステムは、上に示したような機器内での患者の目の位置合わせを助ける構成を備えることが好ましい。そのような構成として、図１８及び図１９を例示する。
【０５５１】
図１８に示す構成は、Ｘ−Ｙ−Ｚ方向すべての患者の眼の動きの位置を精度よく知ることができる。患者が、光彩の中央近傍のどこかに位置する光源由来の光点が写る自身の瞳孔の拡大した像を見ることができるように、特に、レンズＬ４は一部反射する平面（plano surface：プラノ面）を有するように作られる。この点光源の像は、湾曲した角膜表面（第１プルキンエ像と呼ばれる）から入ってくる位置合わせビームの反射が、その後、レンズＬ４の平面（プラノ面）で一部反射したものである。レンズＬ４は、網膜５上に反射光が焦点を結んで戻るように、反射光を平行にする。
【０５５２】
図１８では、光が網膜５の中央位置に焦点を結ぶように配列された眼球を示しているが、レンズＬ４の方向又は反対の方向（ｘ方向）の眼の動きは、角膜反射の像をぼやけさせ、ｙ方向及びｚ方向の眼球の動きは、それぞれ左右及び上下方向に角膜反射の位置を変動させる。
【０５５３】
従って、患者は、位置合わせ光を見つめ、眼球を三次元的にゆっくり動かすことにより、角膜反射の点像を可能な限りシャープにし（ｘ軸方向位置決め）、角膜４を通り抜ける位置合わせ光の点像を一つにする（ｙ，ｚ軸方向位置決め）ことで位置合わせ操作を行う。
【０５５４】
図１９に示されるように、もし適切な方向を見つめることのみによって充分な位置合わせが実現できれば、レンズＬ４は部分的な反射部分を持つことを必要としない。
【０５５５】
一旦、位置合わせが達成されれば、光学的位置合わせシステムからの論理信号が、駆動手段に電力を供給するパルス回路を作動させる。駆動手段が動作状態になった後、患者の角膜の磁界がおよそ０．０１秒にて増加する。この磁界増加の効果は角膜上の可動中央部片１６への力の増加となり、角膜４は自ずと平らになる。圧平化領域の大きさは可動中央部片１６の力に比例するので（圧力＝力／領域の大きさ）、眼圧（ＩＯＰ）は、力とその力により圧平化される領域の大きさとの比を算出することによってわかる。
【０５５６】
圧平化領域を検出し、圧平化領域の大きさを示す電気信号を出すための他の実施例は、圧平センサＤ２を含む。圧平化した角膜の表面で反射した光線は、圧平化された角膜４で提供される平らな表面によって平行に反射される。レンズＬ４を右から左に通過した光線は、レンズＬ２の焦平面に位置するレンズＬ３内にて焦点を結ぶ。続いて、光線はＬ２を通り抜け、再度平行化するとともにビームスプリッタＢＳ１の表面に当たる。ビームスプリッタＢＳ１は４５度傾いており、その結果として、ビームスプリッタＢＳ２の中央に焦点を結ぶレンズＬ５の方へ平行光を偏向させる。ビームスプリッタＢＳ２は、小さな透明部分をもつか、光をレンズＬ７（焦点距離は５０ｍｍに選ばれる）へ直接送るための小さな穴をもつ。このレンズＬ７は、他の実施例の圧平化検出アームに付随する。
【０５５７】
ビームスプリッタＢＳ２の焦点位置は、レンズＬ７の焦平面内である。従って、レンズ７から出てくる光はもう一度平行化される。この平行化された光は、４５度の角度に設置された鏡Ｍ１に衝突し、圧平化センサＤ２であるシリコンフォトダイオードの小さな開口に焦点を結ぶ収束レンズＬ８（焦点距離５０ｍｍ）へ偏向して送られる。
【０５５８】
中心から僅かでも外れて角膜４上に当たった光線は、角膜の湾曲がそのままの場合には、レンズＬ４から離れるように反射することは明らかである。しかしながら、圧平化の進行で、角膜は平面度が増加し、より多くの光がレンズＬ４へ反射して戻る。従って、圧平化センサＤ２上の光強度は増加し、結果として、圧平化度に比例する電流が圧平化センサＤ２から発生する。
【０５５９】
圧平化センサＤ２を利用するための電気回路は、位置合わせセンサＤ１に使われているものと同一であるか類似である。
【０５６０】
圧平化領域の大きさを示す電気信号は、そのような圧平を達成するための時間及び／又は圧平を達成するために使用される電流量（供給された力に相当する）を示す信号と組み合わせることができるまた、情報のこの組み合わせは、（圧力）＝（力）／（領域の大きさ）で表される式に利用して眼圧の決定に使用できる。
【０５６１】
以下に示すのは、測定サイクル中に駆動手段を操作するのに、好ましい手順である。
１）駆動手段がオフであると、接触装置２に磁界は発生しない。
２）駆動手段がオンにされた場合の磁界の初期値はゼロである。
３）患者がひとたび位置につくと、患者はその眼を駆動手段と位置合わせする。眼が正しい位置関係になるまで、磁界はゼロのままである。
４）眼が完全に位置合わせされると（自動的に光学的位置合わせセンサが検出する）、磁界（電流が増加するように駆動される）はゼロから増加を始める。
５）電流が増加する間（およそ０．０１秒）可動中央部片の力も増える。
６）増加する可動中央部片の力に反応して、角膜の表面領域の平坦化が進行する。
７）角膜の平らにされた表面領域からの光は、予め定義された圧平度に達したことを検出する検出手段に向けて反射される。角膜から直接反射される光の量は平坦化された領域の大きさに比例し、予め設定された量だけ角膜が圧平化されたこと（例えば直径３．１ｍｍの円形状など）は正確に検出可能である。また、０．１ｍｍから１０ｍｍまでのどのような直径の範囲でも使用できる。
８）特別の表面積の圧平(つまり予め定義した圧平量)を達成するのに必要な時間は、圧平検出手段の一部であるタイミング回路によって検出される。先に校正及び求めた換算表に基づき、この時間は眼圧の表示に変換される。特定のエリアを圧平化するために必要な時間が長い場合は眼圧が高く、逆に時間が短い場合は眼圧は低い。
９）前もって定義した圧平量が達成された後、磁界が止められる。
１０）その後、眼圧は読み出し計器によって表示される。そして、患者の目が位置合わせし続けた場合に、自動的に測定サイクルが直接繰り返されないように、回路はすべて、15秒間完全に止められることが好ましい。しかしながら、回路はオンのままかもしれないし、眼圧の継続的な測定が自動的な測定サイクルの作成により達成することもできる。そのときこの自動的な測定サイクルによって提供されるデータは血流を計算するために使用されてもよい。
１１）主電源がOFFにされていなかった場合、１５秒後にすべての回路はＯＮに戻され、次の測定の準備が完了する。
【０５６２】
圧平化により眼圧を測定するためのシステムの各種の要素の校正には種々の方法があるが、以下に記すのはこの校正をどのようにするか、説明のための例である。
【０５６３】
最初に、各種の部品を製造したら、それぞれの部品が確実に動作するか検査する。接触装置の可動中央部片が自由ピストン運動（ねじれることなしで）することの確認、機械的操作における構造の完全性の確認、磁気双極子モーメント（磁気駆動が利用される場合）を決定するための可動中央部片表面の磁場の評価、可動中央部片の磁気的応答要素を駆動する磁場を生成する電流パルスは、共鳴が起きない、適正な最大振幅及び持続時間をもつことの確認、パルスが加えられた後の駆動手段の鉄心における残留磁化の除去に対する消磁回路の有効性の確認、コイルの縦方向の軸に沿うと共に近傍の可動中央部片がそのうちに配設される場所の時間の関数としての磁場の測定、いくつかのx位置(つまりコイルからのいくつかの距離の)で時間の関数として勾配B（grad B）を決定し表示すること、そして、コイルの縦方向の軸に沿ったいくつかのx位置で磁性を備える中央部片(接触装置)の位置を決めて駆動手段のパルス運転中のその上での時間の関数としての力Fを決定することを含むことが好ましい。
【０５６４】
次に、光学的位置合わせシステムが適正に作動することを検査する。光学的位置合わせシステムが図１６及び１７に示す構成をもつ場合に、一例として、以下に示す検査及び校正の手段が利用できる。
ａ）最初に、角膜と同等の曲率半径をもつ凸ガラス面（レンズの片面）が角膜及びその表面の反射の模擬実験に用いられる。このガラス面は、コイルの長さ方向の軸に沿ってマイクロメートルで調節できる構成に配列されることが好ましい。マイクロメートルで調節できる構成は、２つの軸回転（チップ（tip）とチルト（tilt））と三次元での平行移動（ｘ−ｙ−ｚ）とができるように配列される。
ｂ）電圧又は電流計に接続された検出器Ｄ１を用いて、レンズＬ４から２５ｍｍの設計距離に配列された凸ガラス表面は、読み出しメータで出力信号を最大限にすることにより完全に位置合わせする(チップ/チルト/x/y/z)。
c)完全な位置合わせが達せられた後、位置合わせ検出装置は、位置の自由度(チップ/チルト/x/y/z)の各々のために再調整されており、そのためにシステムの位置合わせへの感度を定義するために、各自由度で湾曲がプロットされる。
d) 位置合わせへの感度は、測定の再現性中の希望の許容範囲と比較され、位置の関数として可動中央部片上の磁力の変動に基づく。
e) その後、位置合わせシステムの感度は、位置合わせセンサＤ１であるシリコンフォトダイオードの開口の変更及び／又はレンズL4における開口を変更する手順により、必要に応じて変更することができる。
【０５６５】
次に、検出装置は適切な操作に関してテストされる。検出装置が図16の中で図示された光学的検出装置を含む場合、例えば、次の試験及び較正手順が用いられることができる。
a) 4-5mmの直径を備えた平らなガラス表面(例えば短い磨かれた棒の1つの端面)は圧平された角膜及びその表面の反射をまねるために用いられる。
ｂ）黒い不透明な開口度定義機構（外径は前記棒と同じであって、0.5から４ｍｍ直径の透明な内部開口が形成されている。）が、棒の表面の部分を覆うように配列され、種々の圧平状態のシミュレーションができる。
c) 平らな表面の棒は、約2つの軸(チップとチルト)で回転させることができ、三次元のx-y-z空間で移動可能なマイクロメートルで調節できる構成にコイルの長さ方向の軸に沿って配列される。
d) その後、圧平センサD2からの出力信号を最大限にすることにより、レンズL4から25mmの設計距離に棒を完全に位置合わせ(チップ/チルト/x/y/z)する間、圧平センサＤ２は電圧計か電流計に接続される。この場合、位置合わせは、X軸の位置合わせに敏感でない。
e)完全な位置合わせが達せられた後、位置合わせ検出装置は、位置の自由度(チップ/チルト/x/y/z)の各々のために再調整されており、そのためにシステムの位置合わせへの感度を定義するために、各自由度で湾曲がプロットされる。このデータは棒の面における、種々の大きさに合わせられた開口(つまり圧平の異なる程度)について得られる。
f)その後、位置合わせへの感度は、位置合わせ手段による前述の検査及び校正方法の中で得られた結果に左右される圧平測定における再現に必要な許容量と比較される。
g) その後、圧平検出手段の感度は、圧平センサＤ２の前の開口のサイズを変更したり、及び／又はビームスプリッタBS2における開口(小さな孔)を変更することによって、必要に応じて変更される。
【０５６６】
更なる校正及び生体条件外での測定は以下のように実行できる。前述の校正及び検査手順が個々の半組立て品の上で実行された後、統合ユニットとして、すべての部品が組み合わせられ、システムがテストされる。この目的のために１０の摘出した動物の眼球と、１０の摘出したの人間の眼球とが、２つの別々の装置で試験された。ふたつの試験手順は同一である。眼球は角膜と強膜の一部とが露出できる中央の開口部をもつ非磁気的ホルダに装着される。その後、短い1つのポリエチレン管に付けられたA23規格の注射針が、強膜と毛様体とを通して角膜輪部の後ろに挿入され、先端が水晶体と虹彩との間を通過するように進行した。光彩又は水晶体によるカニューレの遮断状態の回避を助けるために、先端から約２ｍｍの部分で側面孔がカニューレに開けられる。このカニューレは、適切な表示要素を備えた圧力変換器に付けられる。高さの調整可能な普通の生理食塩水リザーバも圧力変換器であるチュービングシステムに接続される。このリザーバによって目に加えられた静水圧は、0及び50mmHgの間で調整可能であり、眼内圧は圧力変換器から直接測定可能である。
【０５６７】
前述の装置が各々の眼球のために適正にセットアップされることを確認するために、それぞれの眼球について、リザーバの個別の高さにおける眼圧を測定するために標準的なゴールドマン圧平式眼圧計を用いることができる。その後、ゴールドマン・システムを用いて測定された眼圧の値は、圧力変換器によって測定され同時に決定した眼圧と比較する。2つの測定結果が著しく異なる場合でも、装置により起こるいかなる問題は修正することができる。
【０５６８】
リザーバは5mmHg毎の連続するステップで、5〜50mmHgの間で各眼球の眼圧を変更するために用いられる。それぞれの圧力に対して、測定は本発明のシステムを用いる。本発明によって得られた測定はそれぞれ、パルス磁界の継続時間に対する3つの個別の時間的変化信号の記録から構成される。
【０５６９】
3つの信号は、1)Ｉ（ｔ）と名付けられた時間の関数としての駆動手段のコイルの中で流れる電流、2)APPLN(t)と名付けられた圧平検出器D2からの時間の関数としての電圧信号、及び3)ALIGN(t)と名付けられた位置合わせセンサDlからの時間の関数としての電圧信号、である。その後、各測定に関連した3つの信号は、多重入力できる”データー取得及び処理”ボード及び関連するソフトウェアを装備したコンピュータに取り込まれて格納される。
【０５７０】
コンピュータは、データに対して種々の操作を行うことが可能である。１）後での検索のために多くの信号を記録し収納すること、２）信号の時間特性グラフを表示すること、３）希望する方法の数値的処理及び解析を行うこと、４）最終結果をプロットすること、５）データ群に対して統計的処理をすること、そして６）データにラベルを付ける（眼圧データの一群にタグをつける）こと等である。
【０５７１】
この３つの時間的変化信号と眼圧との関連は下記の通りである。
１．I(t)は、駆動手段を動作させるために変化なく供給される電流パルスとして与えられる独立した信号である。この信号I(t)は、一つの測定から他の測定に移るときにも、部分的な短い変化を除いて一定値である。I(t)は、以下に議論する他の波形であるAPPLN(t)とALIGN(t)とに対して比較の基準となる。
２．APPLN(t)は、出力信号に依存する。APPLN(t)は、I(t)がゼロであるとき、ゼロである値(つまり駆動手段のコイルのパルス電流のごくはじめの時点)をもつ。この理由は、電流がゼロであるとき磁界はなく、可動中央部片上には圧平力をもたないからである。I(t)が増加すると圧平の程度も増加し、従ってAPPLN(t)も増える。APPLN(t)が、眼球内圧力に依存するI（t）の増加に従って増加することに着目することは重要である。低い眼圧をもつ眼球が圧平化するのは、高い眼圧をもつ眼球を圧平化圧で応答させるよりも簡単であるので、APPLN(t)は、高い眼圧をもつ眼球よりも低い眼圧をもつ眼球の方がより急速に増加する。従って、APPLN(t)は、完全な圧平が達成される場合、極大値に達するまで、眼圧に反比例する変化率でゼロから増加する。
３．ALIGN(t)もまた、出力信号に依存する。眼球がセットアップの中で位置合わせしたと仮定すると、I(t)がゼロである(つまり駆動手段のコイルのパルス電流のごくはじめの時点)ときに、ALIGN(t)信号はある極大値から開始される。この理由は、Ｉ＝０のとき磁界はなく、その結果、角膜の曲率を変化させるための可動中央部片に力は作用しないからである。角膜の反射が位置合わせ信号を生じさせるものであるので、Ｉ（ｔ）の増加は圧平を引き起こし（及び対応する角膜の屈曲の程度の減少）、ALIGN(t)信号は完全な圧平状態であるゼロに達するまで減少する。ALIGN(t)が、眼圧に依存するI(t)の増加によって、減少する値であることは重要である。眼球外の圧力は、高い眼圧を備えた眼球より容易に圧平化できるので、ALIGN(t)は、高い眼圧がある眼球よりも低い眼圧がある眼球の方が、より急速に減少する。従って、完全な圧平が達せられる場合に、ALIGN(t)は、眼圧に反比例する変化率にて0に達するまである極大値から減少する。
【０５７２】
前述したように、両方の出力信号(APPLN及びALIGN)の変化率が、入力信号Iに関して眼圧に反比例することは明らかである。従って、本発明を用いる眼圧の測定は、AAPPLNの電流に対する測定データ「APPLN対I」の勾配(それほど確かではないがALIGNの電流に対する測定データ「ALIGN対I」の勾配も）の決定に依存する場合がある。
【０５７３】
簡潔さのために、以下の記述は「APPLN対I」データに制限されている。しかしながら、同様のやり方で「ALIGN対I」データを処理することができることは理解される。
【０５７４】
「APPLIN対Ｉ」のプロットは、種々の測定結果（各々の及びすべての眼球についてのすべて異なる眼圧）としてコンピュータモニタ上に表示でき、回帰分析（また他のデータ整理アルゴリズム）は、各測定の「最良適合」傾斜を得るために使用することができる。時間はこのデータ整理手続きを最適化するために費やすことができる。ある眼球（前に記した圧力変換器によって決まる）の眼球内圧力の違いによる一連の圧力測定の最終結果は、一連の勾配（この発明のシステムによって決まる）に依存する。眼球に対する異なる眼圧での一連の圧力測定の最終結果（前述の圧力変換器により決定された）は、対応する一連の勾配（本発明のシステムによって決定された）になる
次に、単一のプロットは、勾配の眼圧に対するデータを示すのみならず、データを通じての最良適合曲線もそれぞれの眼球について準備される。理想的には、１０の豚の眼球のすべての曲線は、同様に得られた１０の人間の眼球に完全に一致する。理想が実現される場合、本発明のための校正用として、任意の曲線が利用できる(それらはすべて同じなので)。実際上、しかしながら、理想は恐らく実現されない。
【０５７５】
従って、10の豚の眼球用の勾配の眼圧に対するデータはすべて、一つのプロットに重ねられる(同様に10の人間の眼球用の勾配の眼圧に対するデータ用でも)。そのように重ねることで、「平均された」検量線（平均的校正曲線）、及び校正に関連した信頼性の表示を一般的に与えます。
【０５７６】
次に、単一のプロットのデータは、統計的（１匹の豚の眼球と１人の人間の眼球）に解析でき、すべての勾配の眼圧に対するデータの合成を示す。統計的解析から、次のことを得ることが可能である。つまり、１）この発明における平均的校正曲線は、測定勾配値によるもっとも適切な眼圧を得ることができること、２）本発明を用いて成されたいずれかの眼圧決定における標準偏差（分散）は、測定の複製能力を期待して本発明を使用して決定できること、３）本発明の校正曲線の「信頼性」あるいは「精度」はデータの「平均値の標準誤差」分析から見つかることなどである。眼球を整列させて得られたデータに加えて、並進運動及び回転運動の誤差により、本発明を用いてなされた眼圧測定の感度を調査することが可能である。
・圧入法による眼圧測定法の他の実施例
図２０Ａ及び２０Ｂを参照して、圧入により眼圧を測定する代わりの実施例を説明する。
【０５７７】
他の実施例は圧入距離検出装置及び接触装置を含む。接触装置は移動可能な中央部片１６を有し、図２０及び２０ではその外面のみが示されている。可動中央部片16の外面は少なくとも、部分的に反射する。
【０５７８】
圧入距離検出装置は2つの収束レンズLl及びL2；ビームスプリッタBS1；ｗの幅をもつ光のビームを放射するための光源LS；その表面に当たる反射ビームの直径に応答する光検出器ＬＤとを含む。
【０５７９】
図20Aは、可動中央部片16が作動する前の状態における他の実施例を示す。作動に先立って、可動中央部片16の外面が、収束レンズL2の焦点に位置するように、患者は圧入距離検出装置と位置合わせする。可動中央部片16がそのように設けられる場合、光源LSからの光のビームは、ビームスプリッターBSにぶつかり、収束レンズLlを通過して可動中央部片16の反射外面上のポイントに当たるように偏向される。その後、可動中央部片１６の反射外面は、この光のビームを収束レンズＬ１を通して戻し、ビームスプリッタＢＳ１及び収束レンズＬ２を通過して光検出器ＬＤの表面に当たる。光検出器LDは、可動中央部片の外面が収束レンズＬ１の焦点にとどまる場合に、反射ビームが事実上0の直径の点として光検出器LDの表面に当たるように、収束レンズL2の焦点に配列されることが好ましい。
【０５８０】
圧入距離検出装置は図20Aの中で示されるように、可動中央部片16の外面の位置がまだずれていない場合に、0の変位の示度を発生するために表示装置に接続されることが好ましい。
【０５８１】
続いて、駆動手段（上述した駆動手段と同様のものが望ましい）を利用して移動可能な中央部片１６を駆動することにより、図２０Ｂに示すように、中央部片１６の外面は次第に収束レンズＬ１の焦点から離れる。その結果、可動中央部片16の反射外面に当たるビームは、次第に直径が増加する。直径のこの漸進的な増加は、収束レンズＬ１の焦点からの変位に比例する。こうして反射光は変位に比例する直径を有し、収束レンズＬ１を通って反対に進み、ビームスプリッタＢＳ及び収束レンズＣ２を通り、その後可動中央部片１６の変位に比例する直径のビームとして光検出器の表面に当たる。上述したように、光検出器ＬＤは反射ビームの直径に応答するので、可動中央部片１６にどのような変位があっても光検出器ＬＤからの出力もこれに比例して変化する。
【０５８２】
好ましくは、光検出器ＬＤは、上記表示装置に接続され、光検出器に当たる反射ビームの直径に比例する出力電圧を生じさせる光電変換器である。よって、表示器は光検出器ＬＤからの出力電圧に基づき視認可能に変位量を表示する。
【０５８３】
あるいは、可動中央部片16の変位に基づいた眼圧を示すために、上述されるように、光検出器LDからの出力が装置に接続されることができる。
・新たな利用可能性
本発明の装置及び方法によれば、上述したように眼圧の測定のみならず、目の剛性、目の流体の流出率や流入割合のような目の流体力学、強膜静脈内の圧力のような目の血行力学、血液の流れの脈動、眼圧を人工的に増加させること、及び眼圧の連続的な記録が可能になる。
【０５８４】
圧平化による眼圧の測定に関して、上記説明は、角膜に加わる圧力を時間とともに変化させる可変圧力技術を含む、そのような測定を達成するための種々の技術を述べている。しかしながら、面積を変化させる可変エリア方法を実行することもできる。
【０５８５】
装置は、既知の力で圧平化された面積の量を評価できる。圧力は、その力を圧平された面積の量で割ることにより計算される。圧平化された面積の量は前述した光学的手段やフィルタの使用により決定できる。
【０５８６】
例えば、圧力が３０ｍｍＨｇであるときに、角膜上に５グラムの重さを配列するのと等価な力が第１の面積を圧平化し、圧力が２０ｍｍＨｇであれば第２の面積を圧平化し、１５ｍｍ水銀であれば第３の面積を圧平化する。よって、圧平化された面積は眼圧の指標になる。
【０５８７】
あるいは、眼圧は非強直な接触面と一般的な圧平技術とを用いて測定することができる。この実施例では、可動中央部片の磁石により包囲された可撓性中央部片が使用され、可動中央部片の透明部分が小さな風船のように作用する。この方法は、2つの風船中の圧力が等しければ、半径の等しくない2つの球状の気球間の接触面が平らになるという原理に基づく。前述の光学的手段によって決定されるように、眼球及び中央部片間の接触面が平面になるまで、風船を備えた中央部片は眼球に対して押される。
【０５８８】
さらに、前述の圧入により眼圧を測定する装置に関し、他の方法は、機器が前もって定義した所定量だけ角膜を圧入するのに必要な力を測定するような実施例に対して実行することができる。圧入量は前述されたような光学的方法によって決定される。角膜を例えば0.5mm(事実上、他の深さも用いることができる)圧入するために、可動中央部片は角膜に対して押される。前もって定義した深さまで達成したことは、前述の光学的方法及びフィルタによって検出される。眼圧は、その後、表に従って力から決定することができる。
【０５８９】
更に、本発明の使用を促進する別の技術は衝撃の原理である。衝撃の原理に従って、既知の質量の可動中央部片と角膜との間の衝突のパラメーターは測定される。そのとき、この測定されたパラメーターは、理論的あるいは実験的に眼圧と関係がある。以下に示すのが代表的なパラメータである。
-衝撃加速度-
可動中央部片は、よく定義された速度で角膜に向けられる。それは角膜に衝突し、一定時間の接触後、跳ね返る。衝突時及び衝突後の時間と速度との関係を検討する。圧平する中央部片は、接触装置の固い環状部材に弾性をもって連結されることができる。角膜の表面が固い場合は衝撃時間は短い。同様に、角膜表面が柔らかい場合は衝撃時間は長い。光学的センサは、衝撃の持続及び可動中央部片が当初の位置に復帰するまでに、どの程度の時間がかかるかを検出する。
-衝撃の持続時間-
眼圧は、眼球に対して、弾性で駆動される可動中央部片の接触の継続時間を測定することによっても評価できる。前述された光学的手段は、角膜が平らになり続ける時間の量を評価することができる。
-跳ね返り速度-
さらに、弾んだ後に単位時間当たり移動する距離は、はね返りエネルギーを示し、このエネルギーは眼圧に比例する。
-振動原理-
眼圧は、接触装置に接する振動要素の周波数の測定によっても評価でき、振動数の変化は眼圧と関係がある。
-時間-
本発明の装置はまた、上述したように、角膜を圧平化するのに必要な時間の測定にも利用できる。角膜が固くなればなるほど眼圧は高くなり、角膜の変形に長い時間を要する。一方、角膜が柔軟になるほど眼圧は低くなり、角膜の変形に要する時間は短くなる。従って、角膜の変形に要する時間は眼圧に比例する。
【０５９０】
本発明のその他の利用及び可能性は、房水流出率(トノグラフィ：tonography)の測定方法の代替の方法に関連する。これらの代替方法は、従来の圧入技術、一定深さの圧入技術、定圧圧入技術、定圧圧平技術、一定面積の圧平技術及び一定力の圧平技術の使用を含む。
１．従来の圧入
従来の圧入技術が利用される場合、本発明の可動中央部片は角膜を圧入するために用いられ、その結果、人為的に眼圧が増加する。この人為的な眼圧の増加により、眼球から流体を平常より急速に流出させる。流体が眼球を出るとともに、圧力は徐々に本来の水準に戻る。眼圧が落ちる速度は、眼球の排水システムがどれくらいよく機能しているかに依存する。時間の関数としての圧力降下によって、Ｃ値又は房水流出率の係数が計算できる。C値は、眼圧の変化が流体流出の速度の変化をもたらす程度を示す。これは目の排水システムの流出抵抗を示す。房水流出率を決定するための様々な手続きは、トノグラフィとして広く知られており、C値は、ｍｍＨｇ当たり毎分当たりのマイクロリットルによって表される。Ｃ値は、接触装置の可動中央部片を用いて眼圧を上昇させ、時間に対する眼圧の減衰を観測することで決定できる。高められた眼圧により液体の流出速度は増加する。体積のこの変化は、体積変化と圧力変化との関係を示すフリーデンワルド表から計算できる。体積減少の速度は、流出の速度と等しい。トノグラフィ手続きの間の眼圧の変化は、2分間隔の連続する圧力増加の相加平均として計算できる。従って、Ｃ値は次の方程式：Ｃ＝ΔＶ／ｔ×（Pave−Ｐo）から求められる。ここでｔは手続の時間間隔、Paveは試験中の平均圧力上昇で、測定可能である。Ｐoは初期の圧力でこれも測定可能である。そしてΔＶは最初と最後の体積の差で、既定の表から求めることが出来る。液体の流れ（“Ｆ”）は、式：Ｆ＝Ｃ×（Ｐo−Ｐv）から求めることが出来る。ここでＰvは強膜上静脈の圧力で、測定可能であり、一般的には一定値１０である。
２．一定深さの圧入
一定深さの圧入技術を利用する場合、方法は眼球における一定の前もって定義した量の圧入を引き起こすのに必要な可変力を使うことが要件とされる。従って、本発明の機器は角膜に対して前もって定義した量を圧入するのに必要な力を測定するように構成される。圧入量は前述した光学的手段にて検出できる。可動中央部片は、例えば約０．5mmだけ圧入するように角膜に押しつけられる。圧入量は前述した光学的手段とフィルタとで検出される。中央部片に１０ｇと同等な力をかけて角膜を圧入した場合に、通常の圧力（例えば１５ｍｍHgの眼圧）と平均的な角膜の曲率とを仮定すると、０.５ｍｍのへこみが得られる。その圧入量及び標準的な中央部片の大きさとすることで、流体の2.5mm³が排除されるだろう。本発明によって記録された力は緩やかに下降し、２〜４分後には多かれ少なかれ定常状態になる。圧力の減衰は、中央部片の最初の圧入の値と、一定時間の後に達せられた最終的な水準との間の差に基づいて測定される。圧力降下は、可動中央部片の圧入によって人為的に高められた後、その通常の圧力値に復帰する。減衰の既知の正常値は基準として用いられ、得られた値と比較される。前述したように、圧力を連続記録できるので、この方法は、showing(例えば深呼息中の圧力の増加)による生理学の研究用の重要なツールになりうる。パルス波形とパルス振幅とを評価でき、脈動血液流が計算できる。
3. 定圧圧入
定圧圧入技術を利用する場合、流体が眼球から漏れるので、眼圧は、磁界を増加させていくことで、角膜に対する力を増加させることにより一定に保たれる。任意の圧力における力と流出速度とはフリーデンワルド眼圧測定法表に従う直線的な関係がある。眼圧は従来の圧入眼圧測定のために記述されるのと同じ方法を用いて計算される。体積置換は眼圧測定法表を使って計算できる。房水流出率(C)は2つの異なる技術を用いて計算できる。第１の技術によれば、Cは以下の方程式に従う異なる２つの定圧トノグラムから計算できる。
【０５９１】
Ｃ＝｛［（ΔＶ₁／ｔ₁）−（ΔＶ₂／ｔ₂）］／（Ｐ₁−Ｐ₂）｝。
【０５９２】
ここで添字１は第１の圧力に対応する測定値、添字２は第２の圧力（これは第１の圧力より高い）に対応する測定値である。Ｃを計算する第２の方法は、１つの定圧トノグラムと圧平眼圧測定法にて独立に測定した眼圧（Ｐa）とから求められる。つまり、C= [(ΔV/t)/(P - Pa - ΔPe)]である。ここで、ΔＰｅは圧平眼圧測定法に対する強膜上静脈の圧力の上昇に対する補正係数であり、Pは圧入眼圧測定法を用いて得られた眼圧である。
４．定圧圧平化
定圧扁平化技術を利用する場合、流体が眼球から漏れるので、眼圧は、磁界を増加させていくことで、角膜に対する力を増加させることにより一定に保たれる。角膜が球の一部だと考えられるならば、数式は、その球状の断片の底部の半径と、球の曲率半径とに、球状の断片の体積を関係づける。置換された体積は、Ｖ＝Ａ²／（４×π×Ｒ）の数式に基づいて算出できる。ここで、Ｖは体積、Ａは断片の底部の面積、そしてＲは球の曲率半径（これは角膜の曲率半径である）である。Ａ＝重量／圧力であるから、Ｖ＝Ｗ²／（４×Ｒ×Ｐ²）である。重さは電磁界の力によって構成され、Rは角膜の曲率でケラトメーターで測ることが出来る。Pは眼圧で、従来の圧平眼圧測定法として記述されたのと同じ方法を用いて測定できる。従って、置換体積及びC値又は房水流出率を計算することは可能である例えば、置換体積は１５秒間隔で計算でき、時間の関数としてプロットできる。
５．定面積圧平化
定面積圧平化を用いるとき、この方法は第一に平坦部の面積が一定である間に圧力低下曲線の評価することからなる。先に述べた光学的圧平化検出配列は可動中央部片により平担化された面積を一定に保つために使うことが出来る。平担化された面積を一定に保持するのに必要な力の量は減少し、この減少量は記録表示される。圧平化の種々の面積による置換体積の量がわかる。例えば、５ｍｍの中心部片による圧平化は７.８ｍｍの平均角膜半径に対する体積４.０７ｍｍ³に置換される。式ΔＶ／Δｔ＝１／（Ｒ×ΔＰ）を使って、Ｃの逆数であるRを計算できる。長時間にわたり圧力を連続に記録することが出来るので、血流の研究と評価に重要な手段となり得る。
６．定力圧平化
定力圧平化を用いるとき、同じ力を一定にかけ、先に述べた光学的圧平化検出配列を用いて圧平化面積が測定される。一度、既定の力によって平担化された面積が測定されると、圧平化された面積で力を割ることにより圧力が計算できる。流体が目から流れ出るにつれて圧平化面積は時間と共に増加する。この方法は第１に一定の力が負荷される間に生じる増加曲線の面積を評価することから成る。圧平化された種々の面積による置換体積量がわかる。式ΔＶ／Δｔ＝１／（Ｒ×ΔＰ）を使って、Ｃの逆数であるＲを計算できる。
【０５９３】
さらに、本発明は圧入式眼圧計を使って、目の周波数応答を検出することに関して加えて利用できる。特に可動中央部片１６を用いて発振力が適用されると、可動中央部片１６の速度は目の周波数応答を示す。このシステムは可動中央部片１６の質量により第一に確定される共鳴周波数で発振する。力の周波数を変え、応答を測定することにより、眼圧を評価できる。この評価は共鳴周波数を測定することにより行うことができ、また眼圧の機能として共鳴周波数の著しい変化が得られる。
【０５９４】
本発明は前述した従来の技術と共に用いることが出来るが、計算に使う眼圧は圧平式原理で測定されるものである。圧平化は非常に少さな体積を置換するのみであるため、本質的に流体力学の平衡を乱すことがない。従って、この方法は、従来の圧入式技術を使って測定された眼圧よりも、より正確であると考えることが出来る。
【０５９５】
本発明は、他に流出抵抗の測定法に関連した時間を求めることが出来る。特に、流出抵抗は圧平又は圧入式で角膜を変形させるのに必要な時間を測定することにより検出できる。例えば、５μｌの眼液を置換するのに必要な時間は正常な患者では１秒、緑内障患者では２秒以上である。
【０５９６】
更に本発明は眼の流体の流入も測定できる。特に、この測定では式F=ΔP／Rを適用して行われる。ここでΔＰはＰ−Ｐv、Ｐは定常状態での眼圧、Ｐvは外強膜の静脈圧力で、これは計算時には１０の定数とする。Ｒは流出抵抗で計算可能なＣの逆数である。Ｆの単位は体積／分でこれも計算できる。
【０５９７】
本発明は目の硬性測定、又は眼圧の増加に対応した目の膨張性の測定にも利用できる。目の硬性係数は、種々の重さについての二つの眼圧計値に基づく計算図表を使って計算できる。目の硬さ係数を計算するための一連の換算表はフリーデンワールドによって開発された。目の硬性を決定する技術は、種々の重さで二つの圧入式眼圧計の読みとりを用いる、種々の眼圧計の概念に基づく。あるいは、もっと正確には、一つの圧入式の読みと一つの圧平式の読みを用いて、計算図表にこれらの読みとりをプロットすることに基づく。本発明は、圧平式と圧入式技術両方を使って眼圧を測定できるので、目の硬性をより正確に評価できる。
【０５９８】
本発明の機器を使って眼圧を測定することにより、血流動、特に目の血流動と脈動的な目の血流の評価に使うことが出来る。眼の脈動的血流は、眼圧のリズミカルな変動を生じる全眼動脈流を構成する。眼圧は心臓の鼓動で眼に動脈血のかたまりが脈打ち流入するために、その脈動によって変わる。この血液のかたまり心臓の鼓動に伴い眼内動脈に入り、眼圧の一時的な上昇が起こる。流入時期に眼壁の拡張がおこる。これに付随して圧力が上昇し、続いて以前の体積に弛緩し、眼から血液が流れ出ると以前の圧力に戻る。心臓の収縮時における拡張と心臓の拡張時における収縮の過程が、ある脈拍速度で生じるならば、そのため、血流率速度は、眼の体積と脈拍速度との積の増分変化に等しくなる。
【０５９９】
心臓の周期と共に眼圧が変わるという事実は、脈動する眼内血流を測定する基になっている。心臓周期は約０.８Hzである。本発明は、上記の基本的な人間の心臓の鼓動の周波数で眼圧の時間変化を測定でき、眼圧の評価と記録を可能とする。通常の人間の目では眼圧は約３ｍｍHgの大きさで、心臓の周期と同調している。
【０６００】
これまで述べたように、眼圧の測定は動脈圧の脈動成分と関係する時間変化を示す。実験結果は眼圧変化を眼の体積変化に変換する手段を与える。眼に流入する血液の塊は眼の体積と眼圧を増加させる。観測値は、動脈血液の脈拍によって生じる眼内血液の体積変化に適応するために、目の体積が変わるという事実を反映している。この脈動体積は眼の体積に比して小さいが、眼の壁は硬いので脈動体積に適応するのに必要な圧力上昇は著しく、測定することが出来る。それ故、増加した眼圧と眼内体積との関係が解かっていれば、流体の塊の体積は確定できる。圧力変化と体積変化との関係は既に解明されている（Friedenwald 1937、McBain 1957、Ytteborg 1960、Eisenlohr 1962、McEwen 1965参照）ので、それゆえ圧力の測定値は血液の塊の体積を得て血流を確定するために使うことが出来る。
【０６０１】
瞬時圧力に対する眼圧計の出力は時間の関数として眼の体積の瞬時変化に変換できる。眼の体積の時間に対する微分は、眼の血流の実質的な瞬時の脈動成分である。これらの条件下で眼を通過する脈動血流の速度は眼圧の瞬時測定から評価できる。眼内脈動を素早く定量し、解析するために眼圧計からの信号をデジタル化し、コンピュターにかけることが出来る。
【０６０２】
更に、眼圧の測定は、自主的に確定した圧力―体積の関係、例えばフリーデンワルドの式（Friedenwald、1937）によって眼内体積を得るために使うことが出来る。圧力と体積との関係（Friedenwald 1937、McBain 1957，Eisenlohr 1962、McEwen 1965参照）からの実験データを基にした数学モデルは、眼圧の変化を眼内体積の変化に変換するために使うことも出来る。
【０６０３】
加えて、眼内圧力波形の現れから眼内血流を見積もるためのモデルをつくることが出来る。流量曲線は体積変化曲線から得られるパラメータと関係している。測定された圧力−体積の関係の使用を通じて体積変化に変換される眼圧は、実際に定量測定された値であるので、この流量曲線は間接的に測定される。流入の時間間隔の長さと全脈拍の長さに関係する定数を掛けた体積Ｖmax−Ｖminの変化を得ることにより、流れを計算できる。眼内血流の脈動成分の評価をするためによく知られた数学的計算をすることができる。本発明は眼の硬性を測定するために使うことできるので、この眼の硬性係数のパラメータは脈動血液流における個々の差異を更に正確に計算するために使われる。
【０６０４】
さらに、本発明の作動機器６と接触装置２とは好ましくは透明部分があるので、個々の心臓拍動に伴う血管の大きさの変化を定量するために脈動血流を光学的に直接評価できる。それ故に、光学的に自動測定できる血管の直径変化と眼内脈動の変化を組み合わせることにより、更に精密な血流の評価をすることができる。時間にわたっての眼内圧力の変化と眼内脈動血流量とがわかれば、眼の血管組織と中枢神経組織に関する膨大なデータを得ることができる。眼圧と眼内脈動は一対の眼では、通常、対称である。従って対称性の喪失は、眼又は脳の血管障害の初期の兆候とされる。糖尿病、角膜白斑変性、その他の血管障害で悩む患者は眼内血流が減少するので、本発明の機器を使い眼の血流を評価することは有益なことである。
【０６０５】
本発明は、また、人為的に高めた眼圧に対しても用いることができる。眼圧を人為的に高めることは眼及び脳の研究手段のみならず、それらの異常の診断及び予後のための重要な道具である。
【０６０６】
本発明により眼内圧を人為的に高めるには種々の方法がある。１つの方法は本発明の接触装置の形状を白眼の上に置けるように修正することである。次に述べるこの配列については、図２１及び図２２に図示されている。ここで可動中央部片１６は大きな寸法とし、眼内圧力を高めるために角膜に対して作動させる。圧入量は前述した光検出システムで検出することができる。
【０６０７】
人為的に眼圧を上げる他の方法は、前述したのと同じ方法で本発明の接触装置を角膜上に置く方法であるが、より深い圧入を達するためにより大きい力を可動中央部片にかけるものである。この技術の有利性は、接触装置の可動中心部分が好ましくは透明にされているので、力を加えている間でも目を見ることができることである。この技術によれば、圧入の面積を大きくするために可動中央部片の大きさを大きくでき、人為的な眼内圧上昇をより高く出来る。上に述べたように、眼圧が上昇しているとき、網膜と眼を直接見えるようにするために作動装置は透明な中心部分を持っていることが好ましい。眼圧が眼動脈の心臓拡張期の圧力を超えたとき、脈動振幅と血流量は急速に減少する。眼圧が眼の心臓収縮器の圧力に等しいか高ければ血流はゼロになる。かくして、網膜血管を直接見ることができるため、脈動が消失した瞬間を正確に確定でき、脈動の停止を促すために必要な圧力を測定できる。これは、次に、眼動脈における脈動圧に等しい。従って、本発明は眼動脈の圧力を測定できる。
【０６０８】
また、作動装置の背部に固定された照明を置き、患者が光を認識できなくなるときを患者に尋ねることにより、患者の視力が消失する圧力を記録できる。これは眼動脈の脈動が停止することに対応している。脈動が消失するまで眼内圧を上げ、脈動が再び現れるまで眼圧を徐々に下げることにより、血管を開けたときの圧力が確定できる。
【０６０９】
先の測定は、光学的検出システムを用いて、たとえば光線を脈動する血管に当てることにより、自動的に行うことができることに注意して欲しい。脈動が停止するとこれは光学的に認識され、圧力が記録される。脈動の減衰は終点として用いられ、光学的に検出される。また、この機器では、眼圧が上昇する間、視神経乳頭を直接見ることができる。眼圧の人為的上昇による眼内部で起こる物理的・化学的変化は、圧力測定と同時に評価できる。
【０６１０】
都合の良いことに、眼の背部の視覚化を妨げる不透明中膜を持った患者に対して先の試験を実施することができる。特に、先に述べた、患者が視力の消失を指示する手順は、不透明眼液を持つ患者に対して特に有効である。周囲の視覚の退行は拡張期の圧力に対応し、中心視覚の退行は収縮期の圧力に対応する。本発明は、上に述べたように眼圧を上げること及び眼の背部の血管を直接視覚化することにより、例えば糖尿性や角膜白斑変質によって起こるような出血を止血（圧力を間接的にかけ血流を閉塞）するために使うことができる。眼圧を上げることは網膜剥離の治療にも有効である。
【０６１１】
本発明の他の利用に付いて言えば、前述の機器は眼の流体の流出圧力を測定するのにも使うことができる。眼の流体の流出圧力を測定するために、角膜の上に接触装置を置く。そして測定可能な圧力を角膜にかける。角膜の圧力が流出圧力と等しくなったとき、この圧力により房水静脈の直径は大きくなる。角膜上の圧力は流出圧力に比例する。眼からの眼の流体の流出は層流におけるポアジュールの法則に従って調整される。もし、抵抗がこの式に挿入されるならば、その結果はオームの法則と同じ式になる。この既知の関係式を使えば、流出速度（時間当たりの体積）が確定される。参考点における血管の直径変化は、直径変化を視覚化及び直接の観察により手作業で検出でき、又は静脈の流体量と表面積変化による反射率変化を検出することができる光学的検出システムを用いて自動的に行うことができる。静脈の断面積は光学検出システムを使って検出できる。
【０６１２】
眼及び脳は頚動脈と自律神経系により血行動体的に連動している。頚動脈、脳、心臓それに交感神経系の病理学的な変化は、目の血流に２次的に影響する。眼と脳の血管の抵抗は低く、反発性が高い。脳への動脈の流れは頚動脈を通して流れる。眼の動脈は頚動脈で９０度に分岐し、頚動脈の直径が５ｍｍであるのに対して、約０.５ｍｍと測定される。かくして、脳への流れに影響する大部分の経路は眼に深く影響する。さらに中央の網膜動脈の脈動は眼動脈における収縮期の圧力を確定するのに使うことができる。そして大脳の還流組織と解剖学的な関係があるため、頭蓋内圧力を見積もることができる。脳への血管組織の全閉塞又は部分的閉塞は眼の血流を評価することにより確定することができる。眼の脈動振幅や眼の眼圧曲線を変える多くの血管系と神経系の障害がある。これらの病的状態では、二つの眼間の測定の非対称を産みだし、及び/または中心の網膜圧力の減少は、脈動血流を減少させ、脈動振幅を変化させる。
【０６１３】
頚動脈における血流（脳に還流）の阻害は、眼の脈動の振幅と面積、脈動の遅れと脈動の幅、波形の分析により、及び目の脈動の高調波分析により評価することができる。眼の脈動は、角膜に照射された光線の反射の変化に従って光学的に記録される。圧入の間に可動中央部片が動く距離を記録するために使われる同様なシステムは、それぞれの脈動で起こる体積変化を検出するために、むきだしの角膜の上で使うことができる。光学的検出システムは、心臓の鼓動毎に生じる角膜表面からの距離変化を記録する。この角膜の位置変化は眼の体積変化により誘起される。このような変化の脈動の特性から、眼への血流を計算できる。
【０６１４】
先に述べた人為的に圧力を上げる技術で、眼が基準まで回復するに要する時間を測定することができ、この回復時間は緑内障と流出能力の係数の指標である。
【０６１５】
本発明はまた眼の表面の血管の圧力、特に外強膜静脈の圧力の測定に使うことができる。静脈が崩壊するのに必要な外部圧力がこの測定に使われる。この方法には、目的の終点が得られるまで、外強膜静脈上に重ねられた結膜の一定面積にわたり可変力を加えることを含む。圧力は直接血管上に加えられ、好ましい終点は血管が崩壊するときである。しかしながら、崩壊する前におこる血管の分岐のような種々の終点が用いられる。眼圧計で使われるのと同様な方法で、負荷される力を圧平している中央部片の面積で割ることにより、終点の圧力が確定される。スリット光を使った生物顕微鏡を使い、透明な圧平する可動中央部片を通して、血管は観察される。この技術の実施例には、強膜（図２３）に適合するように修正された接触装置が好ましくは含まれる。このチップの好ましい大きさは２５０μｍから５００μｍの範囲である。終点の検出は手動的又は自動的に達せられる。
【０６１６】
手動的な配列によって、作動機器は、背面の透明な窓を通して血管を直接見ることができるように構成されている。また、崩壊に要する時間は手動で制御され記録される。自動的な配列によって、血流がもはや見えなくなったとき、眼圧計について上に述べたと同様に反射光線の変化があるように光学的検出システムは構成される。そして、結果的に崩壊する圧力は自動的に同一であると照明できる。二つの状態における終点のしるしは血流が消失するということである。一つは操作者の視覚で検出され、他は光学検出システムで検出される。好ましくは、両方法とも、接触装置は強膜と可動中央部片の平均曲率に合うように設計される。この可動中央部片は、固いあるいは可撓性の材料でできており、血管を圧搾するのに用いられる。
【０６１７】
本発明では眼圧の実時間記録ができる。単一チップに組み込まれたマイクロプロセッサは、時間にわたり眼圧変化の測定をし、時間と圧力の関係曲線を生成し表示するためプログラムすることができる。可動中央部片の相対的な位置は、上に述べたように、光学的検出システムを使って検出でき、そして作動装置のコイルを通して流れる電流量に関する情報と結合して検出された位置は、すぐにマイクロプロセッサにより集められ、解析され先に述べた曲線を作る。
【０６１８】
マイクロプロセッサは曲線を作るための配列に限定されないことが理解される。実際、マイクロプロセッサ技術は、少なくとも先に述べた本発明の計算ユニット１０を作ることに用いられる。マイクロプロセッサは好ましくは信号と加えられた力を評価する。その結果の測定値は、電子的に多くの方法で記録され保存される。例えば、時間に対する電流の変化がストリップ−チャート記録器に記録される。データを記録し保存する他の方法も使われる。論理マイクロプロセッサ制御技術もデータのより良い評価に使われる。
【０６１９】
さらに本発明は、産業や医学において変形可能な材料における圧力の評価にも関連する。この一つの例は、本発明の使用で死体から取られた臓器等のような軟らかい組織を評価することである。死体の解剖は人体の学習と研究には基本的な方法である。脳、肝臓、脾臓等のような軟組織の変形を本発明により測定し、へこみ量の深さが評価できる。これに関して、本発明の接触装置は組織の曲率に合うように修正される。可動中央部片が表面に置かれるとき、変形に対する表面張力と表面の硬性に逆比例する距離だけ、可動中央部片は表面に向かって突出するよう作動する。本発明はまた傷跡、とくに火傷の跡を評価し、定量するためにも使うことができる。本発明は正常の皮膚と比較して傷跡の堅固さを測定するために使うことができる。傷痕のある皮膚の張力と正常な皮膚の張力とが比較される。この技術は火傷の傷痕を持つ患者を治療する際に、傷あとの経過を数値的に監視するためにも使うことができる。この技術は肥大した（厚く盛り上がった）傷痕の初期の経過を指示するために使われる。組織の圧力と変形性の評価を、イ）リンパ浮腫、ロ）胸部手術のような手術後の影響、ハ）中空器官の内部管腔圧力、のような様々な条件下で、この機器を用いて測定できる。上記の場合、接触装置により与えられるピストン状の配列は、コンタクトレンズ状の要素に加えるべきではない。逆に底面が平坦でコンタクトレンズのような曲率を持たない、いかなる形と大きさの装置を使うことができる。
【０６２０】
また、本発明は長い時間使うことができる包帯レンズにも関連する。緑内障と眼内圧の上昇は角膜の移植の拒絶を導く。市販の多くの眼圧計は角膜疾患の患者の眼圧を正確に測定できない。角膜疾患を持つ患者や角膜移植を受けた患者に対して、より薄い、より大きい接触装置が利用され、この接触装置は長い間使うことができる。この装置は、また、治療部品としてコンタクトレンズを装着することが必要な角膜疾患の患者の眼圧を測定するのを容易にする。
【０６２１】
本発明は幼児の頭蓋内圧力の非侵襲性測定、又は血管の管壁を通して瞬間的な、又は連続的な血圧測定のために修正することができる。本発明は心臓サイクルと同調するデジタル・パルスメーターと連係して用いることができる。また、接触マイクロホンを利用して動脈の圧力を測定できる。また、本発明は眼における二つの眼圧計配列を作るために用いられることができる。最初の眼圧計は、上に述べたように、角膜上に適用された本発明の接触装置により定義できる。第２の眼圧計は、側頭側の強膜上に置けるように修正された、前に述べた接触装置によって定義される。二つの眼圧計配列を使う場合、接触装置が作動しているときに眼底を覗けることが好ましい。従って、角膜上に置かれた接触装置の少なくとも可動中央部片が、顕微鏡で観察できるよう、透明であることが好ましい。
【０６２２】
先に示した接触装置の実施例では一般的に各接触装置２にただ一つの可動中央部片１６があるように示しているが、本発明の概念と範囲から離れることなく、一つの以上の可動中央部片１６を備えることができる。好ましくは、多数の可動中央部片１６がに集中的に配列され、少なくとも一つの可撓性膜１４が集中的に配列された可動中心片１６と相互に接続される。この多数の可動中央部片１６の配列は、望まれる全ての組み合わせを達成するために、前に述べたいずれかの特長と組み合わせることができる。
【０６２３】
先に述べた好ましい実施例は、少なくとも一つの磁気的に作動する可動中央部片１６を備えているが、可動中央部片１６を作動させるためには他に多くの技術があることが理解される。例えば、音波又は超音波発生技術を中心可動片を作動させるために使うことができる。特に、音波又は超音波エネルギーは可動中央部片を完全に透過するように向けられる。次にこの与えられたエネルギーに応じて可動中央部片は角膜方向へ動く。
【０６２４】
同様に、可動中央部片は静電気の電荷を保持することができる。可動中央部片を作動させるために、それらと結びつけられた作動機構は極性のような電場で生み出されるので、電場の中心から可動中央部片を離す力となる。
【０６２５】
例として、他の作動技術は、液体や気体を可動中央部片方向への流出させることがあり、またあまり好ましくない配列であるが、可動中央部片を物理的に機械的作動装置に接続することである。これは例えばモーター駆動や歪み計測器を利用することができる。
【０６２６】
代わりに、接触装置は作動機器の可動中央部片のために除くことができる。この配列によれば、作動機器の可動中央部片は作動機器のスライド可能なシャフトとつなぐことができる。このシャフトは磁場又は他の作動手段により作動する。好ましくは、内科医は作動機器の可動中央部片を眼にあて、磁場を発生させるためのボタンを押す。これにより次にシャフトを作動させ、可動中央部片は眼の方向に動く。好ましくは、作動機器、シャフト、作動機器の可動中央部片は、装置が作働中に患者の眼の内部が見えるように、透明部分を備えている。
【０６２７】
上に述べたいずれの検出技術も光学的検出技術を含み、他の作動技術と使うことができる。
【０６２８】
また、可動中央部片１６は実質的に硬い環状部材１２を配列した、平滑ではない空気袋（図示せず）に置き換えることができる。平滑ではない場合、空気袋は硬い環状部材の穴から出て、角膜方向に広がる。
【０６２９】
同様に、前に述べた好ましい実施例では、予め定義された圧平量を達成するときを確定するために光学的配列が使われるが、圧平化が起こるときを確定する方法は他にも多くあることが理解される。例えば、接触装置は、可動中央部片が圧平化を生み出すのに必要な距離に対応して動くとき、電気的な回路を接続又は遮断するための電気接触配列を含む。電気回路の接続又は切断は圧平化の発生を示すために用いられる。
【０６３０】
圧平化が生じた後、可動中央部片１６が作動し終えてから出発点に戻る時間は眼圧を示す。眼圧が高いと可動中央部片１６はより速く出発点に戻る。同様に眼圧が低いと、可動中央部片１６が出発点に戻るには長い時間がかかる。それ故、本発明は測定された眼圧を確定するために、可動中央部片１６の戻り時間を考慮するように構成できる。
【０６３１】
上に示したように、接触装置に透明な中央部分を作ることができる。この透明部分により、可動中央部片を使って眼圧を人為的に高めるとき、眼の内部（例えば、視神経）を監視することができる。本発明によれば、視神経、網膜、ガラス質上の眼圧上昇の影響のいくつかを、容易に観察でき、一方同時に眼圧も測定される。
【０６３２】
図２１及び２２を参照して、前の例では角膜上に接触装置２を置くことを述べたが、本発明の接触装置２は眼の強膜上に置くことができるように、疑似三角形の形状（実質的に硬い環状部材により定義される）をしている。
【０６３３】
図２３及び２４とを参照して、本発明の接触装置２は外強膜静脈の圧力を測定するのに使われる。好ましくは、外強膜静脈の圧力が測定されるとき、可動中央部片６は透明で中心に配列された台円錐形の突起を持つ。図２４に示す実施例は、少なくとも可動中央部片１６の透明な中心部分を通して対象を見ることができる有利さがある。
【０６３４】
更に上に示したように、本発明は体の他の部分の圧力（例えば形成外科との関係で傷痕の圧力）や種々の対象物の表面の圧力を測るために使うことができる。本発明の接触装置は、実施例に関連して示したような角膜に適合する曲面形状に限定されるのではなく、一般的で平坦な構造を含む他の種々な形状を持つことができる。
・まぶたを閉じることにより作動する代替実施例
図２５及び３１を参照して、システムの代替実施例をここで記述する。代替の機器と方法は、接触装置４０２が角膜上にあるとき、作動機器として働き、かつ接触装置に装着された少なくとも一つの変換器（トランスデューサ）４００を活性化するために、眼が瞬きするか閉じる間にまぶたにより生み出される力と動きを利用するものである。この方法と装置は、眼瞼組織を通して、好ましくは電磁波によって、情報を送信することにより、圧力と他の生理学上の現象を遠隔で監視することを容易にする。送信された情報は、接触装置４０２から遠隔に置かれた受信器４０４で再生される。その受信機４０４は眼鏡のフレーム４０８に取り付けられることが好ましい。この代替実施例は、強く目を閉じること利用して流出能力を測定することを容易にさせる。変換器は、好ましくは超小型感圧変換器４００であり、それは変換器４００上で用いられる物理的な圧力を示すようにラジオ波信号に変える。
【０６３５】
変換器４００からの信号応答はケーブルを介して行われるが、好ましくは受信器４０４に無線の方法で能動的あるいは受動的に送信される。その受信器は接触装置４０２に関して遠隔に置かれる。それから変換器４００の信号応答によって表されるデータは、記憶され、解析される。このデータから由来する情報は、従来の手段を用いて電話回線で送信することもできる。
【０６３６】
代替実施例によれば、機器は少なくとも一つの感圧変換器４００からなり、そしてそれは好ましくはまぶたが閉じることにより活性化され、接触装置４０２上に取り付けられる。接触装置４０２は、次に眼の上に置かれる。システムを校正するために、瞼の開閉の間の接触装置４０２の圧迫及び動作量が、評価され計算される。瞬きの間、上眼瞼が降りるので、上眼瞼は接触装置４０２を押し下げ、圧迫する。このため接触装置４０２は滑りと圧迫の両方合わせられた動きを受けることを余儀なくされる。
【０６３７】
正常な個人は、無意識に約２から１０秒でまばたきをするので、本発明のこの代替実施例は変換器４００を頻繁に作動させることができる。実際、この型の接触装置４０２は無意識の瞬きの数の増加を経験し、このため、今度は疑似連続測定を与えるの傾向がある。睡眠中又は目を閉じている間、まぶたにより絶え間ない圧力がかけられるので、測定は連続的に行われることができる。
【０６３８】
上述したように、目が閉じている間、接触装置４０２は、閉じている段階の間眼瞼により引き起こされた圧迫と滑りの両方組み合わせられた動きを受ける。最初に、開いている状態から接触装置４０２の上辺にまで、上眼瞼を降ろす。そして、接触装置４０２は約０.５ｍｍ〜２ｍｍまで押し下げられる。この距離は接触装置４０２の構造４０２を作るために用いられる材料の種類に依存し、それ自身の直径に依存する。
【０６３９】
固い構造４１２が用いられるとき、最初に眼瞼と接触装置は僅かに重なる。軟らかい構造体４１２が用いられるとき、眼瞼の動きのこの初期段階でさえ著しい重なりがある。この初期の小さな往復運動を行った後、接触装置４０２は動かなくなり、そして眼瞼は接触装置４０２の外表面を滑り、圧迫しそれを覆う。構造４１２の直径がまぶたの開きより大きいあるいは角膜の直径より大きいならば、瞬きの初めに上眼瞼が接触装置４０２の上端に当たらない、ということに注意することが重要である。
【０６４０】
角膜（直径９ｍｍ）と強膜（直径１１.５ｍｍ）の間の交差点のエリアにおける約１３度の傾斜変化のために、接触装置４０２の動きは、大体、角膜―強膜の結合部で終わる。この点で、固いあるいは柔らかい構造４１２を持つ接触装置４０２は、眼瞼が眼を完全に覆い続けると不動状態及び安定状態を維持する。
【０６４１】
固い構造体４１２が用いられるとき、接触装置４０２は、動かなくなる前に通常０.５ｍｍから２ｍｍ押し下げられる。柔らかい構造４１２が用いられるとき、動かなくなる前に、典型的には０.５ｍｍ以下押し下げられる。接触装置４０２の直径が大きければ大きいほど動きは小さくなり、直径が十分大きければ垂直の動きは零になる。このような動きの相違にもかかわらず、圧迫の影響は常に存在し、そのため構造４１２の寸法を考慮せずに正確な測定が可能である。厚い構造４１２あるいは平坦な表面をもつ構造を用いることは、接触装置４０２における圧迫力が増加する結果となる。
【０６４２】
眼瞼縁は角膜に対して約３６度の凹角を作っている。力の組み合わせは、おそらく目の縁の近くのリオランの筋肉と輪筋の筋肉の収縮を引き起こし、眼瞼により接触装置４０２に適用される。約20,000から25,000ダインの水平力（法線力の成分）と約40から50ダインの垂直力（接線力の成分）が上眼瞼により接触装置４０２にかけられる。これらの力に応じて、接触装置４０２は眼の方向とそれに関して接線方向の両方に動く。眼が最大に閉じた瞬間、接線方向の動きと力はゼロで、法線方向の力と動きは最大である。
【０６４３】
水平の方向のまぶたの力は20,000から25,000ダインで、接触装置４０２を眼の方向に押しつける。これにより接触装置４０２に取り付けられた変換器４００が活性化され、行われるべき測定をさせるのに十分な動きを生み出す。この眼の表面への眼瞼の力と動きは、接触装置に載せることができる電極あるいは変換器の多くのタイプを変形させるのにも十分である。瞬きの間、眼瞼は十分に接触装置４０２と接触し、それぞれの変換器４００の表面は角膜／涙液層及び/または眼瞼の内表面と接触する。
【０６４４】
超小型の感圧ラジオ波変換器４００は、好ましくは接触装置４０２に取り付けられた内蔵ラジオ波ゾンデから成る。それは、次に、好ましくは角膜上に置かれ、眼瞼の動き、及び/または閉じることにより活性化される。接触装置４０２に眼瞼により及ぼされた力は、上述したように、それを角膜に押しつける。
【０６４５】
図２６に示した好ましい代替実施例によって、内蔵ラジオ波ゾンデは小さなペレット内に置かれた反対に合わせられた二つのコイルを含む。ペレットの平坦な壁は振動板として作用し、眼瞼による振動板の圧縮はコイルを互いに近づけるように、コイルを各コイルにくっつける。コイルが互いに非常に接近するので、それらの分離における最小の変化は共鳴周波数に影響する。
【０６４６】
遠隔グリッド・ディップ発振器４１４は、接触装置４０２の近くのいかなる便利な位置にでも取り付けられ、例えば患者のかぶった縁のある帽子あるいは縁のない帽子に取り付けることができる。遠隔グリッド・ディップ発振器４１４は変換器４００の発振を誘起するために使われる。これらの発振器の共鳴周波数は脳内圧の指標である。
【０６４７】
まとめると、眼瞼と振動板の接触は、変換器４００中の一対の平行共軸アルキメデスらせん・コイルを、互いに接近するようにさせる。コイルは、共振回路に分布される高い静電容量を構成し、共振周波数をもち、それは相対的なコイル空間に従って変わる。コイルが互いに接近するとき、静電容量と相互インダクタンスが増加するので、この構成の共振周波数は低くなる。グリッド・ディップ型の外部誘導性結合発振検出器の周波数を繰り返しスキャンすることにより、変換器４００によって共振時に吸収される電磁エネルギーは、介在する眼瞼組織を通して感知される。
【０６４８】
変換器４００から得られる圧力情報は、好ましくはラジオ波で結びつけられた遠隔測定器で送信される。遠隔測定器は好ましい方法であり、それは拾い上げる電気的ノイズが少なく、電気的なショックの障害が除かれるからである。FM（周波数変調）送信方法は好ましい、それはノイズが少なく、変調増幅において少ない利得で済み、こうして与えられた送信力のためにより小さな電力しか必要がないからである。FMは送信信号の振幅の変化に対して影響されにくい。
【０６４９】
種々の他の手段と変換器は、接触装置４０２からの眼圧を示す信号を得るのに使うことができる。例えば、バッテリーを電源とする変換器を用いる能動的遠隔測定器、あるいは外部発振器により眼の中で再充電する電池を用いる能動的遠隔測定器、及び生物的な源から電力を受ける能動的な送信もまた用いられることができる。
【０６５０】
信号を得る好ましい方法は、しかしながら、前に述べた受動的感圧変換器４００のうちの少なくとも一つを含む。その変換器は、内部電源を持たず、外部の電源により放射された周波数を変調するために、外部電源により供給されたエネルギーを使い操作する。眼圧を示す信号は周波数変調に基づき、眼の外のラジオ波監視器に送信される。回路の共振周波数は、例えばグリッド・ディップ・メータで遠隔的に感知できる。
【０６５１】
特にグリッド・ディップ・メーターは前に述べた受信機４０４を含む。そして眼の近く、例えば受信機の近くの眼鏡のフレームに、あるいは目の周りの眼鏡の一部に取り付けられた外部誘導コイル４１５により検出されたのち、受信器で変換器４００の共振周波数を測定できる。外部誘導コイル４１５とラジオ波ゾンデの間の距離という点で眼鏡のフレームの使用は特に実用的であり、それは典型的な作動限界の範囲内である。しかしながら受信機４０４の受信アンテナとして本質的に役目を果たす外部誘導コイル４１５は、信号減衰が最小になるいかなる位置に置くこともできる。外部誘導コイル４１５（又は受信アンテナ）からの信号は、その後増幅と解析のために受信機４０４で受信される。
【０６５２】
水中にあるときは、音波がラジオ波より水による減衰がすくないので、信号は変調された音波信号を使って送信される。音響共振器は温度と電圧の変化に応答する。
【０６５３】
本発明の代替実施例に合わせて好ましいいくつかの方法及び装置を含め前に述べたが、発明はこのような好ましい装置と方法に限定されるものではないことが理解される。例えば、多くの他の小型感圧ラジオ波送信器が用いることができ、接触装置に取り付けることができる。そして、ラジオ波送信器からの信号を変調し、変調された信号を近くのラジオ波受信機に送るいかなる超小型圧力センサも用いることができる。
【０６５４】
圧力計、好ましくは圧電式圧力変換器のような他の装置も角膜上で使うことができ、好ましくは眼瞼が閉じるときや瞬きするときに活性化される。膨張性のケースに収容されるいかなる置換変換器を接触装置に取り付けられる。実際に、多くのタイプの圧力変換器は取り付けられ、接触装置により使われることができる。当然、実質的には電気的な信号に機械的変形を転換できるいかなる変換器を使うことができる。
【０６５５】
眼は圧力変化に伴って温度が変わるので、サーミスタのように、部分の動きを必要としない感圧変換器も使うことができる。あるいは、目の誘電率は、圧力変化に反応して変化もするが、眼圧を確定するために評価されることもできる。この場合、感圧蓄電器も使うことができる。圧誘電性と圧抵抗性の変換器、シリコン圧力計、半導体装置等は取り付けられることができ、目の瞬き及び/または閉じることにより活性化される。
【０６５６】
瞬きするときや閉じたときの眼圧の単一の測定、連続的な測定、自動測定を行うために新しい方法を与えることに加えて、機器は流出能力や他の生理学的パラメーターを測定するためにも使うことができる。発明の方法と装置は、生理学的な手法で流出能力を測る独自なアプローチを提案でき、眼の上に外部の重りを置くことにより妨げられない。
【０６５７】
この方法で流出能力を確定するために、眼から液体を搾り出すのに、必要となる過剰な力を眼瞼が生み出すことが必要である。なぜなら本発明は患者の眼が閉じているときに圧力を測定できるため、同時に行われることができる手順及び測定を通して眼瞼が閉じられたままであることができる。特に、これは力強く瞼を圧迫して閉じることにより達成できる。約６０ｍｍHgの圧力が発生し、これは眼の液体を搾り出し、流出量を測定するのに十分な圧力である。眼圧は時間と共に減少し、時間に対する圧力低下は流出能力と関係している。正常人では眼内流体は眼瞼を力強く閉じることにより強制排出され、従って圧力は低下する。しかしながら、緑内障を持つ患者では、流出は緩やかで、瞼を力強く閉じても同じ率の反応で眼圧は減少しない。このシステムは眼圧を実時間で連続して測定できる。また、信号は眼瞼を通過して外部の受信器に送信されるので、操作の間、眼は閉じたままで良い。
【０６５８】
圧力、電気的変化、寸法、加速度、流れ、温度、生物的活性、化学反応や他の生理学的パラメーター等測定のための遠隔計器システムと、外部的にシステムを制御する電源スイッチをこの発明の機器に使うことができる。集積回路の利用と、変換器や電源それに信号処理技術に生じる技術的進展は構成要素を極端に微小化する。このことから、図２８に例を示すように、一つの接触装置の上に数個のセンサを載せることができるようになる。
【０６５９】
現代の集積回路の分解能は数ミクロンのオーダーであるが、更に高密度に集積されることが可能である。好ましくは集積回路を製造する現代技術は、眼鏡の枠４０８に十分載せることができる大きさに電子部品を小さくするために使われる。例えば、図３１に模式的に示すように、受信器４０４は種々の小型電子部品４１８、４１９、４２０につながれており、処理、記録さらに変換器４００から引き出された情報を表示することができる。
【０６６０】
ラジオ波と超音波の微細回路を利用することができ、それにより接触装置に取り付けることができる。種々の超音波及び圧力変換器もまた利用でき、接触装置に取り付けることができる。本発明の機器に適用できる更なる技術的進展が起こるであろうことが理解される。
【０６６１】
システムはさらに角膜の上に置く接触装置からなり、涙液層の化学変化を検出できる変換器を持つ。このシステムは更に角膜上に置く接触装置を含み、超小型なガス感受性ラジオ波変換器（例えば、酸素感受性）を持つ。超小型な血流速度感受性ラジオ波変換器をもつ接触装置もまた、結膜上に載せて使うことができ、好ましくは眼瞼の動きや閉じることによって活性化される。
【０６６２】
システムはまた、接触装置から構成され、神経繊維の負抵抗を測定できるラジオ波変換器がこの接触装置に取り付けられる。この接触装置は次に角膜上に置かれ、好ましくは眼瞼の動きと閉じることにより活性化される。電気抵抗を測定することにより、微生物、薬物、毒物、麻酔剤の効果を測定することができる。
【０６６３】
本発明のシステムもまた、接触装置を含み、超小型な放射線感受性ラジオ波変換器がこの接触装置に取り付けられている。この接触装置は次に角膜上に置かれ眼瞼の動きと閉じることによって活性化される。
【０６６４】
接触装置に取り付けられた変換器を持つ先に示した実施例では、グリッド・ディップメーターは変換器により規定される、同調回路の周波数特性を測定するのに使うことができる。
【０６６５】
上記の変換器の使用によって示されたような受動的遠隔測定法技術の他に、能動的送信を行う能動的遠隔測定器及び接触装置に取り付けられた超小型バッテリもまた使うことができる。
【０６６６】
接触装置は、好ましくは固いあるいは可撓性の透明構造４１２を含み、少なくとも一つの変換機４００が、この透明構造４１２に作られた穴（単数または複数）に取り付けられている。好ましくは変換器４００は可視軸を通って光が通るように位置される。構造４１２は好ましくは角膜の外表面に合うように内凹面形状を持っている。
【０６６７】
図２９に示すように、より大きな変換器が接触装置４０２の中心に配列されており、透明な部分をもつため接触装置４０２の可視軸が保たれる。
【０６６８】
構造体４１２は、好ましくは中心が最も厚く、構造体４１２の周縁に行くにつれて厚さは徐々に減少する。変換器は、好ましくは構造体４１２に対して確保されている。それ故、瞬きする間、それぞれの変換器４００の前方が眼瞼の内表面に接触する。そして、それぞれの変換器４００の後辺は角膜と接触している。このことにより、眼瞼の動きは接触装置４０２と、関連する変換器を角膜の方へ圧迫することを可能にする。
【０６６９】
好ましくは、それぞそれの変換器４００は、変換器の振動板のみが圧力変化に対応して動くように、構造体４１２に固定されている。変換器４００は、構造体４１２の表面に適合するか、表面を超えていくのに、いかなる適当な厚さをも持つことができる。
【０６７０】
二者択一的に変換器４００は角膜のみを支えるように、あるいは眼瞼の内表面のみを支えるようにまた位置される。変換器４００は、また、後方部分が眼瞼が閉じているときに角膜の一部を平滑にするように、角膜の方向に突き出るように位置される。同様に、変換器４００は、また、変換器４００の前方部分が眼瞼により押されるように、眼瞼の内表面方向に突き出るように位置される。それに伴い、可撓性の膜により覆われている後部分が眼瞼が閉じられている間の角膜と相互作用するのを可能にする。
【０６７１】
可撓性又はハイドロゲルのレンズで使われているような可撓性の膜は、信号の取得と送信に差し障りがない限り、快適にするために接触装置４０２に内包される。変換器４００は、お互いがつり合うように位置されることができるが、図２８に示すように、釣り合い錘が適当な釣り合いを保つのに用いら得ることができることが理解される。
【０６７２】
図３２は接触装置５００が目の表面に配列された状態を示し、そこにセンサ５０２、送信器５０４、及び細いワイヤ５０８により接続された電源５０６（センサ５０２と送信器５０４からの部分的延長のみ図示）が取り付けられ、接触装置に入れられている。ここで示された接触装置は最大直径２４ｍｍで、角膜の部分５１０の大きさは直径約１１ｍｍである。残りの１３ｍｍは、８ｍｍが上眼瞼５１３の下の部分５１２に、及び５ｍｍが下眼瞼５１５の下の部分５１４にさらに分けられる。図３２の接触装置は、その表面に微細突起５１6を持ち、その表面は結膜への摩擦と粘着を増大し、血管からセンサ選択性膜表面５１８に流動性組織を拡散させる。組織流体はセンサの膜を通り抜けて電極５２０に達し、涙液５２２内の検体量に比例する電流を生じさせ、矢印５２４の方向に動く。送信装置５０４は変調信号５２６を送信し、受信装置５２８が受信する。その信号５２６は、増幅器及びフィルタ５２９で増幅されフィルタされる。そして。デマルチプレクサー５３０で解読され、CPU５３２において処理され、モニタ５３４で表示、メモリー５３６に保存される。
【０６７３】
図３３Aにおいて示される接触装置５４０は２つのセンサを持つ。一つのセンサ５４２は接触装置の主体５４４に位置しグルコースの検出を行う。コレステロールセンサ５４６は接触装置５４０の矯正器５４８に置かれる。接触装置の一部を成形するのは、加熱電極５５０と電源５５２で、その隣にコレステロールセンサ５４６と加熱電極５５０がある。加熱電極は特定の場所の温度を上昇し、それに続いて矢印５５３の方向に液体が浸透し、コレステロールセンサ５４６に向かう。
【０６７４】
ある実施例では、図３３Cに示されるコレステロールセンサは、外側に選択的透過性膜５５４、コレステロールエステラーゼとコレステロール酸化酵素を固定化した中間膜５５６、５５８及び過酸化水素を透過する内膜５６０を含む。外膜５５４の表面はエリアを持ち、好ましくは３００平方マイクロメートル以下であり、複数の膜層の全体の厚さは、３０-４０マイクロメートルの範囲にある。白金電極５６２は内膜で覆われ、２本の銀電極５６４は０.４ｍｍ（白金線）、及び０.１５ｍｍ（銀線）である。細線５６６、５６８はコレステロールセンサ５４６を、電源５５２と送信機５７０に接続させる。グルコースセンサ５４２は周囲の不定形外表面５７２を含み、摩擦を増大させ、センサは細線５７４、５７６により電源５７８と送信器５７０に接続される。電源５７８は、センサと接続され、センサ５４２に操作のために電力を供給する。
【０６７５】
送信器は、データを送受信するための集積回路を含み、送信器は、その最大寸法約５００ミクロンの大きさの高密度ハイブリッド回路である。角膜組織流体は矢印５８０の方向に拡散しグルコースセンサ５４２に向かい、グルコース及び酸素透過性外膜５８２に到達する。続いて固定化グルコース酸化酵素膜５８４、及び過酸化水素透過性内膜５８６を透過する。組織流体は、それから白金５８８及び２つの銀５９０電極に達し、グルコースの濃度と比例した電流を発生させる。グルコースセンサの寸法はコレステロールセンサの寸法と同様である。
【０６７６】
図３４が説明するブロック図は、図３３Ａから３３Ｃにおいて例証されるような方法で、グルコース６００、コレステロール６０２、酸素６０４等の様々な生物学変数で測定する時に得られる信号の例である。グルコース信号６０６、コレステロール信号６０８、酸素信号６１０は、図３３Ｂ及び３３Ｃに例示するように変換器又はセンサにより生成される。信号は、マルチプレクサー６１２に送信され、そこから、送信器６１６へワイヤ６１４によって、コード信号として送信される。コード化された変調信号は、ライン６１８に表されているように、ラジオ波、光波、音波、有線、電話等でノイズを抑制され受信器６２０に送送される。信号はそれから増幅器及びフィルタ６２２で増幅され濾波される。信号はデマルチプレクサー６２４を通過して、分離信号が６２６、６２８、６３０でそれぞれ増幅され、CPUの表示装置６３２に送信され、表示される。例えば、送信では集中治療室からモデム６３４により送信され記録される。
【０６７７】
図３５Ａから３５Ｃは、インテリジェントコンタクトレンズを示し、それは眼瞼を閉じることによって活性化され、続いてセンサに血液成分の拡散が増加する。図３５Ｃで示される位置から図３５Ａで示される位置に、瞬き及び/または目を閉じることによる眼瞼の動きの間、組み合わされた力が眼瞼により接触装置６３６にかけられる。その力は約２５０００ダインの水平力（垂直力成分）で、接触機器と目の表面間に緊密な相互作用を起こす。それは涙液層の水層及び角膜と眼球結膜の上皮表面と、接触装置の内表面の直接の相互作用と同様に、眼瞼結膜と接触装置の外表面との直接の相互作用を可能にする涙液層の脂質層の破壊を伴う。まばたきによって、このポンプシステムが促進され、目の上部側頭角から流体を出し、液体を目の下部側頭角の涙点に運び、継続する流れつくり出し、接触装置を浸す。瞬きの間に、眼瞼結膜、眼球結膜、及び角膜、接触装置の少しでこぼこの表面との親密な相互作用は、血障障壁及び上皮表面に侵出物により微細な破壊を起こし、接触装置の表面に組織流体の流れが増加する。涙液は、その時、接触装置６３６の表面に置かれた選択的透過性膜を通って拡散し、続いて接触装置に設置されたセンサ６３８の電極に達する。グルコース測定のための好ましい実施例では、グルコースと酸素は、毛細血管６４０から選択的透過性外膜に流れて、続いてグルコース酸化酵素が固定化された中間膜に達する。固定化グルコース酸化酵素のこの層では、グルコースの酵素的酸化が酵素酵素と酸素の存在によって起こり、過酸化水素とグルコン酸を形成する。過酸化水素はその時内側の膜を通って拡散し、白金電極の表面に達し、作動電極の表面で酸化され、測定可能な電流を発生する。発生した電流の強度は、過酸化水素の濃度と比例している。そして過酸化水素の濃度はグルコースの濃度と比例している。電流は続いて可聴周波数信号に、接触装置に設置された送信器により変換され、信号は遠隔にある受信器に送信され、好ましくは電磁気のエネルギーを用いて、続いて増幅、解読、処理、分析、表示を行う。
【０６７８】
図３６Ａから図３６Ｊまでは、接触装置がさまざまな状況下で使用される形状を示す。図３６Ａでは、接触装置６４２を、上あるいは下眼瞼に配列するための長円形、バナナ形、半月形が示される。図３６Ｂ及び３６Ｃは、上部６４８と比較される広いベース部分６４６の側面図を持つ、接触装置６４４を示す。図３６Ｄは上部を切られたレンズ部６５２を持つ接触装置６５０を示す。
【０６７９】
図３６Ｅ及び３６Ｆにおいて、接触装置６５４の図３６Ｅの側面図が示される。拡大されたベース部６５６は図３６Ｆに示されるが、一部上部を切られた形状である。
【０６８０】
図３６Ｇは角膜部分６５０と強膜部分６５２を持つ接触装置６５８を示す。図３６Ｈには、特大接触装置６６４を示し、角膜の部分６６６と強膜部分６６８を含む。
【０６８１】
図３６Ｉにおいて、さらに円形になった、角膜強膜レンズ６７２をもつ接触装置６７０が示される。
【０６８２】
図３６Ｊでは接触装置６７４が示され、これは図３２、３３Ａ、３５Ａ、及び３５Ｃに示されたのと同様である。接触装置は、上部の視度調整部又はマイナスキャリア部６７８及び下部の視度調整部又はマイナスキャリア部６８０をもつ主体部分６７６を含む。
【０６８３】
図３７Ａには、上部接触装置６８２が上眼瞼６８４の下に置かれる。同様に、下部接触装置６８６は下眼瞼６８８の真下に置かれる。上部接触装置６８２は、酸素センサ/送信器６９０及びグルコース送信器６９２を含む。同様に、下部接触装置は、温度センサ/送信器６９４とpHセンサ/送信器６９６を含む。
【０６８４】
これらの４つのセンサのうちのそれぞれは、個々の受信装置６９８、７００、７０２、７０４に信号を出力する。続いてCPU表示装置７０６、７０８、７１０、７１２でそれぞれ表示する。CPUは、感知された酸素出力７１４、温度出力７１６、pH出力７１８とグルコース出力７２０を表示する。
【０６８５】
図３７Ｂには、単一接触装置７２２を示し、砂時計形で上部のナトリウムセンサ/送信器７２４と下部のカリウムセンサ/送信器７２６を含む。２つのセンサは、各信号を受信装置７２８と７３０へ送り、CPU７３２と７３４で表示し、ナトリウム出力表示器７３６とカリウム出力表示器７３８を与える。
【０６８６】
図３８Ａにおいて、接触装置７４０が示される。その接触装置は、角膜部分を覆う開口部を備えた中央開口部を持つように環状のバンド７４２を形成し、あるいは、接触装置が角膜部分を含む場合、角膜部は角膜の表面に置かれる。環状のバンド７４２に限り、センサ７４４は、まぶたの下に置かれるように接触装置の強膜部分に位置される。センサは、ワイヤ７４６ａ、７４６ｂにより送信器７４８と接続され、送信器はワイヤ７５２ａ、７５２ｂによって電源７５０と連絡を取っている。図３８Ｂはインテリジェント・コンタクトレンズ装置７４０の断面図を示し、ここで電源７５０とセンサ７４４は、接触装置の強膜部分上の接触装置の反対の端に置かれる。
【０６８７】
図３９Ａは、右涙腺７５６から目を横切って涙点７５８aと７５８まで、矢印７５４に示されるように、涙液の流れを図式的に説明する。涙液の流れの利点を利用して、図３９Ｂでは、接触装置７６０が下眼瞼７６４の真下の下円蓋部７６２の中に位置される。それで複数のセンサ７６４ａ、７６４ｂ、７６４ｃがワイヤで電源７６６と連絡をとり、変換器７６８は外部の装置にワイヤ７７０で接続されている。左涙腺７６２から涙点７６４ａ及び７６４ｂへの涙液の流れは、センサにより検出されるための特性の表示度数を生み出すための利点をもつ。
【０６８８】
図４０Ａでは、接触装置７７２は下眼瞼７７６の円蓋部７７４に置かれる。接触装置は、送信器７８０と電源７８２と連絡を取り合っている針形グルコースセンサ７７８を含む。信号７８２は受信器に送信され、デマルチプレクサー及び増幅器７８４からCPUとモデム７８６に送信され、続いて公的通信ネットワーク７８８上で送信され、病院ネットワークのインタフェース７９０で受診され適切な処置を受ける。
【０６８９】
図４０Ｂにおいて、グルコースセンサ７９２以外で用いられる図４０Aで示されるものと同様な配列は、眼瞼に対して直接置くために、曲線形状をもつ針形グルコースセンサである。センサ７９２は、眼瞼７９４の下に快適に装用されるためにコーティングされることによりシリコンに入れられるか、あるいはシリコンで覆われる。ワイヤ７９６ａ及び７９６ｂは、眼瞼の下から拡張し、外部装置に接続される。センサ７９２は、結膜と直接的な接触をするように置かれ、信号と電源はワイヤで外部の装置と接続される。
【０６９０】
図４１は、上眼瞼の下に位置される接触装置の強膜部分及び、センサ８００ａ、８００ｂ、８００ｃを含む、特大の接触装置７９８を示す。加えて、センサ８０２ａ、８０２ｂ、８０２ｃは、眼球結膜及び/または眼瞼結膜と接触して下眼瞼の下に位置される。加えて、センサ８０４ａから８０４ｄは、角膜の上の涙液層と接触して角膜の部分に置かれる。
【０６９１】
図４２Ａは、眼瞼が開いて、眠っているとき、適所でセンサ８０８と送信器８１０をもつ接触装置８０６を示す。しかしながら、図４２Ｂでは、眼瞼が閉じられた位置に移動し、個人が睡眠状態へ近くなるとき、ベル現象のため目が動き、それゆえ接触装置が矢印８１２の方向の上に動く。接触装置が上に動くように眼瞼から生み出された圧力は、センサ８０８からの信号８１４を生成し、センサ８０８から受信器８１６に送信される。信号は増幅器とフィルタ８１８を通過して、デマルチプレクサーへいき、警報回路８２２を活性化させ、８２４でデータを表示する。アラームは、まどろみはじめた自動車ドライバーや機械オペレータを起こすに十分な音量で警報を出す。
【０６９２】
図４３は、目の表面外部に配列される熱刺激送信装置８２５が、目の強膜と角膜の部分に置かれていることを示す。装置８２５は、複数のセンサ８２６が装置８２５上に間隔をおいて配列されている。図４４に関して、装置８２５は、加熱要素８２８ａから８２８ｃ、サーミスタ８３０、酸素センサ８３２、及び電源８３４を含む。センサにより生成された信号は、送信器８３６により、ハードウェア８３８に送信され、ハードウェアはセンサにより検出された状態を表す出力を与える。
【０６９３】
図４６において、環状のバンド８４０は、複数の装置８４２aから８４２ｅを含む。環状のバンド状熱刺激送信装置８４０は、身体のどのような部分でも外科手術の移植により内部あるいは外部的に使うことができる。別の外科的に移植可能機器８４４が図４６において示される。この例では、熱刺激送信装置８４４は眼筋８４６と８４８の間に移植される。図４７において、外科的に移植可能な熱刺激送信装置８５０の別の例を示す。これは４つの加熱要素８５２、温度センサ８５４と酸素センサ８５６を持ち、それに伴い電源８５８、及び信号８５２を送信するための送信装置８６０をもつ。
【０６９４】
図４８、４９、５１から５３までは、過熱送信装置の使用を説明し、図５０で示されるように、過熱送信装置の外科移植の後、腫瘍細胞の破壊を行う。図５０に示すように、過熱送信装置８６４は、複数の加熱要素８６６ａ、８６６ｂ、８６６ｃ、温度センサ８６８、電源８７０を含み、それは電磁誘導で活性化され送信器８７２により信号８７４が送信される。機器８６４の活性化によって、温度の上昇は、ただちに隣接した部分に影響を与える。これにより遠隔位置から腫瘍細胞の破壊が可能となる。
【０６９５】
図４８において、装置８６４は、脳腫瘍８７６と隣接して置かれる。図４９において、装置８６４は、腎臓腫瘍８７８と隣接して置かれる。
【０６９６】
図５１において、装置８６４は、眼球内腫瘍８８０と隣接して置かれる。図５２において、複数の装置８６４は、肺腫瘍８８２と隣接して置かれる。図５３において、装置８６４は、胸腫瘍８８４と隣接して、胸の外面に置かれる。
【０６９７】
図５４Ａ及び５４Ｂにおいて、接触装置８８６は目８８８に置かれる。接触装置は、房水のグルコース検出に使われる。その検出は光照射光ファイバー８９０から照射された光により行われ、グルコース感応性である光放出光ファイバー８９０が、グルコース感応性でない参照光ファイバー光源８９２と比較されることにより行われる。２つの光検出器８９４ａ、８９４ｂは、参照光ファイバー８９２及びグルコース感応性の照射光ファイバーの通過光量を測定し、受け取られた信号はワイヤ８９６ａ、８９６ｂにより送信され、分析される。
【０６９８】
図５４Ｃにおいて、電源９０２、グルコース感応性の照射光源９０４、グルコース非感応性の参照光源９０６をもつグルコース検出接触装置９００が用いられる。２つの光検出器９０８ａ及び９０８ｂは、送信器９１０に信号を与え、遠隔地に信号９１２を送信し、分析と保存を行う。
【０６９９】
図５５Ａにおいて、接触装置９１４は目９１６に置かれ、正常な身体機能として心臓９１８により目９１６に送信されるような心臓脈拍又は心臓音の検出のために使われる。送信器は、心臓脈拍又は心臓音の結果を表す信号９２０を与える。遠隔警報装置９２２は個人で装用できる。警報装置の詳細は、図５５Bにおいて示され、ここでは受信装置９２４が送信された信号９２０を受信し、予め定義されたパラメータを超過するとき警報が活性化するための警報回路９２８へ伝達するのと同様に、表示装置９２６へ信号を伝達する。
【０７００】
図５６において、接触装置９３０が示される。この接触装置は、超音波センサ９３２、電源９３４、信号９３８を伝達する送信器９３６を含む。超音波センサ９３２は、血流と血液速度測定のために血管９４０に置かれる。この分析の結果は、信号９３８により遠隔受信器に送られ、分析及び保存される。
【０７０１】
図５７において、特大の接触装置９４０は、センサ９４２、電源９４４、信号９４８を送信する送信器９４６を含む。センサ９４２は、眼筋の電位の測定のために上直筋に置かれる。測定された電位は信号９４８により遠隔受信器に送信され、分析及び保存される。
【０７０２】
図５８Ａにおいて、接触装置９５０は、光源９５２、電源９５４、マルチ光学フィルタシステム９５６、及び信号９６０を送信する送信装置９５８を含む。光源９５２は、視神経乳頭９６２に光線を照射する。光線は、マルチ光学式フィルタシステム９５６で反射し、反射角度が確定される。
【０７０３】
図５８Ｂで示されるように、マルチ光学式フィルタシステムと視神経乳頭９６２の間の分離の距離Xが一定で、光源９５２とマルチ光学式フィルタシステム９５６の間の分離距離Yも一定なので、視神経乳頭に表されるP点の変化は、結果として反射角度の変化を起こす。そのため反射光はマルチ光学式フィルタシステム９５６の異なった場所に到達する。マルチ光学式フィルタシステム９５６の反射点の変化により、反射角度に基づく対応電圧変化が作成される。電圧信号は、可聴周波数信号９６０として遠隔地に送信され、分析及び保存される。
【０７０４】
図５９Ａから５９Ｃにおいて、神経刺激送信装置９６４が示される。図５９Aにおいて、装置９６４は脳９６６に外科的に移植される。装置９６４はマイクロ光ダイオード、又は電極９６８と電源/送信器９７０を含む。装置は、後頭部の大脳皮質９７２と隣接して移植される。
【０７０５】
図５９Ｂにおいて、装置９６４はバンド９７６上の目９７４に外科的に移植され、電源９８０と送信器９８２を備えたマイクロ光ダイオード９７８a、９７８bを含む。
【０７０６】
図５９Ｃにおいて、装置９６４は目９７４の外部に置かれ、特大接触装置９８４が角膜の強膜レンズとしてを使われる。この装置は、微電流を発生する電極９８６、マイクロ光ダイオード９８８あるいは電極９８８、電源９９０、送信器９９２からなり、信号を遠隔地に送信し、分析及び保存を行う。
【０７０７】
図６０の接触装置１０００は、電源１００２及び固定周波数送信器１００４を含む。送信器１００４は、人工衛星１００６により受信される周波数を放射する。送信器１００４により送信された信号の周波数の検出において、衛星は送信器１００４の位置する遠隔で受信されるように信号を送信することができ、従って個人的に装用された接触装置１０００の正確な位置がわかる。これは、常時すべての兵員の位置を監視することができるので軍隊行動に有益である。
【０７０８】
図６１において、接触装置１００８が下眼瞼１０１０の下に置かれる。接触装置は、圧力センサ、LEDドライブ１０１４とLED １０１６と接続する集積回路１０１２を含む。電源１０１８は接触装置１００８に装着された装置に結合される。
【０７０９】
眼瞼により目１０２０を閉じることにより、圧力センサ１０１２が活性化し、LEDドライブにエネルギーを与える。それゆえLEDは信号１０２０を、受信システムに位置される、遠隔にある光ダイオードあるいは光学式受信器１０２２に送信する。光ダイオード又は光学式受信器１０２２は、信号１０２０を受信し、信号１０２４を送信して回路をつけたり消したりする。この適用は身体が不自由で、目だけが動かせる人に利用できる。
【０７１０】
図６２において、接触装置１０２６は、化学薬品又は薬剤を入れたコンパートメント１０２８と１０３０を含む。この薬剤等は接触装置１０２６の位置で与えられる。センサ１０３２は、特定の測定条件又はパラメータを示す信号を提供する。この信号の分析の結果に基づいて、必要なとき、論理回路１０３４により、加熱装置１０３６が活性化され、コンパートメント１０２８と１０３０に含まれている化学薬品又は薬剤を放つためにコンパートメント１０２８と１０３０を封じ込めているスレッドや閉鎖部材１０３８を溶かす。このシステムは、電源１０４０によって駆動され、その電源は、センサ１０３２による測定の結果として生成された生物学的可変信号に基づく。
【０７１１】
図６３において示されるシステムによって、グルコースセンサ１０４２は、目１０４４に置かれ、グルコースレベル信号１０４６を生成し、受信装置１０４８に送信できる。これにはインシュリンポンプ１０５０がつけられて、血流１０５２にインシュリンを放出する。このインシュリンの増加は、再び目１０４４においてセンサ１０４２により測定され、インシュリンポンプ１０５０からのインシュリンの放出量を制御する。それゆえ連続的な監視システムが、確立される。
【０７１２】
図64Aから64Dに関して、発明の生物学的原理による実験の生体外試験のためのステップが示される。本発明の生物学的原理は、組織液が、分析のために目の管から自由に流れることを可能にする、結膜に表面的に位置された穿孔がある血管の存在を含む。
【０７１３】
図64A-64Dは、穿孔のある管の位置を確認するための試験の概要の実例を示す。図64Aの中の眼球の側面図は、眼球1114及び眼瞼(示されない)の両方を覆うその管1112を備えた結膜1110を示す。図64Bで示される角膜輪部の主な結膜の血管1116は、排管され、フルオレスセイン染料1118は注射器1119を通して血管1116に注入される。染料は、図64Cの中央の段階の目1122の表面及び結膜の空間1120へ穿孔のある管から漏れ始める。遅い段階(図64D)では、表面的に位置された穿孔がある管の存在により完全に目の表面を覆う流体(フルオレスセイン染料)の大量な漏れ1124がある。
【０７１４】
別の試験は、眼瞼のポケットにその結果として据えられた様々なコンタクトレンズ物質にグルコースオキシダーゼ・ストリップを付けることから成る。血液サンプルは指の先端からの全血を用いて、非糖尿病の対象から得られた。グルコースオキシダーゼ酵素は、この例、グルコースの量において、目の中に存在する酸化可能な種類を検出する。酵素は、検体(グルコース)の量に基づいた体色変化を生成した色原体に結合される。25,000ダインの垂直力成分を生成する眼瞼中のRiolamの筋肉よび輪筋の生理的な筋肉活動によって引き起こされた力の組合せは、グルコースの量による体色変化の次の展開図を備えたストリップへの検体の流体のの流れを促進する接触装置に作用する。本発明のコンタクトレンズシステムによって識別されるようなグルコースの断食の際の血しょう濃度は、全血グルコースと血しょうグルコースの間の生理的な差に相当する全血より15%高かった。
【０７１５】
図65A-65Fに関して、発明の生物学的原理と関係する人間の中での生体内実験と関係する一連の画像が示される。図65Aから65Fは、正常で健康な生きている人間の被験者の中で目の表面上に存在する結膜の血管の血管造影を示す。フルオレスセイン染料は被験者の静脈に注入される。そして、特別の照明とフィルタでの連続的な写真が目の表面から撮られる。フルオレスセイン血管造影は、それらの生理的な挙動と同様に血管の解剖学的構造及び状態の評価を可能とする。漏れのない血管は血管の内部でフルオレスセイン染料(白と見られる)を維持し、直線として現われる。漏れがある管は白いエリアに囲まれた白線として現われる。白いエリアは、管を通り過ぎるフルオレスセイン(白)を表わす。そして、前述の血管のまわりに広がっている。結膜に達する時連続的な漏れがあるので、時間が進行するにつれて全体のエリアが広範囲で連続的な漏れにより白くなる。
【０７１６】
図65Aは、染料が注入されてエリアが黒く現れる前の、結膜の特別の写真を示す。染料が患者の静脈に注入された約15秒後に、染料は結膜に現れ、結膜の血管(図65B)を満たし始める。少数の結膜の血管の最初の充満は、管の充満の進行に伴い、管のまわりに明確さを欠く白い像を造る結膜の血管から染料の進行的な漏れを伴い、静脈(図65C)へ注射から22秒の後に他の管の充満により追随する。注射の時間から約30秒の後、ほとんどの結膜の血管は、大きな白点として観察される穿孔により漏れ始める。遅い段階では、結膜の血管からの漏れは著しく増加しており、図65Dで示されるような全体の結膜のエリアを飲み込む表面に達する。結膜の中にある漏れによる激しい超過-蛍光(白いエリア)に注意して欲しい。
【０７１７】
結膜と皮膚の接合点を示す図68のように、図65Eが結膜と角膜の接合点を示す。発明の生物学的原理によれば、容易に、穴なしの血菅(結膜と角膜の間の転移範囲である角膜輪部)と穴を備えた血菅(結膜)の間の差を見い出すことができる。
【０７１８】
図65E(写真A)は、明確さを欠く白いエリア(=漏れ)に囲まれた結膜の血管を持った大きな矢印の頭によって示された結膜の血管によって漏れのある遅い段階の拡大図を示す。それに反して、あるものが結膜の血管を通り過ぎる時、血菅は非穿孔である(=ホールはない)また、したがって、血管は周辺に明確さを欠く白いエリアはなしに、白い直線として観察される。漏れがないことを意味する白い周辺の浸透なしに白い直線と見られる角膜に隣り合った血菅から（３重の矢印）漏れのないことが見られることを注意して欲しい。結膜の血管だけが、目の中にあるどんな検体及び細胞でも測定されることを可能にする、表面に対して血しょうの漏れ及び穿孔(細孔)を持つ。
【０７１９】
図65F(写真B)は、白い直線として見られる結膜と角膜の間の遷移中の非結膜の血管により漏れの完全な欠如を示す拡大図である。
【０７２０】
流体を漏らす結膜の血菅(例えば、図65C-65Eを参照)が、本発明の原理によってICLを挿入する眼瞼のポケットの裏の部分であることに注意して欲しい。染料が静脈に注入される時間から目に達するまで約10秒かかる。時間は心臓のポンプ作用と関連する。心臓が血液をポンプでくみ出している限り、結膜の血管は、発明の原理による血液要素の連続的な非侵襲性の測定を可能にする漏れを続けるであろう。
【０７２１】
結膜が、そのような穿孔がある血管を持った唯一の表面的な器官であることに注意して欲しい。、肝臓及び腎臓のような身体の内部に、穿孔がある血管をもつエリアがある。しかし明白な理由のために、そのよう器官は血しょうの非侵襲性の収集及び分析のために利用しにくい。あらかじめ記述したように、結膜は、分析のための流体及び細胞を含む非侵襲性で広い診断に必要とされた特徴のすべてを持つ。
【０７２２】
図66Aから66Cは、血管造影の概要の実例である。図66Aは、フルオレスセイン染料で結膜の血管1150の最初の充満を示す。まつげ1153を備えた下眼瞼1152は、眼瞼のポケット1154中に存在する結膜の血管1150をみえるようにするために引き下ろした。図66Aから66Cはまた、結膜のエリア1154上に位置した目の角膜1156と瞳孔1157を示す。図66Bは、大きな矢印1158によって表わされる漏れのある結膜の血管を充満する中央の段階を示す。同じ図は、さらに、結膜のエリア1154にのみ穿孔がある血管の存在を示す、3重の矢印1160によって表わされる角膜の隣の血管の中の漏れの欠如を示す。図66Cは、まぶたのポケット1154の中の目の表面1162と結膜の空間のほとんど完全に充満する、結膜の管の血管造影の遅い段階を示す。角膜輪部にある血管(穿孔がなく、穴なし)が漏れのない白い直線として存続することに注意して欲しい。
【０７２３】
図67A及び67Bは、図67Aの中で連続的な血管(ホールはない)と比較された図67Bの中で穿孔(ホール)を備えた結膜で見つかった血管の概要の説明を示す。結膜中の穿孔のある血管は、厚さの中に40オングストロームほど薄い不連続の平膜を持つ。また重さ約600〜700オングストロームである細孔によって穿孔された。この構造の配列は、血しょうが自由に血管を通り過ぎることを可能にする、血管の浸透性機能中のもっとも重要な物である。また、したがって、どんな物質及び(又は)血しょうの中の細胞の存在は、本発明の原理によって評価することができる。図67Bに反して、図67Aは、血液構成成分の漏れあるいは外部の流れ及び漏れをさせない連続的な基底膜及び内皮細胞の完全な裏面をもつ連続的な壁をつけた血管を示す。それらの穿孔がない血管は、一般に、皮膚、筋肉組織及び結合組織の下深く、皮下層で見つけられる。
【０７２４】
機能的、生理学的に、流体を漏れさせる表面的な血菅をもつ結膜と目が診断のために理想的な特徴を与えることを実証する上で、発明者は、さらに結膜のエリア及び目が本発明の原理による測定のための理想的な解剖学上の特徴をもつ形態学上の見地から実証した。したがって、図68Aは、正常な成人の個体の眼瞼の中にある結膜と皮膚の間の接合点(矢印)1163の光学的組織を描写するマイクロ写真を示す。
【０７２５】
まつげの線の隣りに位置するこの接合点1163は、まぶた縁粘膜−皮膚の接合点と呼ばれる。また本発明の皮膚及び結膜の間の比較に重大な実例を与える。皮膚は、注射器とレーザーのように非侵襲的に、あるいはエレクトロポレーション、電気浸透等のように侵襲性が最小となるように、血液を得るためにあらかじめ用いられた。しかしながら、表面的な穿孔がある血管を持っていないことの他に、人は、皮膚がそのような評価にふさわしくないことがこの写真ではっきり分かる。矢印は、皮膚と結膜の接合点1163を指す。接合点矢印1163の左側に、皮膚1164の上皮は、波状の形の中の厚さを変えるこの黒っぽい層と見なされている。皮膚の上皮は、厚く連続的な堅い基底細胞層に重なる、密に組織された多数の不均一な細胞層から成る。黒っぽいバンドは非常に厚く、皮脂腺1164aのダクトのような大きな付属物に関係している。それが密な組織からできているので、黒い厚い表面的なバンドの下の組織1164bもまた厚い(ネズミ色色)。血管1167は、皮下のエリアに深く位置する。
【０７２６】
ところで接合点矢印1163の右側の結膜に比較して欲しい。上皮1165は、非常に薄いので、顕微鏡写真に表面的に位置するより黒っぽいバンドをかろうじて識別することができる。結膜は透明で、血管1166を備えた非常に薄いセロハン状の物質として例証することができる。結膜1165の上皮は、薄いのに加え、図68A及び68Cの中で示されるように、さらに厚さにおいて全く均質で、1つが皮膚(極右)から離れていくと、さらに薄くなる。結膜1165の上皮は、わずかの半接着斑及び非常に広い細胞間隙を備えた薄く不連続の基底膜に重なる、少数の緩く組織された細胞層から成る。結膜1165の薄い上皮の真下の組織は、白っぽい(厚い黒っぽい皮膚上皮の下の組織よりとても明るい)。
【０７２７】
白っぽい外観の理由は、結膜がそれらの層を通して流体の容易な浸透を可能とする非常に緩いプロプリア質（substantia propria）及び疎性結合組織を持っているということである。厚く、密な皮膚は、流体と同じ容易な経路を与えない。結膜は多量の血液供給を持つ。また、結膜中の管1166は、眼瞼状態の付属ポンプ機能をもつ表面へ浸透及び迅速な到達を可能とする表面のちょうど真下にある。
【０７２８】
図68Bは図68Aに従って接合点(矢印)1163を示す。イラストレーションは、上皮1164、及び結膜の上皮1165（単一のトップラインとして示される）及び血管1166及び眼瞼の皮膚と血管1167を含む。図68Bは、さらに、下瞼板筋1168、下まぶた後引筋1169、ロックウッド（Lockwood）1170の下提靭帯及び下直筋1171のような結膜及び眼瞼のポケットへの近隣に筋肉とリガメントを含む。眼瞼は、身体で最も薄い皮膚を持つが、結膜の血管と比較された時、血管はさらに信じられないほど深くに位置される。結膜への近隣にある筋肉1168、1169、1170、1171は、移植可能なICLのために電気機械のエネルギー源として用いることができる。
【０７２９】
図69A及び69Bは、本発明に従って診断用の驚くべき大きな結膜のエリアを示す。2つの大きなポケット、一つは上の1 1180及び一つは下の1182がある。これらの眼瞼のポケットは血管の張り巡らされた結膜によって内張りされる。上眼瞼により形成されたポケットは、長さ40mmまでの半月形で、約10〜12mm高さに達する。下眼瞼のポケットは、40mmまでの長さで約8 から10 mmの高さに達する。そして発明の原理によって容易にICL 1184を適応することができる。図69Aは、さらに結膜、眼球の裏面を付ける眼球結膜1186、及び内部に全体の眼瞼のポケットを覆う眼瞼の裏面を付ける眼瞼結膜1188のための様々な位置を示す。
【０７３０】
図69Bは、ICL 1190で下眼瞼のポケットの横断面の側面図を示す。上の図は、休止態及び膨脹状態でのまぶたのポケットを示す。眼瞼のポケットはかなり膨脹性であり、実質上厚い装置に適応することができる。
【０７３１】
図69Cは、顔面の血管1194、眼窩上の血管1196、涙管1198、額の血管1200及び横の顔面の血管1202を含む結膜及びまぶたの血管の供給を示す。目は、全人体中の組織グラム当たりにつき最も高い量の血流を持つ器官である。この高い血管化及び血液供給は、本発明に従って測定に流体の流れと量を供給する。図69Cの中の破線は、上部1204、下部1206の眼瞼のポケットを印を付ける。
【０７３２】
図69Dは、その血管1208a、1208bを備えた眼瞼結膜1207a及び眼球結膜1207bの写真を示す。結膜の管1208a、1208bは、薄い結膜の上皮を通して容易に目に見える多層の管のネットワークパターンから成る。毛細管がより表面的に、静脈はより深く、動脈は間に挟まれて位置するので、結膜の構造の血管の組織は、発明の原理による測定のための好意的な配列を生成する。しかしながら、結膜が非常に薄いことを考えれば、表面からの距離は血菅の3つの型すべてに対して実質的には同じである。写真は、明白に結膜の血管を図示する唯一の目的として用いられている。図の底部分は、眼瞼に内部に内張りする血管1208aを示すために眼瞼を外にめくり返して眼瞼結膜1207aを示す。その上に、眼球結膜1207b及びその血管1208bが眼球(目の白い部分)を覆っているのがわかる。図の上に、角膜1209aは部分的に示される。そして角膜輪部1209b(それは角膜と結膜の間の変わり目である)。
【０７３３】
図70Aは、手首バンド1212のような、あるいはその代わりにめがねのフレームのような遠隔に据えられた線源で生産された、電磁誘導をカップリングする手段1210によって動力が供給されているICLを備えた発明の原理に従ってICL 1220をもつ非侵襲性のグルコース検出システムの模範になる実施例を示す。手首装置からの電磁エネルギーは、その後活性化されるセンサ1216に、電源投入要求様式動力供給を順番に作用するICLのための電源の役割をするICL 1220の中の超蓄電器 1214に転送される。
【０７３４】
それに続いて、グルコース・レベルは、集積回路ラジオ波トランシーバー1218により可聴周波数信号に変換される目の流体中のグルコースの濃度に比例した電流としてセンサ1216によって測定される。その後、可聴周波数信号1222は、発明の原理によってLED表示装置1224で表示されるグルコース濃度に対応する電気信号に復調され、変換される、前述の可聴周波数信号1222と共に手首バンド受信器1212に伝送される。それに続いて、フィード・バック配列をコントロールしたマイクロプロセッサの使用で、手首バンド装置1212、経皮的に1226は、イオントフォレーゼ（iontophoresis）、ソノフォレーシス（sonophoresis）、電気圧縮、エレクトロポレーション、化学的あるいは物理的浸透増強、静水圧、あるいは能動的にICLにより測定され伝達レベルによって物質量の渡しが行われるような手段によって貯蔵所1228から物質を運ぶ。グルコース・レベルの表示に加えて手首バンド装置1212は、様々な物質のための貯蔵所1228のような役割をする。
【０７３５】
図70Bは、信号1232を伝送し、かつ使用者の1234へ物質を運ぶために自動的にICL 1233を活性化する時間1230をチェックするために目1231によって腕時計1229を見る自然な運動を含むシステムの概要を示す。
【０７３６】
図70Cは、1238により遠隔で活性化される下眼瞼のポケット1236に位置するICL 1239で前述されるように同じステップが取られる模範になる実施例を示す。しかしながら、物質1244の送出は、同じ原理を用いて薬剤貯蔵庫として働く上眼瞼のポケット1242の中に位置するICL1240により行われる。その原理は、例えばイオントフォレーシス、ソノフォレーシス、エレクトロポレーション、電気圧縮、化学あるいは他の物理的な増強、静水圧あるいはレベルによる受動的測定のようなものである。結膜の特徴は、前述されるように、治療のICLが従来通り（侵襲性あるいは点眼薬を用いた単純な吸収）と従来通りでない両方の様々な方法で化合物を届けることを可能にする。
【０７３７】
結膜が角皮層及び高い脂質含有量を持たないので、結膜が高い電気抵抗を持っていないという事実は、結膜を電気エネルギーに関連したICLドラッグ・デリバリー・システムを用いるための理想的な場所にする。治療のICLは、さらに生命に危険のある状態へ変わる前に疾病と癌の化学のサインを検出するセンサを含むことができる。一旦疾病が識別されれば、治療の解決策は、例えばスマート爆弾を作動させる。それは、例えばガン細胞の化学のサインによってガン細胞を殺す。治療のICLは、センサによって与えられる情報によるマイクロチップに含まれていた多くの薬剤を届けることができる。治療のICLシステムは好ましくは化学の検出と共に用いられるが、本発明に記述された原理に従って、分離されたユニットとしてのドラッグ・デリバリー・システムとして治療のICLが働くことができることが理解される。治療は、目に据えられたICLを用いて、身体へ物質を運ぶ手段としてここに参照される。
【０７３８】
図71は、図70の中でシステムを用いる機能のステップを備えたフローチャートを示す。多重センサ・システムのための余分な空間を作り、コスト、及びICLの身体中のハードウェアの量を減らすために、動力を遠隔でICLに供給する。更に、電源投入供給システムは、使用者が彼らのドクターの処方箋によるグルコースレベルを何回チェックするべきかについて制御をすることを可能にする。時々、患者はその日のある時にのみチェックする必要がある。この設計は、各患者個々に対してよりコスト効率の良い装置とさせる。アクティブ・システムを用いると、ICLは周期的及び自動的にグルコース・レベルをチェックするためにセットすることができる。連続監視を必要とする患者は、レンズに電源を持つことができる。あるいはその代わりに、メガネのフレームに据えられた源から連続的な電磁結合を備えることができる。ステップ1250の目下の説明に従って、使用者は腕時計を活性化させる。その後、ステップ1252で、使用者は時間をチェックする従来の方法で、彼の腕時計を見る。ステップ1254で、ICLセンサに電源を入れる。また、ステップ1256で、センサはステップ1258で測定された検体で活性化される。ステップ1260で、集積回路ラジオ波トランシーバーは電気信号を音声信号に変換する。ステップ1262で、腕時計は音声信号を数値に変換する。ステップ1264は、使用者のために記憶された正常な数値に対して獲得した数値をチェックする。ステップ1266では、物質が使用者のための正常範囲を達するために使用者に届けられる。
【０７３９】
図72Aは、反応室1272及び貯蔵所1274を備え、及びお互いに通信経路の微細経路1270のネットワークで構成された、微細流体工学のICL 2000の模範になる実施例を示す。システムは、微細流体工学の分析システム及び生体内検出装置システムの組合せ、電源1276、電気的な制御装置1278、集積回路ラジオ波トランシーバー1282を備えたマイクロプロセッサ1280及び遠隔に据えられたレシーバーシステム1284を含む。中央の電気的な制御装置1278は、用いられた適用により評価が生じる反応質1272及び/又は貯蔵所1274、経路1286のうちのどれにも電気エネルギーを適用する。適切な電気的な刺激、機械的な刺激、拡散、あるいは/及び毛細管作用あるいはそれらの組合せは、目により自然にあるいは人工的に生成されてのどちらかで、目の流体及び(又は)細胞は、結膜の表面と付着する、主要な室1288の中への選択的透析膜を通して動く。
【０７４０】
図72Aはまた、用いた適用によりICL微細経路ネットワーク2000内で物質の結果として生じる動電学的な運動を備えた微細経路1270のネットワーク中の流体の輸送を動かし導くための電気エネルギーの適用のための貯蔵所1274及び/又は室1272、1273、流体の経路1270に接して据えられる電極1292及びワイヤ1290を示す。ICLの微細流体工学のシステムは、信号の検出及び行われた過程の結果の監視、及び体内の流体の輸送と方向のコントロール、流体の流れ及び方向をコントロールするような装置内で行なわれた過程の性能のコントロールのためにコントロールと監視配列を含む。例えば薄膜電極のようなその表面に電極及び/又は負表面電荷及び/又は正表面電荷を含む室と微細経路を備えて、そして直径約300μmの大きさを持つ主要な室で膜表面を備えた平均1μmから300μmのマイクロスケールの範囲に、微細経路の大きさはある。動電学は、経路径全体にわたって等流速度を生成する室と微細経路のネットワーク中の流体を移動させるために好ましくは用いられる。
【０７４１】
圧力で起動されるシステムを用いることができるが、システムで起動されたこの圧力では、流体が経路の壁にぶつかる時生じる摩擦は、結果として薄板状あるいは放物線の流れ外形となる。そのような流れプロフィールのの良い例は、心臓のポンプ機能によって電源を入れられた、圧力起動システムでの層流である、血管の中に存在する。圧力起動システムは、血管あるいは微細経路の最中の最も早い速度を備えた不均一の流速を生み出す。そしてそれが壁に向かい動くにつれてゼロに近づく。
【０７４２】
あらかじめ記述されるように、半導体産業の中で用いられる微細加工技術及び物質は、均一な流れを可能にする微細経路の生成を備えたシリコン、ガラスあるいはプラスチックで作られたチップの表面上に微視的な実験所のエッチングを可能とするICL 微細流体工学システムの生産の中で用いることができる。必要とされる適用による電気的な制御装置1278と結合する電源1276は、目から得た細胞及び/又は流体を備えた電気的な接触中にある、微細経路ワーク中の様々な電極1292に電気エネルギーを届ける。模範になる実施例では、2つの反応室1272、1273が描写される。
【０７４３】
反応室1272は温度センサ2002を持つ。また、反応室1273は圧力センサ2004を持つ。その一方でpHセンサ2006は微細経路1270を通して流体の流れとしてpH変化を検出するために経路の壁に据えられてる。センサからの信号は、遠隔の受信器1284への信号のさらなる処理及び伝達のために、ワイヤ2008(部分的に示され、電極2202、2204及び2006から伸びている)及びラジオ波トランシーバー1282によって制御装置1278とマイクロプロセッサ1280に結合される。外部のICL構造2010は絶縁塗料として働き、ICLの微細流体工学システム2000で生じる化学・物理的な処理から目環境を保護する。
【０７４４】
図72Bは、ファインワイヤー2018(部分的に示されたワイヤ2019を経て電源2016から、集積回路プロセッサ・送信器2020及び制御装置2014に伸ばされているのを部分的に示している)によって接続される、備えられた微細流体工学システム2012、制御装置2014、電源2016及び送信器2020を備えた結膜の血管2013に対して置かれている目の表面に据えられた微細流体工学のICLを図示する。目の流体及び細胞の分析から獲得した信号は、その後、遠隔の受信器2022に伝送される。検出するユニット2026は、結膜の表面及びその血管2024と完全に付着するように据えられた。概要のイラストレーションでは、ICLの表面と結膜の表面の間で小さな空間が示されるが、その自然な状態で、ICLの表面は、眼瞼（大きな矢印2011）の力と自然な張力のために結膜の表面と完全に付着している。したがって、小さい矢印が示すようにICL微細流体工学システムに動いていく細胞及び/又は流体、目の表面からの流体及び/又は細胞(目の表面は緩く整えられた生きている組織からできている)を簡単にICLに得させる。
【０７４５】
図73Aは、2052に付着している微細流体工学の ICLを備えた分離された試験物質を好ましくは含んでいる各マイクロキャビティーを備えた試薬を備えた貯蔵所と相互に連結した微細経路2032のネットワークを備えた微細流体工学のICL 2030の模範になる実施例を図示する。この模範になる実施例は、さらにあらかじめ記述されるような電極(示されない)のための処分貯蔵所2034、検出システム及びポートを含む。
【０７４６】
ICLの電気的なシステムは、貯蔵所の各々に関連して位置した電極によってマイクロキャビティーか経路のうちのどれにも選択可能なエネルギーレベルを同時にあるいは個々に適用する。貯蔵所の中にある物質は、適用を行なうためにあるエリアか反応室へ、適切な物質量の精密な放出をもつ経路システムを通して運ばれる。
【０７４７】
発明に従って、目からの流体及び(又は)細胞は、ICLの微細流体工学のシステム2030の経路2032を通って動電学的な力を用いて運ばれている物を備えたICLの微細流体工学のシステムへ2036で導入される。目の流体がICL微細経路ネットワーク2032の中で導入された後、流体は検出できる信号を生成する少なくとも2つの要素間の相互作用を生成するために操作される。発明に従って、目の流体の連続的な定常流が微細経路に生じるが、一方では、検出可能要素が存在しない。そのとき検出できる光学の信号は、光学的検出システム2038によって生成されない。従って、信号は得られず伝送されない。例えば、免疫相互作用が反応媒体の光学的性質の変化を生成する場合、そのとき検出できる信号は評価されている物質の存在を示す。また、光学信号は光学検出システム2038によって生成される。したがって、検出できる光学信号は生成され伝送される。この実施例は、例えば様々な光学検出システムやレーザーシステムを用いて吸収された光の量あるいは化学発光の物質の光学的検出のための検出ゾーン2040を含む。模範になる光学技術は、免疫相互作用の直接の光学的検出及び免疫錯体の蛍光ラベルの検出と同様に、酵素ラベルによって触媒作用が及ぼされた変換の結果として成形された酵素反応の生成物の光学的検出を含む特別の免疫相互作用の光学的検出に基づいた免疫センサを含む。
【０７４８】
発明による模範となる実施例は、目の流体中のある心臓マーカー(抗原)存在を備えた主要な室2042からの微細経路ネットワーク2032を介して流れる目の流体2036を示す。例えば、PAI-1(プラスミノーゲン活性化因子阻害剤)のように心臓マーカーの測定は、心疾患の危険性及び生命に危険のある心臓発作の危険性を示す。トロポニンTのような他のマーカーは、表面に出ない心臓損傷を識別するのを支援することができる。多くの患者が心臓発作を継続する。しかし、症状の不足のために、心臓損傷は発見されない。
【０７４９】
その後、二回目の心臓発作が症状がある、あるいは症状なしで生じる場合、そのとき既に患者の死に至る心臓への多くの損傷があり、時々突然心臓死として説明される。しかしながら、実際には心臓の劣化は、突然ではない。しかし、最初の検出されなかった心臓損傷に関連して生じた、単にさらなる損傷にずぎない。もし表面に出ない心臓損傷が識別されたならば、患者は適切な方法で治療されることができたであろう。損傷が生じる前に、心臓損傷のための危険性を示すマーカーが識別される場合、患者は折よく治療することができ、普通の生活を送ることができた。しかしながら、損傷のためのマーカーを識別するために心臓発作の危険性のある患者は、本発明で可能な毎日の監視を行わなくてはならない。
【０７５０】
発明に従って、目の流体は主な経路2044へ運ばれる。次に、周期的に、PAI-1(抗体)のある量の抗体は、心臓マーカーPAI-1（抗原）が目の流体中に存在するということを考慮すると、結果として生じる抗原と抗体の混合及び抗原抗体複合体の形成を備えた主な経路2044に貯蔵所2046から流れ込む。光学変換器2048の表面の抗原抗体複合体の形成は、マーカーの存在を示す検出できる信号を生成する。
【０７５１】
廉価な模範になる実施例は、主な経路2044の抗体の流れ及び光源2050の同時の活性化を含む。この光源2050は光検出器2038及びレンズに結合される。マーカーが存在する場合、抗原抗体複合体の生成は、マーカーの存在を示す光検出器2038に達する光の量の変化に至る。光学システム2048の表面もまた、光源2050に由来する光検出器2038に達する光の結果として生ずる著しい減少を備えたシールドを生成する光学システム2048のコーティングを生成する抗原抗体複合体に対して抗体でコーティングすることができる。その後、信号は、光学検波器2038から由来する信号があり、それを考慮して、光学システム表面が特定の抗体で覆われているので、信号はその後心臓マーカーが検出されたことを情報が与えられる使用者に伝送される。その後、生成された信号は、抗原の存在に関連がある。1つの検出システムだけが記述されているが、複合システムは、多数の物質及び/又はマーカーの検出を同時に達することができる。その後、他の流体あるいは物質は、その結果として処分貯蔵所2034へ運ばれることができる。模範になる光学的検出一つだけはより詳細に記述されたが、他の光学の免疫センサシステムを含む本発明を実施するためにいかなる光学的検出システムも用いることができることが理解される。
【０７５２】
図73Bは、動電学的な原理、微細流体工学及び発明の他の原理に従って、様々な能力を備えた結膜2052に付着しているICLの微細流体工学のシステム2060を示す。目2066からの流体は、ICL微細経路2062へ流体及び/又は細胞をさらに押すことをにより突き出す要素2068によって流体の機械的な置換2070に関連した毛管作用によって、ICL微細経路ネットワーク2064の主要な微細経路2062へ移動される。このICLのデザインは、ある適用によって必要かもしれない流れの増加を生成する。
【０７５３】
突起要素2068を備えたこの設計は、結膜の表面2052に対するICL 2060の強い付着を生成する。面白い類似は、力が体表面に沿って平等に分散されるので、爪が皮膚に食い込まない辛い境遇に置く人に関係がある。ある爪だけが上方へ置き換えられれば、爪は皮膚に食い込むであろう。力の等しい配列の同じ物理的な原理は、この設計に当てはまる。
【０７５４】
結膜2052は形成しやすい組織で薄い。また、滑らかなICL表面による圧力の分配はある浸透率にさえ至る。しかしながら、ICLの表面上の突起2068がそこに生成される場合、ICL微細経路2062の中へと細胞及び流体をより促進させる圧力の不均等な分配及び周辺の圧力による毛細管作用及び浸透率の増加がある。多数の物質、流体及び細胞が複合遺伝子分析のような連続的な方法で分析されるとき、超迅速な受動的な流れが重要であるかもしれない。突起はさらに非常に小さいが、結膜が他の身体各部に反して、圧力検出する神経繊維を持たず、したがって、患者が、ICLの表面の突起2068の存在を感じないので、最も重要なのはICLシステムをもつ診断のための理想的な場所であるということを、再び結膜のエリアが証明するということである。
【０７５５】
発明に従って、流体は、グルコースオキシダーゼの電流測定のバイオセンサから成るマイクロキャビティー 2072へ移動する。あらかじめ記述されるように、試料の目の流体2066が識別され、ミクロリード2074(部分的に示される)によって遠隔の受信器に伝送されるように、目の流体中に存在するグルコースレベルは定量される。その後、処理は、ある薬剤のための抗体を含んでいるマイクロキャビティー 2076に目の流体2066を移動させるために電気エネルギーを活性化することができる。評価されている薬剤が、抗原抗体複合体を成形して集められた目の流体の中にある場合、反応抗原抗体がそれに反応して生じる。抗原抗体複合体をもつ目の流体は、積極的にあるいは受動的に、抗原抗体複合体への触媒抗体を含んでいるマイクロキャビティー 2078に移る。触媒抗体はpH感知電極に対応する膜の中で固定される。マイクロキャビティーに存在する触媒抗体と相互に作用するとき、抗原抗体複合体は、結果として生ずるpHの変化を備えた酢酸の形成、及び抗原（このイラストレーション中、薬物治療管理をこのように与えるある薬剤）の濃度に比例した電流の形成を促進する。
【０７５６】
模範になる実施例は、さらに固定された電気触媒酵素、及び関連する電極2084(それは、基質(例えばあるホルモン)が存在する中で、基質の量に比例した電流に帰着する電気触媒反応を生産する)を含むマイクロキャビティー 2082を含む。
【０７５７】
その後、ICLシステムは同じプロセス(例えば睡眠の間を含む連続監視のために毎時)を繰り返すことができる。形成された酸と試薬の量は微小で、涙液層がはるかにより有害な要素を洗うが、様々な安全システムは、選択的に透析膜、弁、中和空隙等のように生成することができる。様々な要素は、微生物、ウイルス、化学薬品、マーカー、ホルモン、治療の薬剤、誤用の薬剤、予定日前の陣痛(胎児のフィブロネクチンを検出するように)のような妊娠合併症の検出等のようなICLによって行なわれた試験で検出することができる。
【０７５８】
図73Cは、突出する要素配列を含むICLの微細流体工学の基質2094及び主要な室2096の身体に位置する微細経路2092のネットワークを備えた微細流体工学のICLについての構造図の一覧を示す。シリコンチップで、しかし眼瞼のポケットの構造に理想的に適合する長さより大きな寸法であるような極薄の基質プレートから微細流体工学のシステムが成ることが注意される。
【０７５９】
図74Aは、結膜の表面に付着する下眼瞼のポケット2102及び目の表面に存在する血管2104に据えられたグルコース監視用のICL 2100を示す。倍尺上の図74Bに示される模範になるICLは、より詳細にその関連する電源2108及び送信器システム2110を備えたICL 2100の主な身体に位置するグルコースの検出用のセンサ2106を含む。センサ表面2106は、関連する膜及びセンサに流体の流量を増加させるために、存続するICL表面の表面を覆うように広がる。
【０７６０】
図74C及び図74Eのセンサは、結膜2112とICL2100の完全な付着を生成及び2106の方へ流体を移動させる眼瞼ポンプ作用をより詳細に示す。図74Eの眼瞼のポケット2114中のICL 2100の存在は、眼瞼のポケット2114の中のICL 2100の存在による即座のの自然なポンプ作用を生成する眼瞼の張力の増加を刺激する。
【０７６１】
図74Dは、目の流体周辺及び汚染物質からエリアをより良く分離するために突出した膜エリア周辺のシリコン2120のリングに関連しているが、図74Bのように同じICL 2100を示す。
【０７６２】
図75Aの中で示されるICLは、シリコーン・リング2120に囲まれた露出した膜2122を含む。シリコーンが記述されているが、様々な他の被着剤重合体及び物質がよりよく目環境周辺から膜表面を分離するために用いることができる。図75Aは平面図を示す。また、図75Bは側面図を示す。図75Cは、ICL 2124によって覆われている全体のセンサ及び膜を備えた模範になる実施例を示す。この場合、グルコースに浸透性の重合体は用いることができる。また、全体のセンサ及びハードウェア(送信器と電源)は重合体によって覆われる。レンズ本体2126で覆われていた膜センサ・エリア2122は、レンズ2126の本体中のハードウェア及びレンズ・マトリクスの残りから完全に分離することができる。この実施例の中で、流れを増加する不規則な表面2129を持つことができるレンズ本体2126内の経路2128は、図75Dに示されるように膜2122の表面に達する及び既知のレンズ表面2130にはいるグルコースの量の精密な定量化のための目の流体を分離し指し示すことを生成する。目の周囲の環境から経路2128を分離するために、シリコーン・リング2120は経路2128の外部の側に据えられる。完全にセンサ・システムを覆うことによって、膜を覆うICLの表面は様々な形及び表面の不規則状態で作られる。流れを拡大するためには、吸い込み効力等を生成する。
【０７６３】
図76は、光心2140のまわりで成形されたリングで覆われていた他のハードウエア及び検出装置を備えた、従来のコンタクトレンズでのような中心2140にある光学的性質を備えたICLを示す。このICLは微細流体工学のシステム2142、バイオセンサ2144、制御装置2146を備えた電源、及び様々なワイヤ2150によって接続しているトランシーバー2148を含む。
【０７６４】
図77は、レンズシステムとは対照的に、本発明の原理によってセンサユニットとハードウエアを含むインテリジェントなロッド2160を使用者が保持するのに用いられる手動のロッド状のシステム2160である典型的な実施例を示す。その後、使用者は目に、好ましくは下眼瞼の下に保持することにより、センサ表面2162を取り付ける。その後、センサ表面2162は結膜の表面2164に対して載せられ、測定が行われる。この実施例で、使用者が眼瞼のポンプ作用、摩擦及び自然なポンプ作用を解き放つので、使用者は、目にセンサ表面を取り付ける前に、眼瞼の生理的作用により自然に引き起こされるように流れが生成するために、不規則な表面を持つ、この場合センサの対辺を研摩することができる。1つの測定を望むのみの使用者はこの実施例を用いることができる。月に一度コレステロール値をチェックするために例えば用いられる。実施例は、さらに、レンズが目の構造の範囲内に適合しなければならない間、必要とされるどんな寸法でもロッド2160を作ることができるので、大量のハードウェアと検出装置を保持するのに役立つであろう。この他の実施例の別の利点は、ハンドルがそれ自体結果を表示することができるので、ラジオ波伝達の必要がないということである。この実施例は、連続的な測定に適しておらず、その一方で使用者がその人の毎日の日常の仕事を行なっている間、測定が場所をとるレンズ実施例に反して使用者による行為を要求するであろうことを心にとめるに違いない。
【０７６５】
あるいは、ロッドの先端は抗原でコーティングすることができる。その後、先端は目の表面及び/又は結膜に対して据えられるあるいは研摩される。抗原の抗体が存在する場合、例えば前述のような様々な電気信号を備えて、検出できる信号は生成される。ロッドの先端は様々な抗原を含むことができる。また、対応する抗体によってそれらのうちのいずれかの1つが識別される時、抗原に関連した特定の信号が生成される。あるいは、先端は抗体を持ち、抗原の存在を検出することができる。自然に、上記の簡単なシステムは、ロッド、コンタクトレンズ等のようなどんな実施例の中で用いることができる。
【０７６６】
図78Aは、結膜のポケット、上部2170、そして下部2172両方にある二つの部分のICLを示す。上部に据えられたICLは、図78Bでより詳細が示されるように結膜から移動する目の流体2176を備えた結膜表面に対して位置する微細流体工学のICL 2174を含む。流体と細胞の2176は、眼瞼ポンプ効果及び本発明の他の原理に従ってICL微細経路ネットワークへ移動する。この模範になるICLは、さらに微細経路内の膜2180及び微細弁及び反応室2178の一対を含む。
【０７６７】
図78Cは下眼瞼ポケット2172に据えられたICL2186のより詳細を示す。この模範になるICLは、目からの除去後さらなる処理のために目の流体及び/又は細胞2176を備えて少しずつ充填される貯蔵所2182を含む。この実施例はさらにバイオセンサ2184を含む。したがって、前述のICL 2186が、バイオセンサ2184の表面の選択的透過性膜2186に浸透する流体の一部をICL本体の中で分析されている流体の一部である目の流体の貯蔵と同様に流体の即時分析の2重の機能を持つ。
【０７６８】
図79Aの中のICLは、エレクトロポレーション・システム、及び、物質、分子及びイオンの輸送のための電気的な刺激に関連した組織の浸透性の増加を持った組織にわたって様々な物質、分子及びイオンを転送する他の手段を含む。結膜の表面2192に接する電極は、最小の侵襲性で流体を削除、及び/又は最小の感覚で表面2192に入り込む。様々なファインワイヤー(示されない)も用いられ、最小の感覚で表面2192に入り込むことができる。それらのシステムは、結膜2192が真下に豊富な血しょうを持った組織の非常に薄い層であるので、皮膚と比較して、記述されるような結膜2192のより適切な構造により、ICLと共に、及び皮膚でよりも結膜2192に接してより理想的に用いることができる。図79Bの中のICLは、ICL検出システムへ流体及び/又は物質の流れを拡大するために電気エネルギーの適用及び/又は電気的な場の生成のような物理的な輸送増加システム2194を含む。図79Cの中のICLは、様々な物質の浸透の増加のような化学の輸送増大システム2196を含む。例えばアルカリ塩の使用を備えたグルコースの流れを拡大する。
【０７６９】
図示しなかったが、ICLの様々な組合せは、併せて、部分的、あるいはセンサ表面の箱なし、及びリングの分離あるなし、輸送増強あるなし、突出したエリアのあるなし、表面変化のあるなし等のように成し遂げられる。
【０７７０】
図80は、微細流体工学のチップICL 2200が5×5整列電極配列、反応室2206及び処分室2208に一対のシリコンチップ2202、2204を含むことを示す。目の表面からの細胞及び流体2212は、発明の原理に従って物質の結果として生じる分析を備えた流体及び細胞を電気的に分離する一番目の先端2202を備えた主な微細経路2210に送り込まれる。その後、細胞の成分は、電流が適用される反応室2206へ移動されて、その中身の噴出を備えた細胞壁を壊す。反応室2206に存在する細胞器官の特定の酵素は、DNAとRNAのような核酸への影響なしであるが、存在するタンパク質及び細胞器官を減ずる。その後、放たれたDNA及びRNAは、上記の微細経路中あるいは第二の先端2204においてさらなる分析を行うことができる。様々なオリゴヌクレオチド・プローブは、電極が前述のプローブと結び付けられる電気信号のような検出できる信号の生成を備えた特定の核酸を捕らえるために、微細流体工学のsネットワーク中の室中あるいは2204中のマイクロキャビティーあるいは反応室2206へ付けることができる。ICLテクノロジーは、連続的、準連続的な評価を与えることによって、疾病あるいは病気が生じる前にあるいは著しい損傷が生じる前にタイミング良く病気を治療するために、予防策がとられるように薬剤に対するある病気と反応の危険及び潜在的な病気、潜在的なアレルギーの識別と同様に、治療を受けているハイリスクの患者を監視することあるいはハイリスク集団のスクリーニングに用いられ、多くの正常な遺伝子中、例えば癌あるいは病気に関連した、突然変異遺伝子を識別することができる。
【０７７１】
ヒトゲノム解析計画は患者のために価値のある情報をもたらすであろう。しかし、患者が保険会社によって拒絶の恐れのある検査をされたくないので、この情報は十分に利用されないかもしれない。ある病気への遺伝子的疾病素質を持った人々は、健康保険及び(又は)生命保険補償を見つけるのに困難となるであろう。
【０７７２】
実験室で行われた遺伝子検査のための先の手段で、患者は遺伝側面の開示に無防備となる。不都合にも、その後、早期発見と早期治療を可能とする人命救助遺伝子情報は、一般の患者と社会の利益に完全に浸透しないであろう。
【０７７３】
PIL(個人の目に見えない研究所)を与えることによりICLシステムは、使用者が自己試験を行い、完全な個人の方法で疾病を引き起こす遺伝的異常を識別することを可能にする。遺伝ICL PILは、無血・無痛の方法で、疾病への遺伝子的疾病素質を識別することができる。また、時々、単なる食事の変化は、著しくこれらの疾病の進行を低下させることができる。
【０７７４】
本発明で、患者は、患者が危険性に瀕しているすべての疾病を私的に、個々に秘密に識別し、次に、治療のために必要な手段を取ることができる。例えば、患者が、盲目にするが治療可能な疾病である、緑内障にかかりやすくする遺伝子を持っていれば、その後、患者はその人の眼圧をよりしばしばチェックし、より頻繁に定期的に眼科医を訪ねることができる。
【０７７５】
ある癌は実質的には100%致命的である。そしてそれは不幸にも有効な療法か治療がないからではなく、癌が折よく識別されなかったからである。壊滅的な例は、卵巣の癌あるいは性の癌に関係がある。この癌は、実質的にはこの癌と診断される女性の100%を死なせる。それは女性においてすべての癌のなかでも最も高い致死率である。また、療法あるいは治療がないからではなく、医学的注意を求めるようにその女性たちに警報を出す症状あるいは徴候がなく、時々の医者による定期検査でさえ潜在的な悪性腫瘍を識別しないからである。
【０７７６】
ICL PILシステムにより非公開で内密に識別される、卵巣癌の遺伝的疾病素質をもっていることを女性が知っていれば、患者は必要な予防手段をとり、タイミング良く治療することができ、普通の生活を送ることができる。避けられない死を遅らせるためだけの治療の過程として予め用いられる、破滅的な何ヶ月にもわたる手術、化学療法及び他の積極的な治療と比較して、冒された組織を単に削除する簡単な小さな手術は治癒することが可能である。
【０７７７】
記述された卵巣癌の様に、同様の状況及び疾病に関して男性及び女性、及び大人と子共の両方を冒す医学的状況がある。一般に、最も壊滅的で致命的な病気は表面に出ない病気である。それは治療するのが時々非常に簡単である。本発明により、使用者単独のみで、他の誰も特別の遺伝子疾病について知ることなくヒトゲノム解析計画によって与えられる情報の完全で安全な使用が可能となる。使用者は重要なICLを得て、目にそれを据える。また個人の装置受信器を用いて、信号を受け取る。
【０７７８】
図81は、3層配列を備えた完全な統合ICL 2220を示す。結膜に対して載せる最上層2222は、微細経路、貯蔵所及び化学反応が起こる反応室を含む。中央の層2224は電気的な接続及び微細経路及び貯蔵所の電圧をコントロールする制御装置をもつ。また、下端層2226は集積回路と伝動装置を含む。
【０７７９】
図82Aから図82Dは、移植可能なICLの模範になる実施例を示す。容易に近づきやすいので結膜が理想的な場所であると言及してきたように、移植が目に麻酔をかけるために点眼薬だけを用いて容易に遂行することができる。身体の他のエリアと比較して、大きな利点であるこの手順のために麻酔薬を注射する必要はない。移植可能なICLの配列のためにそのエリアがより理想的な場所でさえあるが、驚くべきことに結膜が傷なしで治癒することに注目することは興味深い。
【０７８０】
図82Aは、結膜の下の2232(エリア1)、2234(エリア2)及び/又は目の表面に固着された(エリア3)2236のICLの配列の典型的なエリアを示す。移植可能なICL 2238(エリア4)は、エネルギーを生成するために眼筋の筋肉収縮のような生物学的源を用いる。眼筋は非常に能動的に代謝を行い、また連続的に電気機械の手段によってエネルギーを生成することができる。この実施例の中で、結膜の真下にある眼筋あるいは特別の眼筋2240は、標準のエネルギー貯蔵媒体に結果として貯蔵される電気エネルギーに筋肉仕事量を変換するICL 2238に収容されたパワー変換器2242につながっている。
【０７８１】
図82Bは、外科的移植のために取られたステップをより詳細に示す。一滴の麻酔薬が目に入った後、小さな切開2244(よりよい説明の目的でサイズにおいて誇張されている)は、結膜の中でなされる。図82Cの中で示されるように、1つは目の重力及び組織によって眼瞼のポケット(好ましくは固定化の縫い目のない)に位置する結膜の下のICL 2230を単に滑らせる。図82Dは、結膜2250下の注射器と注射針2248を用いてICL 2246に注射することによるICL 2246の挿入を示す。結膜は傷跡なしで治るであろう。
【０７８２】
診断及び血液分析のための線源として発明中に識別された位置は、記述されたものに加えて様々な方法でそれほど望ましいように用いることができない。あるいは、カニューレは、従来の方法で分析され、吸引機で吸い出された血しょう及び結膜の中あるいは下に据えられる。更に、吸着盤装置は、結膜の表面に取り付けることができ、吸引によって測定される成分を得ることができる。これらの要素は、従来の分析機械に直接接続したカニューレをもつ吸引器あるいは従来の装置に転送される。
【０７８３】
図83の中のICL 2260は、微生物の識別のために生体電気的なチップ2264、電源2262、送信器2268に結合された温度センサ2262及び受信ユニット2270を含む。細菌が血流に達する場合、通常関連する温度急騰がある。そのポイントでは、血液中に細菌の最大の流れがある。温度センサ2262によって検出された温度急騰は、生体電気的なチップ2264を活性化する。その後、それは、一般的な感染に関連した大腸菌及びグラム陰性菌及びグラム陽性菌のための試験を例えば備えて、細菌の存在のために目の流体及び/又は細胞を分析し始める。その後、識別された有機体についての情報は、早急な人命救助治療がタイミングの良い方法で実施することを可能にさせるように受信器に伝送される。
【０７８４】
あらかじめ、看護婦は温度変化を検出するために非常に頻繁で定期的に患者の体温をチェックしなければならなかった。自然に、これは労働集約的で高価な手順である。その後、看護婦が温度変化を識別すれば、普通連続三回も患者から血液が取り除かれる。それは非常に痛い手段である。その後、血液は、有機体を検出するための培養を含めて結果が戻ってくるのに数週間かかるかもしれない分析に持ち込まれなければならない。伝染因子のタイミングの良い識別を欠いたために時々、たとえ治療処置が有効だったとしても患者は死ぬ。ICLは、このように患者に人命救助情報を供給することができる。当然、ICL温度は、子が熱を持っていると親に知らせるために鳴り出すアラームにより夜の間子供を監視するように例えば単独で用いられることができる。
【０７８５】
図84は、図82から図A82Dに記述されたようにICLの簡単な外科的挿入及び除去を可能にする結膜に外科的に一時的に埋め込まれたあるいは目に外部的におかれたICL2282及び/又は2280を備え、左目に化学検出のためのICL2282を置き、右目に追跡のためのICL2280を置くことを備え、戦場で主として用いられるための両眼中で用いられたデュアルシステムICLを示す。追跡−化学のICLシステムはさらに受信器2290を含む。GPSテクノロジーに基づいたラジオパルス2292は、右目に置かれたトランシーバーICL2280の位置を示す地上部隊（示されない）より選択的に解読される位置の球として軌道の中で人工衛星2284、2286、2288から放射される。ICL 2280は、位置を示すために周期的に自動的に活性化することができる。生物あるいは化学兵器が化学検出するICL 2282によって検出される場合、受信器2290は情報(示されない)を表示し、直ちにさらされた軍隊を見つけるために追跡ICL 2280を活性化する。代わりに、受信器2290が化学兵器に関する信号を受け取るとすぐに、その後、使用者は、正確な位置を示すために手動で追跡ICL 2280を活性化することができる。
【０７８６】
システムの小型化の進歩につれて、様々な新しい分離及び分析テクノロジーは生成され、本発明中でもナノテクノロジー、分子クロマトグラフィー、ナノ電気泳動及びキャピラリー電気泳動等のような他の分離システムの組合せと同様に用いることができることがわかる。様々なチップ、ナノスケール検出装置、生体電気的なチップ、微細流体工学の装置及び他の技術的なエリアが今後数年間に急速に進むであろうこともまた理解される。また、そのような進歩は発明の原理に従ってICLシステムの中で用いることができる。
【０７８７】
ICL PILシステムは、エイズ、肝炎、他のウイルス及びプリオン等のような不治の病の不慮の伝染の恐れのある危険な活動に人間の技手が巻き込まれるのを除く一方で、低コストシステムを用いて予防的でタイミングの良い試験を可能にする、評価される化学的あるいは薬学的及び物理的パラメーター、検体あるいは分子、いかなる物質及び行われるいかなる検定を可能にする。
【０７８８】
刃と注射針で皮膚を裂き切り、衝撃を与え、組織を電気的にあるいはレーザーで破壊し、呑み込まれ自然に付着する手段を持てない口の中に装置を置く、などような手段をもつ診断及び血液分析を行なう非生理的・非自然の手段を用いた先行技術に反して、本発明は、信号を得るために妨げられない方法でICLの配列を用いる。検体が身体によって自然に自由に届けられるために生理上自然に獲得した信号を用いる。
【０７８９】
発明の原理による、結膜のエリア及びセンサに関して考える場合、またそのエリアは表面的な血管を持っているだけでなく、血管壁のルーメンから穴まで流出する血しょうを備えた穿孔がある血管を持っていると熟考する場合、本発明の理想的状態を評価するであろう。しかしながら、さらに、血管は容易にアクセスしやすい。ケラチンは存在せず、また、生細胞が表面に存在することは完全な流体及び細胞の分析を可能とする。さらに、その表面全体にわたって非常に均質な厚さである非常に薄く浸透性の上皮は、血管が直接の見えることで利用可能である。さらに、自然な眼瞼力は、流体の自然なポンプの役割をする。
【０７９０】
更に、センサは自然なポケットに入れられる。また、単に1つの小さなポケットではなく実験室として用いることができるエリアの16平方センチメートル以上を備えた4つの大きなポケットがある。このポケットでは、センサは目の機能に影響せずに、完全に妨げられないでおくことができる。結膜の表面の高い酸素含量により、ICLを、目の中で物質が長期使用に現在利用可能であるとされる、一ヶ月でも、長期間にその場に残すことができる。さらに、そのエリアはほとんど血管がはりめぐらされる。また、目は、人体にすべての器官間で組織のグラム当たり最も高い量の血液を持つ。更に、脳及び心臓血管及び神経刺激を備えた目の直接の接続により脳と心臓の中心温度、圧力及び評価を与えるので、それは、温度の測定のような物理的なパラメーターに化学のパラメーターだけでなく理想的な位置も供給する。さらに、神経は十分にそのエリアに分布しておらず、そのことは患者がポケットに入れられるICL装置を感じないことを意味する。そしてまぶたは、非侵襲的に人命救助情報を与える一方でICLが場所に隠されているので完全に美容の面からも受け入れられる設計をもち自然に装置を支援する。
【０７９１】
ICL PILは、無痛の方法で使用者にお金、時間及び実験室に行く努力を費やすことなしに、及び病気による害を減少させること、様々な病気によって命にかかわる合併症を防ぐこと、タイミング良く癌及び他の病気を識別すること、グルコース代謝機能を監視することの利益に関連した血液を操作する必要なしに、かれらの毎日の活動を行う間にかれらの健康状態を世話することを可能とするプラスの時間節約及び努力節約、薬剤及びホルモン、カルシウム、酸素、及び他の化学薬品及びガス、また実質的には血液又は組織中に存在するいかなる要素、抗原及び抗体を検出すること、生物戦にさらされた軍隊をみつけること、タイミングの良い検出及び処理を可能にすること、微生物の同時の検出を備えた温度検出、人工臓器とドラッグ・デリバリー・システムの生成、またヒトゲノム解析計画による情報の十分で安全な使用を可能とする手段を提供すること、劇的に医療費を減少させる一方で生活の質を改善すること及び平均寿命を伸ばすことのすべてを可能にする。ICL PILは、このように医療費の劇的な減少に関連した革新の医学のはなはだしい功績を遂行する。
【０７９２】
図85は、本発明の1つの好ましい反射率測定器の図式のブロック図を示す。システムは、好ましくは少なくとも1つの近赤外の波長を放射する放射線源2300を含む。しかし、あるいは、多くの異なる波長が用いることができる。光源は、放射線2302、重要な物質のための吸収スペクトルに典型的な波長を含む、好ましくは750〜3000nmの間の波長を放射する。その後、放射線は、血しょう/結膜接触面2310へ放射線を伝送する光ファイバーケーブル2306上に光学のインタフェース・システム2304によってフィルタを透過され集中する。血しょう/結膜接触面2310は、血しょう接触面2330で2320の裏面を付ける薄い結膜、及び前述の結膜2320の真下の重要な物質2350から成る。光ファイバーケーブル2306は、好ましくは並んで位置されたファイバーケーブル2306及びコレクティングファイバーケーブル2312を備えた2重の光ファイバーケーブルシステムの部分である。様々な径を用いることができるが、光ファイバーの径は300μmである。
【０７９３】
放射線は血しょう接触面2330に向けられ、結膜のライニング2320に付着するセンサヘッド2314により届けられる。血しょう2330は薄い結膜のライニング2320及び強膜2316(眼球の外部層である白く水分のない構造)の間に存在する。さらに、円蓋部（示されない）のエリアで生じるとき、結膜及びリガメントあるいは強膜ではない他の組織の間に血しょうが挟まれている、目の中にエリアがあることが理解される。
【０７９４】
光ファイバー2306は、源2300によって血しょう接触面2330に供給される放射線2302を届ける。血しょう2330に向けられた放射線2302は、血しょう2330に存在する重要な物質2350及び結膜のライニング2320の相互作用によって部分的に吸収され散乱される。結膜2320は、放射線2302と重要な物質2350の間で間に置かれたただ一つの組織である。結膜2320は近赤外の光を吸収しない。また、結膜が非常に薄い膜であるので、散乱は軽微である。その後、放射線2302の一部は重要な物質2350に吸収される。また、目から放射された、生じる放射線は、前述の重要な物質2350に対応する。
【０７９５】
目から生じる放射線は後方へ反射され、センサヘッド2314を経てコレクティング光ファイバー2312により集められ、また検出器2318に届けられる。システムは、放射線源2300より放射された放射線2302を検出及び分析するためにスペクトラム分析器/検出器2318を含む。また、それは重要な物質2350のスペクトルの情報を含む前記の生じた放射線と血しょう境界面2330と相互に作用する。生じた放射線は、A/Dコンバーター2322によってディジタル情報に変換し、増幅することができるスペクトル/分析器/検出器2318によって信号に変換される。その後の情報は、そこに含まれるスペクトルの情報を分析するため、及び生じたスペクトルの情報から由来した目の流体の中の少なくとも一つの化学物質の濃度を計算するためにプロセッサ2324とメモリ2326に与えられる。
【０７９６】
重要な物質2350の濃度は、重要な物質の吸収サインによって引き起こされる、光減衰の大きさが集まったことを検出することにより遂行される。モデル、校正手順、及び多変量解析とPLSのような数学的な/統計的な分析は、測定された吸収スペクトルから重要な物質2350の濃度を測定するために用いることができる。
【０７９７】
あらかじめ言及された実験上あるいは物理的方法によるデータ解析は、信号処理に関連した、生じるスペクトルの分析に用いることができる。そしてそれはフーリエ変換、デジタルフィルタ等を含むプロセッサ2324によって行なわれる。演算方式あるいは他の分析はバックグラウンド応答、ノイズ、誤差の源及び可変性を補うために用いられる。スペクトルの情報が発明の原理によってほとんど妨害因子を持たないので、重要なスペクトルの統計的な抽出は、重要な物質2350の濃度の正確な測定を可能にして促進される。
【０７９８】
プロセッサ2324は、校正、患者の測定データ、参考資料、適切な演算方式等と関係するデータを記憶することができる記憶装置2326に接続するか、あるいは含むとができる。表示装置部分2328は、プロセッサによる重要な物質の濃度の結果を出力するために適応される。プロセッサ2324も、スピーカー(それは異常なレベルを聞こえる様に伝えることができる)のようなオーディオ・送信器2334、及び重要な物質2350の濃度による薬剤の放出用の装置2332に接続することができる。
【０７９９】
本発明が、前述の脂肪、メラニン、皮膚組織等のような妨害成分及びバックグラウンド干渉を減じるか除去するので、生じるスペクトルを示す値及び正確で精密ななデータ解析は重要な物質2350の濃度を測定する。
【０８００】
様々な放射線源2300は、フィルタ等を備えた、あるいはそのフィルタのない近い赤外領域の中に最大出力パワーを持っている白色光源及びハロゲン光、ダイオードレーザーを含む様々なレーザー、スペクトルフィルタを備えた、あるいはそれらなしに、複数のLEDを含む本発明の中で用いることができる。放射線源2300は、好ましくは重要な物質2350と高いスペクトル相関関係と測定を必要とする波長及び十分なパワーをもつ。選ばれた波長の範囲は好ましくは既知の範囲に相当する。また、その波長は重要な物質2350の吸収のバンドを含む。
【０８０１】
光源2300は、重要な物質2350に向けられている前述の光2302を重要な帯域幅に供給することができる。様々なフィルタは、重要な物質2350と高い相関のある1つかそれ以上の波長を選択的に通るのに用いることができる。光放射線2302は、直接光源2300から放射され、光検出器2318によって集められる。あるいは、光放射線2302は光ファイバーケーブルを用いて、届けて集めることができる。接触面レンズシステムは、分岐している投射ビームから空間的に平行なビームになるように、光線を空間的に平行な光線に変換するために用いることができる。
【０８０２】
レーザー光線あるいは連続的な波長源が用いられる場合、1つの単一光学距離が線源2300に由来するので、光学的接触面は必要ではないかもしれない。白色光源の出力、いくつかのレーザー等は、光導波路として用いることができる光ファイバーの受ける側へ直接つなぐことができる。前述のように結膜/血しょう接触面2310の試料特徴により、システムは重要な物質2350の正確な測定を順に促進する、より多くのスペクトル領域が用いられることを可能にする2500nmを越える様々なダイオード及び検出器を用いることができる。
【０８０３】
波長選別手段は帯域通過フィルタ、干渉フィルタ、回折格子モノクロメーター、プリズム・モノクロメーター、音響光学的可変フィルタあるいはいかなる波長も分散させる装置を含むことができる。2重の光ファイバーはイラストレーションの中で用いられたが、直接の光源及び直接の収集検出器は、光線を結膜2320に伝送し、前述の結膜2320から生じた光線を集める単繊維光束と同様に用いられることができる。様々な増幅器、前置増幅器及びフィルタ等は、ノイズを減じて、信号を増幅し、濾波、平滑化等に用いることができる。記述されたように増幅器を用いることができるが、増幅は第2の操作であることが理解される。
【０８０４】
ここでは図86を参照して、センサ・ヘッド2314が、好ましくは並んでいる放射線受信収集ファイバー2342及び放射線源伝達ファイバー2338をもち、その先に供給されるセンサヘッド2314をもつプローブ2336を装置は含む。放射線受信収集器2342及び放射線伝達線源2338の間の距離は、好ましくはおよそ0.5mmであるが、光経路2340が血しょう接触面2320の中でほとんど形成されるようなものを測定する。1つの収集ファイバー2342だけが図示されるが、線源ファイバー2338から異なる距離に位置した多くの収集ファイバーが用いることができることが理解される。光ファイバーの使用は、光ファイバー2338を通して送られ、血しょう/結膜接触面2310に送られた光2346を備えた放出の最適化を可能にする。
【０８０５】
さらに、図86に関して、線源ファイバー2338の先は、比較的高い濃度の重要な物質2350がある血しょうの接触面2330に放射線を導く。放射線2340は重要な物質2350と相互に作用します。また、生じる放射線2348は、重要な物質2350に選ばれた波長で吸光度を測定し前述の重要な物質2350の濃度を測定するために収集ファイバー2342によって集められる。センサ・ヘッド2314は、光2346から収集2342を保護するために、光源2338と光収集2342の間に位置した壁2344を含めることができる。
【０８０６】
結膜/血しょう接触面2310のような透明で、薄く、均質の構造では、ランバート・ビアの原理がエネルギー吸収を測定するために適用することができる。
【０８０７】
例として、グルコースは、発明の好ましい実施例に従って結膜/血しょう接触面で測定される重要な物質として選ばれることができる。結膜に隣接している血しょうグルコースの近赤外の反射率測定は、血しょうグルコースを評価するために実験室の中で通常用いられる従来方式と関連して行われた。「すべての機構」は次のものを含む:
1.近赤外線光の多数の波長を生成する光源。
【０８０８】
2.ファイバー光学。光ファイバーは、光源から患者の結膜の位置まで、及び結膜の位置から検出器まで光子を伝送する。一般的に光子は、光源から検出器まで試料を通る楕円の経路に従う。光ファイバー分離は、付帯的な光子による質問の信号のエリアを測定することにおいて重要である。光の透過は、interoptode距離がより短く、深さがより浅い。結膜のためのプローブ配列(センサ・ヘッド)では、光ファイバーは0.5mmの距離で分離された。あるいは、0.1mmの距離は、結膜/血しょう接触面及びより薄い接触面エリアの表面的な構造中に存在する物質の質問のために用いられた。収集光ファイバーは生じる放射線を集めた。生じる放射線は、各血しょう成分のスペクトル情報を含む。そして発明で開示されるような検出が最適点となることによって、バックグラウンドスペクトルの情報がほとんどない。
【０８０９】
3.選択的なフィルタあるいは回折格子システム。重要な物質と高い相関を持っていない、除去する波長と同様に重要な波長を選択するために、これらのフィルタシステムは用いられる。参照フィルタが用いられることができ、重要な物質と相関のない波長を通す狭い帯域通過フィルタから成る。
【０８１０】
4.生じる放射線をそれらの波長の強度を表示する信号に変換する硫化鉛光センサを含む光電子増倍管と集積化の増幅器のような光子検出回路類。
【０８１１】
5.アナログ信号を光子検出器からディジタル情報に変換するA/Dコンバーター。
【０８１２】
6.生じる放射線の中で得られた情報を処理し、かつそれを参照放射線の既知量と比較する適切なソフトウェアー(演算方式)を備えたセントラル・プロセッサ。
【０８１３】
7.結果を報告する情報表示装置・システム。
【０８１４】
入射光線の既知量は、結膜に付着するプローブを用いて結膜を解明するために用いられる。光子が結膜を通り抜けた後回復された光の量は、組織による吸収及び光散乱の程度及び重要な物質による光吸収の量に依存する。組織及び他の妨害成分による吸収と同様に散乱も、あらかじめ記述されるように結膜においては軽微である。
【０８１５】
より詳細に述べると、検査する設備は、光ファイバー(Linos Photonics有限会社、ゲッチンゲン、ドイツから利用可能)に結合された75Wのハロゲン光源を含んでいた。光学フィルタは、1400-2500nmのスペクトル範囲中の近赤外の放射線を与えるために波長を調節した。放射線は、Haag-Streitゴールドマン眼圧計部分及び関連するHaag-Streit細隙灯6E(Haag-Streit(ベルン(スイス)))に支持された光ファイバープローブ配列(センサ・ヘッド)を用いて、結膜表面に送られた。
【０８１６】
センサ・ヘッドは目の結膜の表面に結合された。結膜と相互作用した反射された放射線は、収集光ファイバーによって集めらた。光ファイバーは、定量分析を行なった光検出分析器に生じる放射線を送った。
【０８１７】
吸収ピークの大きさは、直接グルコースの濃度と関係がある。適当な分析器は、化学受容器のソフトウェアパッケージをもつ修正済のフーリエ変換赤外線(FTIR)分光計を含む。それらは、パーキンエルマー株式会社(Wellsley(MA))及びThermoNicolet会社(Madison(WI))から利用可能である。
【０８１８】
信号はディジタル化された。また、結膜の血しょうグルコース値を測定するために標準レファレンスを備えた未知の値の比較を行う化学受容器の分析演算方式によって、結膜の血しょうグルコース濃度は測定された。血液は得られた。また、血しょうグルコースはBeckman分析器・システムを用いて、従来の実験室での分析で測定された。
【０８１９】
結膜の血しょうグルコースの平均値は101.2mg/dlであった。また、実験室における試験による物理量と比較した時、0.94の相関係数が達せられた。用いられるFTIRはすべての投射の波長の評価を与える。FTIRシステムの信号処理は、最終分析に重要な物質と関係する波長を選ぶことができる。グルコース、コレステロール、エタノールのような様々な重要な物質は、その後、FTIRシステムに組み入れられた各物質ごとに異なる演算方式を用いることにより評価することができる。
【０８２０】
あるいは、注文仕様のシステムは、上記の「すべての機構」に記述されたように、グルコースの波長を選ぶために、2100nm(CVI Laser Company、Albuquerque(NM)から利用可能)に中心を持った上記の光源及び選択的な帯域通過フィルタを用いて構築された。この代替実施例は、より廉価でよりコンパクトなシステムを与えるが、選択された波長によってただひとつの重要な物質を測定することができる。
【０８２１】
バックグラウンド干渉がないので、通商上入手可能な生体外の校正模型は、参照として正確に精密に用いることができる。しかしながら、結膜/血しょう試料がランバート・ビア原理に従い、バックグラウンド変化が除去されるので、単純化された計算及び統計的手法が与えられる。結膜から獲得した、生じた放射線は、血しょう成分に直接相当する。生じる吸収強度を用いるグルコース濃度の定量的測度は、ランバート・ビアの法則を用いて、計算で与えることができる。
【０８２２】
さらに、生体内の校正方法が用いられる。血しょうグルコースの濃度は侵襲性の手段によって得られ、従来の実験室装置で分析される。侵襲的に得られた臨床的実践(40〜400mg/dl)に通常に重要なグルコースレベルの範囲は、参照データベースを生成する。その後、それは結膜の血しょうを用いて得られた、生じる放射線に関連づけられる。結膜/血しょう接触面としての安定した光学システムを考えれば、投射の放射線の量(既知である)及び次の反射された放射線(測定された)は、測定されて基準線をその後生成した物質と関係する波長ごとに計算することができる。その後、重要な物質の濃度は、予め定義した校正線を用いて、予測値を獲得した値(未知)と関連させることにより測定される。
【０８２３】
代替実施例及び試験は、9,000〜10,000のnm波長領域の中で減じられた投射放射線及び全反射技術を用いることを含む。このスペクトル領域は、グルコースと高い相関を持っており、妨害する成分による吸収を妨げる一方、グルコースに強く吸収される。しかしながら、組織に損傷をもたらしうる大きなエネルギー量が必要なので、この領域は用いられない。重要な試料（グルコース）が深く位置し、遠赤外のエネルギーが妨害成分に容易に吸収されるので、大きなエネルギー量が必要である。したがって、放射エネルギーは、組織に深く存在する重要な物質(グルコース)に達しない。
【０８２４】
本発明の中で、それに反して、結膜/血しょう接触面の特徴（発明で開示されたように）及び表面に存在するグルコースをもつ血しょうによる軽微な吸収によって、低い出力の遠赤外の投射の放射線が用いられた。したがって、損傷あるいは不快は測定の間に引き出されなかった。結膜/血しょう接触面は、質問されている物質が既に分離され、試料の表面の血しょう中に存在するので、波長スペクトルのこの領域で測定が行われることを可能にする。
【０８２５】
図87は、外部受信器にラジオ波情報伝送をもつ本発明の1つの好ましい実施例の図式のブロック図を示す。装置は、LEDのような光源2354、及び光検出器2358に接続される光ファイバーケーブルのような光収集2356を持つセンサ・ヘッド2352を含む。放射線は線源2354から伝送され、結膜2320と強膜2316の間で血しょう接触面2330に向けられる。生じる放射線は後方に反射され、収集光ファイバー2356により集められ、及び光検出器2358に伝送される。その後、信号はA/Dコンバーター2360によってディジタル化された情報に変換され、RFトランシーバー2362に送られる。さらにその信号2366は遠隔に配列されたRFトランシーバー2364に伝送される。
【０８２６】
その後、信号は、表示装置2370でその結果として視覚化される重要な物質2350の濃度を計算するプロセッサ2368とメモリの2376に与えられる。プロセッサは、さらに異常な測定レベルについて使用者に警報することができ、放出装置2374を通して薬剤の放出をコントロールすることができる、警報及びオーディオ・送信器2372を作動させることができる。放出装置2374は次のものを含むことができる: コンタクトレンズ分配システム、イオン導入に基づいた分配システム、インシュリン輸液ポンプとしてのインシュリンポンプ、グルカゴンポンプあるいはグルカゴン注射(グルコース・レベルが55mg/dl未満である場合)、薬剤輸液用器具、吸入器等。プロセッサ2368は、重要な物質2350の識別か濃度による放出装置2374を経て薬剤の放出のために調節を行うことができる。
【０８２７】
図88は、角膜2378、虹彩2382及び結膜の血管2380をもつ目の正面の表面を示す。上部の2384及び下部の2386まぶたは、目の表面を覆っている結膜のライニング2320及び目の表面に存在する重要な物質2350を示すために引き下げられた。ほとんどの結膜のエリア2320は上下両方ともまぶたのポケットに隠され、外部の見る人によって顕著ではない。
【０８２８】
図89(A)は、接触装置2390に入れられた反射率測定システム2388を概略的に示す。その組み合わせは測定するインテリジェントなコンタクトレンズ(ICL)としてここに参照される。測定するICLは、結膜のライニング2320に付着するまぶたポケット2392に配列される。測定するICLは、光源2394及び光検出器2396を持ったセンサ・ヘッド2314、RFトランシーバー2402、及びあらかじめ記述された他のエレクトロニクス2398を含む。
【０８２９】
図89(B)は、円蓋部2404中の結膜2320に付着するセンサ・ヘッド2314をより詳細に示す。放射された放射線は、結膜2320の真下に存在する重要な物質2350と相互に作用する。線源2394及び検出器2396は、線源2394からの光が重要な物質2350に達する行程中にお互いに隣接するように据え付けられる。そして検出器2396によって受け取られる。
【０８３０】
図89(C)は、血管がない、あるいは真下に血しょう2330を集める結膜2320の円蓋部2404に付着する、光収集2396及び光源2394及び測定するICL 2400をもつ目とまぶた2410の横断面図を示す。図89(C)は、さらに眼球結膜2406に付着する光源2394a及び収集2396aのための別の位置を示す。
【０８３１】
図89(D)は、結膜2320及び重要な物質2350に付着する角膜2378、虹彩2382、結膜の血管2380及び測定するICL 2400を備えた目表面の鳥瞰図を示す。測定するICL 2400の厚さは好ましくは5mm未満である。
【０８３２】
接触装置あるいは測定するICL 2400は、再現可能な位置にある試料を備えた接触面、及び試料表面に対して再現可能な圧力量及び温度を備えた適切な接触面を可能にする。まぶたを圧迫していないことを意味する、まぶた2410がリラックス状態にある場合、正常なまぶたは測定するICL 2400に対して安定した量の圧力を用いる。休止態中のまぶた2410によってかけられた圧力は、25,000ダインの水平力、50ダインの接線力及び10トルの圧力をもち、正常な対象者ではかなり一定で等しい。身体中の筋肉は拡大し、ボディービルのように連続的に練習することによってより強くなることができる。それに反して、まぶたの中の筋肉は特別の特徴を持っており、連続的なまばたきあるいはまぶた訓練により肥大しない。もし疾病によって影響されなかったならば、まぶたの中の筋肉は生命の全体にわたり、同様の収縮性及び力を存続する。この同様で安定したまぶた収縮性及び性質は、組織表面への線源検出器ペアの理想的な付着を可能とする。源−検出器ペアを持ったセンサ・ヘッド2314に付着する結膜2320の位置決めは、まぶたにより自然に行うことができる。まぶたは、非常に低い個々間かつ個々内の可変性を備えた、圧力の大きな再現性及び再現可能な程度に導く。
【０８３３】
まぶたのポケット2420は測定のために同じ位置を再現することを可能にし、特別の予め定義したエリアに適合するために測定するICL 2400は作られることができるので、測定の位置に限り、まぶたのポケット2420はさらによい再現性を与える。まぶたの構造の配列は、真実のポケットが前述のポケットによって身体の表面の中で自然な制限環境を生成して形成される身体中のただ一つの表面エリアを与える。言及されるような結膜は、自然なポケットを形成する身体の自然に閉じ込められたエリアにある薄い均質の組織である。また、レンズ寸法は、同じ場所が異なる測定で得られ、円蓋部2404のより低部分でのように最小の血管及び高い血しょう2330濃度のエリアに中心を持つ、と保証することができる。あるいは、光2302は、結膜2320中のどんなポイントに向けることができる。
【０８３４】
本発明の実施例は、目とまぶたの形態論及び生理学によって自然に達せられる、再現可能で安定した圧力の程度及び再現可能な位置を与える。
【０８３５】
目の表面上、好ましくは図101Bの中で示されるようなまぶたのポケット中に配列用の接触装置が用いられた。接触装置は好ましくはは光源として赤外のLED(パーキンエルマー株式会社から入手可能)を含む。赤外の発光ダイオード(波長に特有の発光ダイオード)は、それらが既知の強度及び波長の光を放射することができるので接触装置を用いる実施例に、好ましい光源であり、サイズは小さく、廉価である。また、光は、精密に結膜の小さなエリアで集中することができる。放射線の狭い帯域幅を放射する赤外の発光ダイオードを用いることによって、フィルタを光検出器に結び付ける必要がない。
【０８３６】
あるいは、波長の2,100〜2,200の範囲内の光を伝送する小型の選択的なフィルタは、光検出器に組み入れられる。選択的なフィルタは、グルコースによる吸収に相当する波長を伝送する。
【０８３７】
好ましい光検出器は、集積回路として増幅器に結合した400μm径の感光性のエリアをもつ半導体フォトダイオードを含んでいた。光検出器は伝送された光の範囲にスペクトル感度を持つ。光検出器は減じられ反射された放射線を受け取り、放射線を電気信号に変換する。光検出器は、低出力のラジオ波集積回路に接続される。また、電気信号は音声信号に変換され、外部受信器に伝送される。
【０８３８】
代替実施例は、接触装置に組み入れられたA/Dコンバーター及びディジタルRF集積回路を用いた。その後、RF回路は、結膜/血しょう接触面から反射された放射線強度(生じる放射線)に対応するアナログか2進法の信号を伝送する。遠隔のRFトランシーバーは信号を受け取り、予め定義した検定標準を用いて、グルコースの濃度の信号処理及び計算のためにプロセッサへそれを送る。検出器出力データはあらかじめ記述されたFTIR及び統計的な分析を用いて、グルコースレベルに関連づけられる。1つの発光ダイオードは記述されたが、多数の小型の発光ダイオードは複合のペア源/検出器を用いて、光源として多数の物質の同時の測定に用いることができる。
【０８３９】
能動的なRF伝達の他に、接触装置において内蔵の受動的なRF装置は用いられて、センサから信号を受け取ることができる。外部の放射するアンテナは、接触装置に電力を供給する励起エネルギーを放射する。そのような受動的なRF装置は、紙のような薄い誘導的・容量的設計(例えばチェック・ポイント・システムズ社から入手可能なPerforma標識)を含む。ソロフェア、NJ及びBiStatix標識はモトローラ(ショームバーグ(IL))から入手可能。
【０８４０】
図90は、本発明の1つの好ましい伝達測定器の図式のブロック図を示す。模範になる実施例において、システムは、前述の線源2430から放射された光2432の検出のための光検出器2440及び多くの異なる波長の光を放射する光源2430を含む。光源2430及び検出器2440は、互いに全く反対で並べられます。好ましくはピンセットは位置を含む。その配列は、検出器2440によって集められる前に、重要な物質2350及び目の流体と、光源2430からの光出力2432が相互に作用するようなものである。生じた伝送された放射線2434は、どんな前方散乱放射線をも加え後方散乱され吸収された放射線を差し引いた放射された放射線を含む。本発明では、妨害成分により軽微な散乱となるので、生じる放射線2434は、重要な物質2350に相当する吸収された放射線をさし引いた既知の放射された放射線である。生じる放射線2434は、検出器2440によって集められ、選択された波長の各々で目の流体のスペクトルを含む。本発明では、散乱が軽微で、高い信号であるので、少数の波長だけが必要である。そして生じるスペクトルは、重要な物質2350に関係がある。生じて伝送されたスペクトルは、その後、A/Dコンバーター2436によってディジタル情報に変換される。そして、得られたスペクトルの情報は、重要な物質2350の濃度を測定するために、スペクトル分析のためのプロセッサ2438へ送られる。プロセッサ2438は、重要な物質の濃度を報告するために表示装置2442に、異常で前兆となる値に注意をもたらす警報システム2444及び重要な物質の濃度によって薬剤を届ける薬剤運搬システム2446に接続することができる。
【０８４１】
図91(A)を参照して、収集器2452により受け取られ、その後検出器（示されない）に送られる前に、血しょう/結膜接触面2450を放射線源2448の出力が通り抜けるように、放射線源ファイバー2448及び収集・ファイバー2452は、互いに全く反対に位置される。放射線源2448から収集器2452までの空間Xは変わりやすいが、前述の源2448と収集器2452の間の固定光学距離を維持するために結局固着される。
【０８４２】
1つの模範になる実施例では、光源及び光検出器の間の距離を意味する、ピンセット装置の先端の距離Xは、好ましくは1mmである。しかしながら、重要な物質2350を備えた試料2450を包含する様々な光学距離距離が用いることができる。その線源は、光放射線源あるいは多くの放射線源に接続された光ファイバーケーブルの出力端を含むことができる。検出器は、1つ又は多くの光検出器に接続された光ファイバーのコレクションの受信端を含むことができる。
【０８４３】
ピンセット装置のアーム毎に覆われていた光ファイバーは、光放出2448及び光収集2452システムとして、ピンセット配列装置のためによりエルゴノミックスの設計を与える光源及び光検出器に好ましくは用いられる。測定中に、結膜/血しょう接触面2450は、光源2448から検出器2452までの光学ビームの経路間に置かれます。光源の出力及び検出器の入力は、血しょう/結膜接触面2450に接する。あるいはそのような接触面への隣接する。
【０８４４】
図91(B)及び91(C)は、模範になる伝達測定システムのための線源−収集器ペアのための代替実施例を示す。図91(B)は、二つの端2448、2452の間にある血しょう2330をもつ固定距離Xに、光収集端2452に光源端2448を接続する固定したアーム2454を示す。2つのアーム、上下は示されるが、固定距離として距離Xを保つために、1つの固定したアームだけが必要であることが、理解される。
【０８４５】
図91(C)は、固定したアーム2458が半透膜2456に接続される代替実施例を示す。膜2456は、その後、膜2456によって形成された室2460に入ることができ、光源2448によって放射された放射線と相互に作用することができる重要な物質2350にのみ透過性になることができる。膜2456は、測定室2460への重要な物質2350の流れを増強することができる透過性増強構造で覆われることができる。前に置かれた距離Xの固定した両端は、測定する光路長を定義する規定された空間で、光源2448及び収集2452を維持するために用いられる。光源からの放射線は、光へのガイド経路として働く光ファイバー2448を通り抜ける。その後、放射線は、室2460の試料流体の中に選択的に存在する重要な物質2350と相互に作用する。生じる放射線は受信端上の出来事で、光ファイバー収集2452を通して検出器に誘導される。図91(B)及び91(C)の実施例は移植可能な測定システムとして使用するためによりよく適している。
【０８４６】
図92は、プロセッサ2468への生じる放射線信号の有線の伝達を備えたピンセット状のプローブ2470を用いる、好ましい実施例のうちの1つを概略的に示す。光源2462、光検出器2464、A/Dコンバーター2466及び処理/コントロール部2468を覆う2472を収容する主体を、器具は含む。この模範になる実施例では、光源2462及び光検出器2464は、主体2472にピンセット状のプローブ2470から離れて位置することができる。2472を収容する主体は、光源2462からの光ファイバー及び光検出器2464への光ファイバーを含むケーブル2474によってピンセット状のプローブ2470に接続される。ピンセット状のプローブ2470構成は、光収集ファイバー2478及び赤外線伝達ファイバー2476を空間的に分ける一対を含む。ピンセット状のプローブ2470のアームはお互いから離れる方向に、及び向かう方向に移動可能である。伝達ファイバー2476及び収集ファイバー2478の間の間隔は、機械的な停止部品2480により固定の1mmの位置へ調節することができる。
【０８４７】
光源2462は、光ファイバーケーブル2476上に集中する放射線を放射する。光源と収集器のペアは、光源2462からの光及び光ファイバーケーブル2476が結膜/目の流体（示されない）を通り抜け、収集光ファイバーによって受け取られるために、間隔を置いて配列される。収集光ファイバーケーブル2478の生じる放射線出力は、ユニットの2472に収容されている主体に収容された分析/検出器2464に、２番目の光学インタフェース・システムを通して与えられる。その後、信号はA/Dコンバーター2466によってディジタル情報に変換され、重要な物質の濃度の測定用のプロセッサ2468に与えられる。
【０８４８】
図92の中で図示されたものに類似している修正済のピンセット・プローブは、伝達測定に用いられた。円蓋部の結膜はピンセットによって受け入れられた。ハロゲン光源は、ピンセットのアーム中の光ファイバーの入力端に結合された結膜に放射線を送った。放射線は、1mmでセットされた光学距離を備えた接触面結膜−血しょう−結膜を通った。収集ファイバーは、グルコース・バンドを分離するために2120nmに中心のある狭い帯域通過フィルタに関連した検出器へ生じる放射線を送った。ディジタル化された信号は、プロセッサに与えられた。プロセッサは、PLS回帰分析によって得られた校正線を用いて、グルコースの濃度を計算するようにプログラムされる。また、0.93の相関係数が得られた。
【０８４９】
代わりに、図93(A)の中で示されるように計測装置2482は、周囲の血しょうによって浸されている前述の装置2482を備えた結膜2320の下に差し込むことができる。そのような実施例では、装置2482は、サファイアか高純度の石英のような赤外の推移的物質によって覆われた光学面を、あらかじめ記述されるような生物学的適合の物質で覆われている。システムは、主体2484及び検出器2488及び光源2486を覆う、互いに全く反対に位置された二つのアームを含む。光検出器2488は、重要な物質2350と相互に作用した後、光源2486から放射された光を集める。
【０８５０】
測定中、光源と検出器の間に位置した血しょう2330は、図93(B)の拡大図の中で示されるような重要な物質2350の測定の光源媒体である。検出器2488の寸法は、重要な物質2350のための集めた波長のスペクトルに反応的な検出器2488を備えた光源2486から放射された光信号の最適な獲得を可能にする物である。出力信号は、その後、遠隔に配列された受信ユニット2492にRFトランシーバー2490によって音声信号として伝送される電気信号に変換される。その後、信号はA/Dコンバーター2494によって変換され、次に、表示装置2496によって報告され、異常な測定レベルについて使用者に警報することができるオーディオ・送信器2502を活性化し、前述の測定による薬剤放出装置2504を通して薬剤の放出をコントロールする、重要な物質2350の濃度を得るための分析器/プロセッサ2498により分析され、処理される。システムは、代わりに、主体にある検出器とA/Dのコンバーターを含むことができる。その検出器の出力信号はA/Dコンバーターによって受け取られ、ディジタル情報に信号を変換し、遠隔に配列されたRFトランシーバーに、RFトランシーバーによって伝送される。
【０８５１】
あるいは図94で示されるように、計測装置2500が、結膜ライニング下に位置する一つのアーム2508及び結膜ライニング2320上に位置するもう一方のアーム250を備えた結膜2320に入り込むことができる。結膜2320は、容易に、非常に穏やかに鋭いポイントあるいはブラントエンドにさえ入り込むことができる。光はアーム2506によって結膜2320を通して放射され、反対のアーム2508によって集められる。結膜は、たった一滴の局所麻酔剤を用いることにより切開できる身体中のただ一つの表面的なエリアである。それほど望ましくないが、赤外線用の反射器は結膜の下に差し込むことができる。
【０８５２】
図95(A)の中で示されるようなさらなる代替の実施例は、目とまぶたの横断面の中で示される、まぶた2410の端部をつかむために用いられるピンセット2510構成を含む。図95(A)のピンセット2510は、図95(B)の拡大図の中で示され、まぶたの皮膚2518に付着するまぶた2410の反対の外表面に位置された検出器2516及び結膜/血しょう接触面2310に放射するために、赤い眼瞼結膜2512に付着する発光ダイオードあるいは光ファイバーの例の様な、光源2514を含む。検出器2516は、まぶた2410を通して向けられた、生じる伝送された放射線を集める。
【０８５３】
まぶた2410は測定のための理想的な代替である。それは、前述のまぶた2410がほとんど血管が張りめぐらされ、1つの表面2512が血しょう2330存在をもち透明であり、その一方で反対の表面2518が、独自の型の皮膚で構成されているからである。記述されたように誤差の重要な原因でありえる皮膚と放射線の相互作用があるが、まぶたの皮膚は、その特徴のために測定に独自に適している。
【０８５４】
下眼瞼2410を覆う皮膚2518は全身で最も薄い皮膚である。さらに、まぶた2410の皮膚2518は、脂肪層がない身体中のただ一つの皮膚エリアである。脂肪が、グルコース吸光度スペクトルの重要な部分上の著しい放射線量を吸収するので、重要な物質2350がグルコースである場合、信号の著しい減少がある。脂肪層の存在によるこの干渉は、まぶた2410の皮膚2518に生じない。
【０８５５】
これは、下眼瞼の皮膚をはさむことにより容易に観察することができる。その後、非常に薄い皮膚だけがつかまれると容易に感じられる。身体の他の部分を同じようにつまむことは、はるかに厚い量の皮膚がつままれることを示すであろう。それらの特徴は、身体の残りの中の皮膚に反して、よい信号対雑音比の獲得を可能にする。しかしながら、本発明の好ましい行程は、誤差と可変性の原因として皮膚の完全な除去を含む。
【０８５６】
この代替実施例2510の機器は、ちょうどまつ毛2522の上、まぶた2410の端に装置の位置決め及び仕事のためのマニュアル、スプリング、自動調整システムを含むことができる。機器はさらに、まぶた2410の個々の特徴による、線源2514と検出器2516の間の固定の予め定義した空間を含むことができる。まぶたをつかむ1つの手段は記述されたが、まぶた2410の端部をつかむ様々なマニュアルあるいは自動の組立て部品を用いることができることが理解される。この実施例では、分析的な校正の代わりに臨床の校正を用いることができる。また、装置2510はかなり一定の皮膚及び前述のまぶたの皮膚2518の組織特徴により調整される。
【０８５７】
図96の中で示されるように、ピンセット・プローブ2520は眼球結膜及び血しょう接触面2310をつかんでいる。ピンセット・プローブ2520は、ラジオ波で、プローブ2520中のRFトランシーバー2526によって2524を収容する主体とつながれている。ピンセット・プローブ2520は光源2528、及び検出器2530、血しょう2330に存在する重要な物質2350存在と相互に作用した放射線を集めるための光ファイバー2534及び放射線を向けるための光ファイバー2532を含むことができる。信号2536は、2524を収容する主体中のRFトランシーバー2538にラジオ波で伝送される。主体2524はさらに、集めた生じる放射線のスペクトル分析を作り、重要な物質2350の濃度を測定するプロセッサ2542及びメモリ、及び表示装置2540を覆っている。従来の統計的な分析及び模型は、重要な物質2350の濃度の測定に用いることができるが、大多数の妨害する成分が、本発明の原理に従って除去されるので、前記の分析と模型が単純化され誤差の傾向が少なくなる。ピンセット・プローブ2520の先端は、測定される重要な物質2350を備えた結膜/血しょう接触面2310を受け取る役目をする。ピンセット・アームの位置は、測定の間に安定している状態である結膜/血しょう媒体2310に関して、適切な間隔を調節するために整えられる。
【０８５８】
図97A及び97Bの中で示されるようなさらなる実施例は、接触装置2562の主体から伸ばされた2つのアームを備えた、接触装置2562に埋め込まれていたピンセット状のシステム2560を含むことができる。光源2564及び光検出器2566は、前述の接触装置2562で覆われており、互いに全く反対に、好ましくは固定距離で位置される。この実施例では、接触装置2562の底部品は、まぶたのポケットの円蓋部2404に留まる。接触装置2562の底部の2つのアーム2564と2566の間に存在するくぼみは、血しょう/結膜接触面2310を捕らえる。
【０８５９】
この実施例では、ピンセット状のシステム2560の出力は、無ラジオ波で受信ユニット/プロセッサ2568に伝えることができる。プロセッサ2568は、重要な物質2350の濃度を測定するために必要とされる演算方式と機能を実行するようにプログラムされる。図97(C)は、受信器2572a及びプロセッサ及び表示装置(示されない)に接続された、ミクロのワイヤ2572によって接触装置2570が出力を伝える代替実施例を示す。トランシーバー2572aは、皮膚に付けられる粘着性のパッチを含むことができる。マイクロ・ワイヤ2572は容易に目を出て、粘着性のトランシーバー2572aとつなぐことができる。その後、信号は、さらなる処理及び表示装置のために別の受信器に伝送することができる。その代わりに、トランシーバー2572aは処理及び表示装置手段から成ることができる。耳のまわりで配列された増圧器かトランシーバーもまた、目の上で接触装置2750(配線された)あるいは2400(ラジオ波)から信号を受け取るために用いることができる。接触装置は、重要な物質の濃度の評価と同様に温度の測定にも用いることができる。
【０８６０】
図98(A)は、センサ2574の先端だけが結膜2320に入り込む、測定ICL 2580を示す。先端2574は、センサ先端2574と直接接触する重要な物質2350を備えた血しょう2330によって浸される。先端2574は電気化学センサ、光学センサ等を含むことができる。さらに、光ファイバーのoptodes、連続的にpH、二酸化炭素分圧、及び酸素分圧を監視するために先端2574で用いることができる。測定するICL 2580の主体2576は、まぶたのポケット2420に位置し、結膜2320に対して置かれる。信号2578は、ラジオ波で外部受信器2580に伝送することができる。この実施例は、電気化学の技術を用いる場合には重要な物質2350を備えた血しょう2330の流れを捕らえるための結膜と親密に付着する主体2576の必要がないので、測定する機能を達するコスト効率の良い方法を与える。
【０８６１】
主体2576は、結膜2320の表面と親密に相互に作用する必要のない安い生物学的適合の重合体で作ることができる。血しょうの流れが、先端2574の検出する手段へ直接生じる。センサの先端2574は、血管から流れる血しょう2330に親密に接近して接触しておかれる。図98(B)は、目、まぶた2410及びまつ毛2522の横断面図を示す。測定ICL 2580は、まぶたのポケット2420にある。センサの先端2574は結膜2320を入り込み、円蓋部エリア2404を重要な物質2350及び血しょう2330により浸される。
【０８６２】
図99(A)は、センサ2582が眼内レンズ2590に収容される代替実施例を示す。測定眼内レンズ2590は、通常光学的性質を備えた透明な主体2584を含む。測定する眼内レンズ2590は、白内障手術中に目の冒された本来のレンズの代わりとして、屈折障害の補正のために本来のレンズに加えて置かれる光学面等として用いられることができる。測定眼内レンズ2590は、目の内部に外科的に埋め込まれる。その後、この眼内レンズ2590は、様々な重要な物質2350を備えた房水2588によって浸される。
【０８６３】
この代替実施例は外科的処置を要求し、及び重要な物質2350が薄められているが、この実施例はセンサ2582を備えた房水2588の直接の接触を可能とする。センサ2582は電気化学センサ、光学センサ、化学センサ等を含むことができる。センサ2582は主体2584で覆うことができ、あらかじめ記述されるような重要な物質2350に対応する信号を得ることができる。
【０８６４】
その後、信号は、重要な物質の濃度の同定及び測定用の遠隔の受信器及びプロセッサ(示されない)に伝送される。機器は、アンテナとして用いられている眼内レンズ2590の触覚 2586及び前記主体2584で覆われていたセンサ2582を備えた光学的性質をもつ、あるいはその光学的性質のない主体2584を含むことができる。センサ2582も、触覚2586の1つに付けることができる。
【０８６５】
図99(B)は、カプセル状の袋に埋め込まれ配列された眼内レンズ2590を備えた目の横断面を示す。センサ2582を備えた主体2584は、支援機能を与える触覚 2586を備えた中心に位置する。目の流体2588に存在する重要な物質2350は、センサ2582の表面と相互に作用する。
【０８６６】
図99(C)は、修正済の主体2592及び触覚 2586を備えた代替実施例を示す。この修正された主体2592は、お互いに全く反対に配列された光収集2596及び光源2594周辺に収容する。重要な物質2350は、光源2594と収集2596の間で形成されたレンズ2600及びくぼみ2598を浸す流体2588の中にある。この実施例では、環境、生物学的源等からのエネルギーを用いて、電磁結合、光電池を含む能動的あるいは受動的な手段を用いて、センサ・システムに電源を入れることができる。
【０８６７】
代わりに、図99(D)の中で示されるように、intra-vitreal移植・プレート2610は用いられることができる。センサ2612は、光学の電気化学のセンサ等を含む。センサ2612は、毛様体2618と網膜2620の間のエリアである目のpars plana 2616エリアのまわりの切開を用いて、目の内部の硝子体腔2614に配列することができる。この実施例では、センサ2612は生物学的適合のプレート2610で覆われており、硝子体腔2614の目の内部に挿入される。プレート2610は強膜への一針で固められる。また、センサ2612は、目の硝子体液に接している。
【０８６８】
反射率及び伝達分光学の他に、本発明の方法及び機器は電磁スペクトルの他の領域を用いて、最適の検出を与える。別の好ましい実施例は、遠赤外の分光学を用いる目の流体及び血しょうにある物質の測定を含んでおり、詳細に以下に記述される。制限はされないが例えば、電磁スペクトルの中で他の領域を用いることができる2つの他の技術が簡潔に記述される: 電波インピーダンス及び蛍光の技術。
【０８６９】
ここでは、図100(A)に関して、温度及び遠赤外の検出ICL 2650は、目の表面にかみ合わせる接触装置の形状を持つハウジング2652、及び目からの赤外線を検出する赤外線センサ2654を含む。遠赤外の検出ICL 2650は、好ましくは目の中の組織を備えた密接で安定した接触を可能にするまぶたのポケット2420に配列される。
【０８７０】
図100(B)を参照して、赤外線センサ2654は、眼球又はまぶたの結膜2656に付着するように配列される。しかし好ましくは強膜に付着した眼球結膜である。その代わりに、センサ2654の表面は、血管を表面的に含み、まぶたと付着する前述の結膜と共に、赤い眼瞼結膜2656と付着して配列することができる。強膜2659と付着する血しょう2658によって放射される熱放射2660は、赤外線センサ2654に直接伝わる。熱放射2660は、結膜2656に吸収されていない前述の赤外線発光2660を備えた薄い結膜2656のみを通り抜ける。
【０８７１】
結膜の血管の中の血液/血しょう2658からの赤外の発光2660は、接触中の温度を検出する他の従来の手段あるいは赤外線センサを含むことができるセンサ2654によって集められる。温度センサ2654、好ましくは接触熱感知センサは、まぶたポケット2420によって与えられる、封じ込められた環境の中に位置する。それは、周囲温度の偶然の読み取り値によって生じる偽造の数値を除去する。センサ2654は、赤外線2660の強度を測定することができる。
【０８７２】
例えば、赤外線2660を電気信号に変換する熱電対列センサが用いられることができる。あるいはサーミスタ状の要素としての温度センサが用いられることができる。重要な物質と関連するフィルタと結び付けられたセンサ2654は、電気信号へ前記赤外線エネルギー2660変換する。その後、信号は、重要な物質の濃度を計算するプロセッサ(示されない)にラジオ波通信あるいは有線の伝達によって伝送される。
【０８７３】
図100(C)は、一つの好ましい本発明の遠赤外分光測定器の図式のブロック図を示す。機器は、目から自然に放射された熱赤外線2660に応答する、好ましくは熱電対列である前記検出部2664を備えた、フィルタ2662及び検出部2664を持つ、熱赤外検出器2654を含む。熱放射に反応する様々な赤外線センサは、例えばサーミスタに基づいた赤外線センサを含む光電子工学のセンサ、温度感知抵抗器、圧電気のセンサ等、好ましくは薄い膜センサのように、熱電対列に加えてセンサ2664として用いられることができる。検出器2654は結膜2656に面し、検出器2654の表面がハウジング2652物質によって覆われる場合、前記物質は好ましくは赤外線の光を通す。
【０８７４】
結膜の血液/血しょう2658により放射された遠赤外線の放射線2660(身体からの熱放射に対応するスペクトル内の; 4,000〜14,000nm)は、スペクトルの吸収のそのバンドによって重要な物質2350により部分的に吸収される。そしてそれは、前述の重要な物質2350の濃度と一次式で表される。例えばまぶたのポケット2420(図102A)中の熱により封じ込められ、熱安定した環境では、摂氏38度で、9,400nmのバンドで目によって熱としてスペクトルの放射線2660は放射される。そして、グルコースの濃度の量により、一次式で表されるようにグルコースによって吸収される。結膜/血しょう2658からの生じる放射線は、重要な物質2350による吸収された放射線を引いた熱放射2660である。
【０８７５】
この生じる放射線は、前述の生じる放射線のスペクトル特性及び強度に対応する電気信号を生成する赤外検出器2654に入る。生じる放射線は、その後変換器2666によってディジタル情報に変換される。信号2671は、その後プロセッサ2672に接続された、遠隔に配列された受信器2670にRFトランシーバー2668によって伝送される。
【０８７６】
プロセッサ2672は、その後重要な物質バンドの外の参照強度吸収に関して吸収された熱エネルギーの量による重要な物質2350の濃度を計算する。出力は、表示装置2674上で値を報告し、オーディオ・送信器2676を活性化し、薬剤の放出のための分配手段2678を制御するために適応させることができる。
【０８７７】
様々なフィルタは重要な物質への相関のあるスペクトル領域を含むように用いることができる。機器は、さらに、光放射線及び統合した遠赤外・近赤外のシステムを生成する収集手段(示されない)と同様に加熱誘導要素及び冷却要素を含むことができる。接触装置の正面の表面は、重要なスペクトル領域のエネルギー伝達を拡大するためにコーティングを持つことができる。
【０８７８】
図100(D)を参照して、温度及び遠赤外の検出ICL 2651は、目の表面に携わる接触装置の形状を持っているハウジング2653、及び重要な物質に対応する遠赤外の放射線を検出するために選択されている2重の赤外検出器配列2654、及び参照として用いられ、重要な物質に対応する波長の外側の放射線を検出するセンサ2655を含む。フィルタは、重要な物質の濃度を計算するための参照波長及び重要な波長を選択するために用いられる。遠赤外の検出ICL 2651は、目の表面で見つけられるような熱源及び組織を備えた密接で安定した接触を可能とするまぶたのポケット2420に好ましくは配列される。
【０８７９】
熱電対列検出器に結合された選択的なフィルタを覆うゲルマニウムを備えた接触装置は、目からの熱放射として放射された結膜の血しょうグルコースを非侵襲性に測定するために構築され、用いられた。好ましい実施例は、重要な物質に高い相関のある波長に対応する波長を通すために選択的なフィルタを覆ったゲルマニウムに結合した熱電対列を含む配列から成った。
【０８８０】
グルコースのこの模範になる測定については、9,400nm(グルコース・バンド)に中心を持った波長が用いられた。グルコース分子の中にあるそのピラン環の中に炭素−酸素−炭素結合により9,400nmのあたりにグルコースの顕著な吸収ピークがあり。接触装置フィルタ・システムは、グルコース・バンドの外の熱エネルギー吸収を同時に測定する間にポイントを測定する参照として用いられるグルコース・バンドの通過を可能とした。血しょうグルコースによるグルコース・バンドにおける熱エネルギー吸収は、結膜の表面で測定され予想された放射線を比較することにより分光器で測定される。
【０８８１】
予想された熱エネルギー放射の量を、プランクの分布関数により計算することができる。血しょうグルコースバンドにおける熱エネルギーの吸収は、グルコースの濃度と一次式で表される。また、熱エネルギー吸収の百分率は算術上血しょうグルコース濃度に変換される。好ましい1つの実施例は、同じ接触装置に2重の検出器配列を含む。1つの検出器は、参考のためのフィルタを持つ。また、他方は、重要な物質のための狭周波数帯パス・フィルタを持つ。2つの波長の比は重要な物質の濃度を測定するために用いられる。
【０８８２】
結膜/血しょう接触面を用いる発明のシステム及び方法は、非侵襲性の分析のために身体による熱放射を用いる技術を備えた重大問題をすべて解決する。重大案件のうちの1つは、皮膚、粘膜のエリア、鼓膜及び身体中の他の表面的なエリアに生じるように、人間の熱放射の信号のサイズが非常に小さいという事実と関係がある。あらかじめ言及された他の障害及び妨害成分に加えて、この有用な信号を得ることができない。その好ましい実施例を用いる本発明は、組織から検出器への能動的な熱移動を備え、中心温度、検出器への接触センサの広いエリア、妨害成分なしの測定に関連した熱源（血液と血しょう）に検出器の直接の接触を提供する接触装置を備えたまぶたポケットでのような熱を封じ込め安定した環境を組み合わせる身体中の独自の場所を与えることにより、強度の信号及び相関を達する。
【０８８３】
さらに、記述されるような結膜/血しょう接触面の特徴及び得られた強度の信号により、他の斬新な技術に容易に達することができる。それらのうちの1つは、別の好ましい実施例として校正線の使用を含む。侵襲性の手段により、血しょうグルコースの濃度を得ることができ、実験室装置で分析される。侵襲性に得られた臨床の診療(40〜400mg/dl)において通常に重要なグルコースレベルの範囲は、本発明のまぶたのポケットの中で接触装置を用いて得られた放射線強度に関連づけられる参照データベースを生成する。プランクの機能は温度を強度に変換するために用いることができる。この侵襲性の参照は、個々の臨床的に有用なレベルの温度(例えば摂氏35〜41度)のために役に立つ。例えば、摂氏37度で、侵襲性に測定されたグルコースの濃度(例えば、100mg/dlはグルコース・レベルであった)は、接触装置によって9,400nmで検出されたスペクトル強度値に相互に関連した。重要な物質の濃度は、その後予め定義した校正線を用いて、予測値を獲得した(未知)値と関連させることにより測定される。
【０８８４】
その代わりに、温度センサは接触装置に含まれることができ、異なるレベルの基準温度を要求する校正計算表を回避して、温度のレベルによって修正率をこのように与えることができる。処理は、重要な物質の濃度を測定するために温度の実時間値を自動的に適用する。しかし、別の代替実施例では、濃度を計算する場合にその値を適用する処理で使用者が温度値を手動で入力するのを可能にする入力手段が与えられることができる。
【０８８５】
その代わりに、発熱体は接触装置に組み入れられる。温度の増加は、自然な熱放射を用いて達せられた測定と関連する参照測定を生成する。さらに、帯域通過フィルタは、参照として用いられる11000nmのような一つの特別の波長を選択するために用いられることができ、狭帯域干渉フィルタを備えた2重の検出器システムを生成する重要な物質の波長と比較されることができる。放射線の狭い範囲を通す1つの検出器/フィルタは9400nmに中心をもち、そして放射線を通す二つ目の検出器/フィルタは11000nmに中心をもつ。選択的なフィルタは、9,000から11,000nmまでのグルコースの場合には重要なスペクトル領域と関係する放射線の通過を調節するために用いられる。エタノール・レベルの検出のために、スペクトルの3,200〜3,400のnm領域が選択される。その代わりに、結膜の表面の加熱及び冷却が用いられることができる。また、熱勾配は重要な物質の濃度を測定するために用いられた。
【０８８６】
別の好ましい実施例は、熱放射を用いて、重要な物質の濃度を測定するのに生体内のランバート・ビアの法則の使用を含む。他の身体各部で、眼瞼のポケット及び表面を例外として、重要な物質の濃度の測定のためのビアの法則の直接の生体内の使用を防ぐ、様々な自然現象及び構造の特徴が生じる:
1.光路長を測定することができない。標準の分光器の校正及び生体外の測定では、光路長は、例えばセルの中に含まれていたように、評価されている試料中の光によって横断された長さを含む。身体のどんな部分でも、熱放射は、身体の中深く熱の出所から表面に達するまでの未知の経路を進む。
【０８８７】
2.自己吸収。これは、組織の深層が表面で放射する前に赤外線エネルギーの波長を選択的に吸収する現象に関係がある。自己吸収された赤外線エネルギーの量及び型は未知である。表面で、好ましい発光は、分析されている物質の軽微なスペクトル特性を引き出す他の層による自己吸収により弱い。身体による自己吸収は、このように自然に測定のための有用な熱放射が表面に届けられるのを防ぐ。
【０８８８】
3.熱勾配。身体の内部のより深い層は表面的な層より暖かい。熱勾配が生成されるので、経路長さは増加する。上記の2つに加えてのこの3番目の要因は、さらに邪魔しない自然な体温が物質濃度の測定に用いられるのを妨げる。さらに、皮膚及び他の固形の器官の様々な層を通り、過度で非常に可変な光子の散乱がある。この散乱は、ランバート・ビアの法則を無効にする。それは、他の熱損失及び光路長の未知の伸長に関連した測定において、放射線が減じられ測定できないからである。
【０８８９】
記述されたように結膜/血しょう接触面の特徴は、ランバート・ビアの法則に適合する。結膜は、グルコースのような測定される物質を含む透明な溶液(血しょうは、透明で多重散乱を防ぐ)を覆う透明な表面である。結膜/血しょう接触面の独自の形状により、この好ましい実施例の方法及び機器は、光路長である、ランバート・ビアの法則の直接の使用を可能にする生体内の基本変数を与える。結膜/血しょう接触面厚さ(d)が目の中で位置ごとに安定しているので、実施例は生体内の「セル」の相当物を与える。乱されない眼球結膜/血しょう接触面の下部三番目の中央は100μmを測定する。寸法(d)は各エリア毎に類似しているが、下部の数ミリメートル及び結膜/血しょう接触面の上部三番目において20マイクロメータに達する、エリアからエリアへ非常に変わることができる。
【０８９０】
セルの1つの表面は結膜表面である。また、別の表面は間に透明な血しょうを備えた強膜である。強膜は、熱放射の出所としてセルのこの表面を作る組織絶縁特徴を持つ。強膜は、血液と血しょうから由来する熱源を持つ結膜/血しょう組織に関連する白さと冷たさ、完全な無血管の組織であるので、それを遂行する。グルコースが光を吸収する効率は減衰係数(E)と呼ばれる。一モル溶液により1cm以上の光路長を生成した吸収量として、Eが測定される。その後、吸収された放射線あるいは溶かされた物質(例えばグルコース)による吸光度(A=logI₀/I)は、特別に用いられた波長のための重要な物質のモル吸光係数(E)かける濃度(c)かける光路長(d)に等しい。方程式は次のように書くことができる:
A= log(I₀/I)=E・c・d (1)
そして、未知の濃度(c)を測定するために書き直された。
【０８９１】
c=A/E・d(2)
投射の放射線の本来の強度としてI₀を測定することができる場合、Iは、選択された波長によって重要な物質に対応する試料を通して伝送された強度であり、光検出器で検出することができる。
【０８９２】
上記の他の2つの干渉の問題、自己吸収及び熱勾配もまた除かれ、臨床の適用に必要とされた正確さ及び精密さを与える。組織による自己吸収はない。放射線(熱)は局所的な血液/血しょう流れによって生成される。また、横断されたただ一つの組織は放射線を吸収しない結膜のライニングである。線源(目表面の熱)から検出器までの経路の間に置かれる他の組織はない。さらに、深いあるいは表面的な層は間に置かれていない。また、熱源(血液/血しょう)が検出器に直接付着しているので、熱勾配は軽微である。
【０８９３】
フィルタは波長(熱放射)を希望の範囲に制限することができる。異なる波長選択性を備えたマルチプルフィルタを、様々な重要な物質の同時の測定に用いることができることが理解される。例えば、重要な物質がグルコースである場合、選択的なフィルタは、9,400nmのバンドの通過を許可する。投射熱エネルギーが横断する検出器、例えば熱電対列検出器は、検定標準によるグルコース濃度に比例する。その代わりに、フィルタは、あらかじめ記述されるような重要な物質の濃度を計算する参照波長及び重要な波長を選択するために用いることができる。しかし、その代わりに、重要な物質への水の濃度の比は、水の濃度が既知(11000nmで水バンドを備えた55.6モル溶液を形成する、水の分子量は18である)であるので、濃度を測定するために用いることができる。
【０８９４】
上に開示された同じ原理は、持続波組織酸素濃度計、ヘマトクリット及び他の血液構成成分の評価と同様に近赤外の伝達測定に用いることができる。重要な物質はグルコースのように体内で合成されることができるか、あるいは感光性にする薬剤を含む薬剤のように外部発生になることができる。
【０８９５】
感光性にする医薬品は光力学的な治療(PDT)の中で用いられる薬剤のクラスである。PDTは、外因的に投与された感光性にする薬剤の光活性化に頼る。様々な癌及び加齢黄斑変性症はこの方法の中で治療することができる。それらの薬剤は患者の血液の循環に注入され、標的器官に達した後に光によって活性化される。感光性にする薬剤の注入及び感光間の時間ポイントは重大である。しかしながら、以前に、患者の中の薬剤の濃度をリアルタイム測定することによって時間を確定する行程はなかった。
【０８９６】
例えば、目の中の黄斑変性の治療では、注射の時間から光を適用するまでの自由裁量の15分の時間はベルテポルフィン（verteporfin）を用いて、すべての患者のために選ばれる。この時間は、標的組織で薬剤が最適の濃度を達する試みに関し、15分後に目に患者がみな同じ薬物量を持つだろうと考える。しかしながら、薬剤の薬力学及び薬物速度論における物質の変化が、血しょう中の薬剤の濃度を実際に測定せずに、注射から光活性化までに達せられる時間が最適となるのを妨ぐことが、患者によって起こりうる。光活性化があまりにも早すぎても、それが組織を破損する場合がある。そしてもし遅すぎても、治療効果を持たない。
【０８９７】
薬剤の濃度を知ることによって、光活性化のための最適の時間が、薬剤の濃度に一致して送られたエネルギー量の調節に加えて、達せられることができる。目の場合には、網膜中の薬剤の正確な濃度は、結膜の中で薬剤の濃度を測定することにより達することができる。さらに、目の中に存在する血しょう中の薬剤濃度の測定は、正確に他の身体部分中の薬剤の濃度を反映する。
【０８９８】
薬剤の濃度は様々な行程で測定することができる。薬剤ベルテポルフィン（verteporfin）を用いる目の場合には、光活性化が689nmの波長を用いて達せられる。同じ波長(689nm)を与える光源を用いられることができるかもしれないが、組織の光活性化及び損傷の危険性がある。好ましくは、結膜の血しょうの中にある薬剤と相互に作用する放射線を届けるためにより短い波長の赤外発光ダイオード(例えばAlInGaP発光ダイオード)を用いることができる。
【０８９９】
反射された放射線の強度は、結膜の血しょうの中にある薬剤からピーク吸収放射線を受け取るために調整された光検出器によって測定される。薬剤の濃度の測定は、記述された、あるいは予め定義した校正線に対する測定値を比較するようなランバート・ビアの法則を直接適用することにより行うことができる。その校正は、得られた信号と測定された物理量間の関係から成る。
【０９００】
他の模範になる医薬品は、664nmで光活性化されるプルリチン（purlytin：エチルエチオププリンスズ (tin ehtyl etiopupurin))を含む。達せられた濃度の測定はベルテポルフィン（verteporfin）のために記述されたような同様の方法で得ることができる。
【０９０１】
しかし、もうひとつの模範になる医薬品はテクサフィリン（texaphyrin）ルテチウムを含む。この場合、光活性化は732nmの波長を用いて達せられる。この場合、発光ダイオードのような接触装置中の光源は、690nmの波長で結膜を照らす。690nmで光を当てられた時、テクサフィリンルテチウムは750nmで蛍光を発する。結膜を目的とした外部的に位置された検出器を備えた非接触手段により、あるいは組織を備えた直接の接触を持っている検出器を用いて、行われることができる反射された放射線の強度を検出するために、750nmに適する検出器が、組込まれる。
【０９０２】
温度の一回あるいは連続的な測定のために用いられる機器は、重要な物質の濃度の測定のためではないが、重要な物質の濃度の測定のための実施例より簡単な配列を含むことができる。図101(A)の中で示されるように温度測定のための模範となる実施例に従って、目によって放射された熱エネルギー2682は、感知した熱エネルギー2682を表わす信号を生成する小型のサーミスタのような温度センサ2680によって感知される。その後、信号は遠隔に配列された受信器2687にRF送信器2685によって伝送される。その後、信号はA/Dコンバーター2684によってディジタル情報に変換され、温度の測定のために標準処理を用いて、プロセッサ2686によって処理される。その後、温度レベルは、表示装置2688で摂氏度、華氏あるいはケルビンで表示することができる。
【０９０３】
プロセッサ2686は、さらに温度急騰中に伝染因子の検出用のICLシステム2690の活性化をコントロールすることができる。微細流体工学のシステムによってのように、伝染因子が識別される場合、プロセッサ2686は識別された伝染因子による抗生物質の放出をコントロール、あるいは癌マーカーが識別された場合化学療法を制御することができる。目(眼球の内部、あるいは結膜の下)に埋め込まれた、薬剤を分配する装置は、受け取られた信号によって薬剤を届けるために用いることができる。
【０９０４】
目の涙くぼみエリア及び内部の眼角のエリアは、非侵襲性の物質の測定及び中心温度の測定にとって重要である。くぼみ及び内部の眼角のエリアは、環境に露出され(まぶたのポケットの中でではない)、中心温度を反映する身体の最も熱い部分である。温度センサは、まぶたのポケットの中に置かれたままになっているエレクトロニクス及びRF送信器を備えた、内部の眼角のエリア及び涙くぼみに対して配列することができる。
【０９０５】
図101(B)は、温度測定接触装置2681を備えた目の横断面図を示す。接触装置温度計は、例えば熱電対のような受動的な温度センサのような、2つの小型の温度センサ2683、2689を含む。センサ2689は、周囲で測定する角膜温度に向かう角膜に付着している。センサ2683はまぶたのポケットの内部にあり、中心温度を測定している。両方のセンサ2683、2689からの信号は外部受信器2687に伝送される。
【０９０６】
この実施例は、温度の測定に用いることができる。また、差は、かつては温度を増大する癌のような病気の存在を評価した。2つの温度センサが示されるが、開示された接触装置のどんな部分でも覆われたマルチプル温度センサと同様に角膜上の1つの温度センサだけを用いることができることが理解される。
【０９０７】
様々な温度感知要素は、サーミスタ、NTCサーミスタ、熱電対あるいはRTD(耐性感温体)を含む温度センサとして用いることができる。半導体から作り上げられた温度感知抵抗器を含むいかなる温度変換器又は白金線から成る温度感知要素もまた、適当である。時間にわたり値を変更することができ、温度の連続的な測定を与えることができる他の検出する手段は、次のものを含む: 半導体、表面温度を測定する熱電気のシステム、電気抵抗が温度に従って変わる温度感知抵抗器等。それらの温度センサ及び耐性温度装置は、目が閉じるかまばたきすることにより活性化することができる。
【０９０８】
その代わりに、温度によって蛍光を発する光ファイバーに結合された安い固まり黒体が用いられることができる。光の量は温度に比例する。代替実施例は、液晶MYLARシートを含む可逆的な温度指示計を含む。外部色検出器は、温度に相当する色の変化を読む。
【０９０９】
図102(A)は、身体の中心温度の測定を与えることに加えて熱として自然な目の発光を用いて、重要な物質の非侵襲性の測定を与えるまぶたのポケット2420中の遠赤外検出インテリジェントコンタクトレンズ2650を示す。センサ2654は、結膜2656及び重要な物質2350に接して、前述の結膜/血しょう2658から熱エネルギー(熱)を取り出し、温度検出機能を最大限にする。結膜2656の表面の血液/血しょう流れである熱源が、センサ2654の直接付着しているので、干渉はない。まぶた端部2693は眼球2692の表面にしっかり反対に位置するため、まぶたのポケット2420は空隙として機能する。まぶたのポケット2420は封じ込められ均質な熱の環境を与える。結膜/血しょう2658から、前記センサ2654と直接接触する局所的な血液/血しょう流れによって引き起こされたセンサ2654までの能動的伝熱がある。反対の表面(強膜2659)は、絶縁する要素として役立つ。まぶたのポケット2420で自然に生じるにつれて、増加する表面−対−表面接触(結膜表面−対−センサ表面接触）は、結膜2656から温度センサ2654に移動する熱エネルギー2660の比率を増加させる。
【０９１０】
図102(B)は、身体の中心温度の測定を与えることに加えて、熱として自然な目の発光を用いて重要な物質の非侵襲性の測定を与える、まぶたのポケット2420の中の遠赤外検出インテリジェントコンタクトレンズ2651を示す。赤い眼瞼結膜2657を備えたセンサ2654及び重要な物質は、温度検出機能を最大限にするために前述の結膜2657及び血管2661からのエネルギーを引き出す。結膜2657の表面の血液/血しょうの流れである熱源は、センサ2654に直接付着している。まぶた端部2693が眼球2692の表面としっかり反対に位置するので空隙としてまぶたのポケット2420が機能する。
【０９１１】
まぶたのポケット2420は、表面に存在する毛細管レベル2661を備えた封じ込められ均質な熱の環境を与える。血管2661から、前記センサ2654と直接付着している局所的な血液/血しょう流れによって引き起こされたセンサ2654までの能動的伝熱がある。まぶたのポケット2420で自然に生じるにつれて増加する表面−対−表面接触(結膜表面−対−センサ表面接触)は、結膜2657から温度センサ2654に移動する熱エネルギー2660の割合を増加させる。
【０９１２】
図102(C)は、角膜2694、上下まぶた2410、2411、房水2558を備えた目2696の前部及び目の前室2696における重要な物質2350を備えた目の横断面図で図示する代替実施例を示す。図102の(C)は、さらに、角膜2694の表面上に位置する熱センサ2654及び重要な物質2350及び角膜2694を通り抜ける熱放射2660を備えた閉じた目を示す。まぶたが閉じられている場合(まばたき間、あるいは睡眠間に)、目の熱環境により身体の中心温度はまったく内部に一致する。この代替実施例は、睡眠の間に、温度の測定あるいは重要な物質2350に好ましくは用いられることができる。
【０９１３】
電波インピーダンス技術もまた、発明の原理により用いられ、増強することができる。参照波と比較して、波の振幅及び位相の差にインピーダンスは比例する。電波は、分子旋光度の励起を促進する。図103を参照して、重要な物質2350は、振幅を減じて、かつ生じる波2702を生成する波の位相を変えるために電波2700と相互に作用する。生じるインピーダンス2702は、換算係数を用いて計算することができる重要な物質2350の濃度に比例する。
【０９１４】
図103は、重要な物質(例えばグルコースのような非イオンの溶質)を示す。それは、結膜/血しょう接触面2310を透過する電波2700と相互に作用する。妨害要素がほとんどなく、血しょうの中のグルコースが、バックグラウンドと比較して比較的高濃度であるので、濃度は正確で精密に得られることができる。
【０９１５】
測定されるべき検体をもつ血しょうが表面に存在するので、蛍光を生じる光が用いられることができる。様々な蛍光の技術も、物質あるいは細胞の成分を識別するあるいは定量するために用いられることができる。細菌感染、アルツハイマーのような成人病、多発性硬化症等を含む様々な障害は、例えば、変質した成分(示されない)と相互作用によって生成された放射光線あるいは蛍光により識別されることができる。蛍光を生じる放射線は、目と結膜の表面で光学上特徴づけることができる癌細胞の存在を含む試料の生化学的組織形態学的な特徴に依存する。
【０９１６】
図104(A)は、結膜/血しょう接触面2310に存在する重要な物質2350に向けられた放射線の放出、及び収集のための光ファイバー束を含む、有線のハンドル2730を備えた反射率測定のためのプローブ配列を示す。プローブは、さらに、外部受信器にラジオ波で伝送されている信号を備えた装置のようなペンとして機能することができる。
【０９１７】
図104(B)は、結膜/血しょう接触面2310からの熱放射の非接触の赤外検出を用いて、別の好ましい実施例の図式の実例を示す。ペンライト2731計測装置は、重要な物質2350に対応する範囲の外側の参照フィルタとして機能するフィルタ2732、及び重要な物質2350と高い相関のあるフィルタ2733を通り抜ける放射線2660を受け取る。ペン2731は、データを計算し表示するために必要とされるエレクトロニクス及び処理(示されない)を含む。表示装置2737は、重要な物質の濃度、例えばグルコース値を示し、また表示装置2735は温度値を示す。図104(B 1-B3)は、測定が行われた、結膜2739中で、内部の眼角部のエリア及び涙くぼみ2741で、及び角膜2742といった目の中の異なる位置を説明的に示す。
【０９１８】
図104(C)は、好ましくは赤外検出器がメガネのフレーム中に取り付ける発明の連続的な測定システムのブロック図である。ヘッド・バンド等も用いることができる。目が開いている場合、赤外線センサの視野はさらされた結膜のエリアに向けられる。赤外線センサの連続的な信号は、次の処理及び表示装置用の外部受信器に信号を伝送するRF送信器に送られる。
【０９１９】
図104(D)は、放射線が目の表面から放射されているエリアと一線にある、望遠鏡あるいは照明装置と結び付けられた、測定ペン2731を示す。これは精密な目的を可能にし、調和のために測定されているエリアを示す。
【０９２０】
図104(E)はペン2731のプローブについての図式の図である。先端は、プローブの先端の内部のくぼみにあるセンサ配列を備えた結膜2320に対して置く。センサ配列は、重要な物質のためのフィルタ2662a及び参照として用いられる2662b及び赤外検出器の2664を含む。
【０９２１】
図104(F-G)は、結膜に関してのペン2731のプローブの様々な位置のための横断面図を示す。図104(F)は、結膜2320に載せて、ディスポーザブルカバー2665で覆われたプローブを示す。一方図104(G)は、熱放射2660を結膜2320から離れて受け取るプローブを示す。
【０９２２】
図104(H-J)は、波長に関して重要な物質の選択のためのある配列をより詳細に示す。図104(I)は、参照として用いられるフィルタ2662b及び重要な物質に対応するフィルタ2662aを示す。図104(J)は補足温度センサ2667で図104(I)でのような同様の配列を示す。図104(H)は、体温で結膜2320から熱放射2660を受け取る赤外線センサ2662eから成る選別配列を備えた好ましい実施例を示す。赤外線センサ2662eは、2つの接合点、冷接点2662d及び熱接点2662cを持つ。前述の冷接点2662dに達する熱の量を減らすために、冷接点は膜(示されない)で覆われている。さらに、冷接点2662dは人為的に冷却され、低温で結膜2320からこのように放射線を受け取る。拡大した生成された温度こう配は、重要な物質の濃度の測定を促進する検出器2662eの電圧信号を拡大する。その代わりに、冷接点2662dは熱接点2662c(示されない)を囲んで、取り付けられる。また、開口は冷接点2662dを回避する一方で熱接点2662cに熱を向けるために生成される。赤外線センサの温度こう配を拡大する上記の配列は、センサ2662eが高い信号を維持するのを助ける。それは、狭周波数帯パスフィルタが赤外検出器の前に配列される場合、信号は減少するからである。回転可能なフィルタ2673で見られたように狭周波数帯パスフィルタは、好ましくは熱接点の前の配列され、重要な物質に対応する波長で集中させられる。信号も、検出器中の接合点の数の拡大及び耐性の拡大により拡大することができる。サーミスタは、正確に結膜の温度を測定するために冷接点で温度を測定するために組込むことができる。ペン2731のプローブ・ヘッド2731aは、図86に記述されたものに類似している、センサ2662c及びセンサ2662dの間に位置する壁(示されない)を含むことができる。
【０９２３】
様々な手段は、熱電対列の熱冷接点の間の温度こう配を拡大し、かつ冷接点を低温にさせる電源を用いることを含む信号の拡大に用いることができる。熱電気の手段を用いることの他に、冷たい結晶あるいは冷たい身体を備えた接触冷却は、センサの温度を低下させるために用いられることができる。接触装置2400を用いる場合、結膜が非常に薄く、小さな熱の固まりであるので、冷接点の冷却が非常に効率的な方法で結膜を冷やす。ペン2731を用いる場合、赤外線センサの冷却は前述の結膜の表面の冷却を備えたセンサの表面から結膜の表面へ運ばれる。
【０９２４】
ランバート・ビアの法則の直接の適用及び精密な校正線の確定に伴い、記述されるような結膜/血しょう接触面の特徴により、参照フィルタが除去される。この簡単でコスト効率の良い配列は、結膜/血しょう接触面のような場所のみに可能である。受け取られた放射線の強度は予め定義した校正線に対して評価され、検出された温度によって修正される。
【０９２５】
血しょう結膜接触面の特徴は、記述されてきたように、重要な物質の濃度を測定するために用いられる様々なハードウェア配列及び技術を可能にする。好ましい1つの実施例は、図104(K-1)の中で横断面図として示される。ペン2731のプローブヘッドの配列は、重要な物質に対応する適切なフィルタの選別による様々な物質の測定のための回転可能なフィルタ2763を含む。図104(K-2)は、3つの狭い帯域通過フィルタを含む回転可能なフィルタ2673についての平面図を示す。回転可能なフィルタ2763は、3つの異なる物質の波長に対応する、フィルタ2663、2669、2671を含む。
【０９２６】
例えばフィルタ2663はグルコースの測定のために9400nmに中心を持ち、フィルタ2669はコレステロールの測定のために8300nmに中心を持つ。またフィルタ2671はエタノールの測定のために9900nmに中心を持つ。フィルタ2667は10.5mと11mの間に中心を持ち、参照フィルタとして用いられる。用いられているフィルタは、検出器2664と付着している。用いられていないフィルタ、例えば2663は、赤外線に浸透しないプローブの固体の部分2773に支えられている。1つの参照フィルタだけが示されているが、測定される物質によって異なる参照フィルタを備えた同様の回転可能なシステムを用いることができることが理解される。赤外検出器2664は熱電対列検出器のような受動的な検出器から成ることができる。検出器2664によって生成された電気信号は、重要な物質の濃度の測定のためにプロセッサ(示されない)に与えられる。ポリエチレン・レンズあるいはフッ化カルシウムレンズを含む技術の中で知られている様々な焦点をを合わせるレンズ及び照準を正す手段は、赤外検出器2664へよりよい集束放射線に用いることができる。
【０９２７】
ランバート・ビアの法則の適用によって、参照と測定値の比は温度値と無関係の重要な物質の濃度を計算するために用いられる。重要な物質の濃度を測定する好ましい1つの方法は、目(目の隅)の中央の眼角部のエリアから来る放射線を捕らえるために検出器の視野に導くことである。それは人体の表面の最も熱い場所である。まぶたが引き上げられた後、赤外検出器の視野もまぶたのポケットライニングに向けることができる。
【０９２８】
図104(L)は、目の眼角部のエリア(目の内部の隅)及び涙輸送管に温度検出器2677が支えられ、接触装置体2679がまぶたのポケットに置かれている、他の好ましい温度測定システム2675を示す。図104(M)は、目と温度こう配からの遠赤外線熱放射を用いる、物質濃度の測定のための代替実施例を示す。接触装置2703は赤外線センサ2704を含む。赤外線センサ2704は、まぶたのポケット上に周囲温度にさらされた上半分2704aを持つ。そして下半分2704bは中心温度を測定するまぶたのポケットの内部にとどまる。その代わりに、1つのセンサは皮膚に対して置かれ、別の一つはまぶたのポケットにある。
【０９２９】
図104(N)は、上下まぶたのポケット両方を含む環状配列あるいはバンドを用いる温度あるいは重要な物資留の測定のための装置2705を示す。
【０９３０】
図104(O)は、固定距離でアーム2707に接続されたペン2706を示す。プローブ2706あるいはペンの先端は、半径およそ11.5mmを備えた強膜の曲率に適する角度のある先端を持つ。ペン2706の視野は、センサへの目表面の距離に従う。アーム2707は、下まぶたを押し下げて、かつ測定される結膜のエリアを露出するために用いることができる。これは結膜を露出することを容易にし、同じ位置及び同じ距離の測定を与える。フレネルレンズは、より長い距離で温度を測定するために付け加えることができる。関節を成すアームか弾力性シャフトも重要なエリアに達することを容易にするために用いることができる。
【０９３１】
結膜/血しょう接触面を用いて、重要な物質の濃度を測定する他の代替手段は、参照として用いられるペン2731に組み入れられて測定される物質の既知量を備えた事実上の比較セルを用いることを含む。さらに、グルコースを処理するために酵素の反応を刺激することが用いられる。グルコースの処理が発熱反応を引き起こす場合があるので、生成された熱の量はグルコースの量と関連させることができる。
【０９３２】
図104(P)は、非接触の赤外のシステム2693を備えた左右の目の温度の同時測定を示す。アーム2695は、表示装置2701上に表示される右の目のために温度を測定するセンサを運ぶ。アーム2697は、表示装置2669上に表示される左目のために温度を測定するセンサを運ぶ。温度の差(左目は101₀F。そして右目は97₀F)は、病気を示すことができる。非対称の目の温度もまた、頚動脈の疾病及び神経系異常に対応できる。温度は例として用いられたが、装置もまた、化学物質の濃度の非対称の検出のために用いられることができる。
【０９３３】
図104(Q1-Q4)は、目及び結膜/血しょう接触面からの熱放射の評価及び測定のための一連の写真を示す。画像は、目によって放射された遠赤外のエネルギーを測定し、画像を表示するコンピューター化された高解像度赤外の画像システムを用いて得られた。写真では、熱エネルギーの量は最も高いものから中間及び最も低いものまで示される。黒と白の画像では、白いディジタル・ポイントは最も高い熱エネルギーのエリアに相当し、黒は最も冷たい部分及び灰色は中間を示す。人体で最も高い温度の表面上のポイントが内部の眼角部のエリアに位置する。このエリアは露出された結膜に相当し、まぶたのポケット中の熱エネルギーを反映する。これは、まぶたのポケット中の裏面と連続している鼻の近くで、目を見て目の中の赤いエリアを認めることで容易に観察される。
【０９３４】
図104(Q1A)は、手を送風機及び冷たい液に侵漬する前の目に存在する熱エネルギーの画像を示す。図104Q1Bは、結膜/血しょう接触面を冷却しようと手の送風機/液侵による冷却を行った後の画像を示す。エリアの熱放射の安定性を実証する熱エネルギーの量に実質的に変化がないことに注意して欲しい。
【０９３５】
図104(Q2A-B)は、白い点として現われる最も熱いポイントを備えた、白黒画像を示す。図104(Q2A)は、閉じた目をもつ鼻の近くに位置した赤い表面的な結膜/血しょう接触面からの熱放射を示す。図104(Q2B)は、目が開いているときのまぶたポケット(B)の結膜のエリア及び縁に存在する巨大な量の熱エネルギーを示す。ポイントがこれらの表面上に存在する同じ熱エネルギーを示す、同じ色及び特徴であることに注意して欲しい。角膜(A)が結膜(明るい白いポイント)に関して冷たい(暗色)ことに注意して欲しい。
【０９３６】
図104(Q3)は、眼角部のエリアにある2つの目と最も熱い場所の間の熱エネルギーの対称を示す。顔の残りの部分が結膜に対して冷たいことに注意して欲しい。内部の眼角部のエリアを例外として顔上に明るい白いポイントはない。
【０９３７】
図104(Q4)は、指によって引き下ろされている下眼瞼のクローズアップ図を示す。この操作は、そのエリアに存在する高い量の熱エネルギーを示すまぶたのポケット裏面及び結膜/血しょう接触面を露出する。そのエリアから放射されている熱エネルギーを表わすまぶたのポケットの表面の明るい白いポイントの大変な濃度に注意して欲しい。結膜/血しょう接触面及びまぶたのポケットの大変な量の、熱エネルギーの調和及び再現性は、目からの遠赤外の発光を用いて、高い信号対雑音比及び重要な物質の正確で精密な測定を得ることを可能にする。
【０９３８】
図104(Q5)は、明るい白い場所として見られる両方の目の隅によって放射されている対称で大変な量の赤外線を備えた、顔及び目のクローズアップ図を示す。明るい点を見ることができるただ一つの場所が、放射されている最も高い量の赤外線エネルギーを示す目の隅にあることに注意して欲しい。エリアが暗くなるほど、放射されている赤外線エネルギーの量が減る。目の隅の大変な量の熱エネルギーの、調和及び再現性は、目の隅からの遠赤外の発光を用いて、高い信号対雑音比及び重要な物質の正確で精密な測定を得ることを可能にする。
・いくつかの模範になる重要な物質のための実例となる共鳴吸収ピーク
(nm波長)
アルブミン：2170
ビリルビン：460
二酸化炭素：4200
コレステロール：2300
クレアチニン：2260
チトクロム：700
エタノール：3300
グルコース：2120
ヘモグロビン：600
ケトン：2280
テクサフィリンルテチウム：732
Ｌ−アスパルチルクロライン（L-aspartylchlorine）：6664
酸素：770
フォトポルフィリン（Photoporphyrin）：690
ポルフィリン：350
プルリチン（Purlytin）：664
トリグリセリド：1715
尿素：2190
ベルテポルフィン（Verteporfin）：689
水：11000
身体は目の一定の血流量を維持する。しかし、皮膚、筋肉及び内蔵の血流は、変化する心臓血液拍出量及び周囲条件に応じて変わる。目の中の酸素は連続的に潅流を監視し、血行力学の変化を早期に検出することができる。さらに、まぶたのポケットで見つけられた酸素レベルは中央の酸化を反映する。目の中の酸素監視は身体の一般的な血行力学上の状態の表すことができる。敗血症(流布した感染)か心臓の疾患のような多くの危篤状態は、ほとんどの身体中の潅流を変えることができる。従って、器官潅流の妥当性を評価するのは難しい。
【０９３９】
目は、そのような疾病状態の不変の潅流とともに存続しているが、酸化のレベルのよい指示を与えることができる。図105(A)は、ペースメーカー2716及び内部細動除去器2718にラジオ波で接続された酸素センサ2712及びRFトランシーバー2714を備えたICL 2710の単純化されたブロック図を示す。酸素監視用の接触装置2710は、ペースメーカー2716、内部細動除去器2718等のような救命用具の活性化のために用いられることができる。例えば睡眠中使用者が生命に危険のある状態に反応することができない場合のような、危機レベル内に酸素のレベルがあるならば、細動除去器2718又はペースメーカー2716は活性化されることができる。酸素センサ2710及び心臓をトレースするセンサ2720の両方が、生命に危険のある状態を示す場合、ペースメーカー2716あるいは細動除去器2718の活性化は好ましく行われる。埋め込まれた従来のプレチスモグラフィのような他のシステムは、さらにより包括的な監視を与えるために目モニタリングシステムと共同して機能することができる。
【０９４０】
目は、さらに心臓鼓動及びリズムの直接の指示を与える。図105(B)は、目に配列された接触装置及び変換器を用いることにより達せられた心拍動の追跡を示す。追跡は、心臓の不整脈及び心筋収縮能を監視するために用いることができる心臓鼓動に対応する波形を与える。心臓の鼓動は検出することができる。また、心臓のリズムの変化は救命用具を活性化あるいは調整をするために用いられることができる。
【０９４１】
図105(C)は、インテリジェントコンタクトレンズ2720が心臓モニタとして用いられ、例えば患者の酸素化と潅流の必要を満たすために異常な心拍数を直す薬剤あるいは心臓収縮性を増加する薬剤を届けることができる、埋め込まれたペースメーカー2716、内部細動除去器2718、警報装置2722及び薬剤運搬システム2724に結合されるブロック図を示す。
【０９４２】
モニタリングシステムも手術中に行う認識装置として用いることができる。患者が手術の間目が覚めたり痛みを経験する場合、手術中の覚醒の現象が生じる。麻酔薬は徐々に効果が減少するが、筋肉を麻痺させる薬のために、患者は起きてはいるが、痛みに反応や話すあるいは動くことはできない。しかしながら、起きたとき目の筋肉が活性化される。そして逆のベルの現象は患者がどれくらい目が覚めているか判断するために用いることができる。逆のベルの現象は、個体が起きる場合に、上部の側頭の位置から直視位置へ移動する目に関連する。監視機能は、患者が目が覚めている場合、目の動きで生じる変化を識別することにより遂行することができる。例えば、運動あるいは圧力センサは接触装置に入れることができ、外側の受信器に情報を伝送することができる。さらに、図105(B)の中の追跡によって識別されるようなリズムの変化は、上記の逆ベル現象監視手段と結合し、麻酔の程度を判断するために用いることができる。
【０９４３】
図105(D1-D7)に関して、HTSD(熱刺激伝動装置)が示される。HSTDは目のためにここに記述されるが、身体の他の部分及び器官でシステムを用いることができることが理解される。HSTD 2711は強膜2659の付着に適合するため半径およそ11.5mmのアーク形のバンドである。図105(D1)は、強膜2659に付着している目の表面上に差し込んだHTSD2711を備えた目の横断面図を示す。HSTD 2711は発熱体2713、熱電対のような温度センサ2715、及びケーブル2717によって熱電対2715に接続されたRFトランシーバー2719を含む。発熱体2713は、目の最も後部の部分に位置し、取り扱われている新血管の膜2729に隣接して位置する。発熱体2713は、摂氏40〜41度に及ぶ熱を放射する。12時間にわたり届けられるこの熱量は、異常な血管の機能を回復させ、その熱は血管から漏れる液体の再吸収により漏れる血管を閉じる。このHSTD 2711は、目と身体に存在する癌、黄斑変性、糖尿病性網膜症、新血管の膜、静脈吸蔵、緑内障及び他の血管の異常の治療のために、強膜2659内部、あるいは強膜2659に付着している目の後ろに外科的に埋め込むことができる。外科の移植の他に、HSTDは、非侵襲性に目の表面に配列することができる。
【０９４４】
赤外領域の放射線を届ける発光ダイオード、レーザーあるいは他の光源も、要素2713を熱することの代わりとして装置2711の中で用いることができる。発光ダイオードの使用を含む赤外の波長の使用は、網膜の光受容体によって最小に吸収される放射線を届ける結果となる。発光ダイオード、光源あるいは発熱体の直径は、治療されている損傷のサイズに依存して、0.5mmから6mmの間で好ましくは変わることができる。熱電対2715はトランシーバー2719によって外部の受信器2725に伝送される温度実時間を測定するために組込むことができる。
【０９４５】
機器は、目の生理的・解剖の特徴に基づく。目は、組織のグラム当たりの最大の血液の供給を持っており、温度の増加がある場合に過剰に潅流させる独自の能力がある。温度の増加における摂氏度毎に、目の酸素レベルで約7%の増加がある。温度のこの上昇は、毛細管床の拡大及び酸素の増加した放出を引き起こし、糖尿病、管の閉塞、頚動脈病等のように低酸素症(酸化を低下させた)がある状況の中で用いることができる。局部集中した異常高熱を引き起こす温度及び長い期間の暴露におけるより高い上昇は、液体の血管硬化症及び再吸収に至り、それが加齢黄斑変性症で生じるように、新血管の膜の治療の中で用いることができる。温度のさらなる上昇は、血管の消去、及び急速に細胞を二倍にする壊死を引き起こし、腫瘍の治療のために用いることができる。
【０９４６】
表面の電極の他に、HSTDのための熱を生成するための1つの模範になり好ましい行程は、自動調整の特性を備えた導電性高分子材料を用いることによる。導電性高分子材料は、特別に編み出されたプラスチック及び伝導性の粒子の混合物から作られる。予め定義した温度で、重合体は、伝導性の粒子が電流を運ぶ高分子材料中の低い耐性の連鎖を形成する結晶組織を仮定する。上昇した温度で、重合体の構造は、伝導性の連鎖を壊し、急速に装置の耐性を増大する無定形状態に変わる。温度がその予めセットされた値に戻るとき、重合体がその結晶状態に戻り、伝導性の連鎖が再形成し、その通常値の抵抗に戻る。設定温度レベルでは、十分ではない熱が無定形状態に重合体を変えるために生成される。過剰熱がある場合、電流の減少及び結果として生じる減少した熱形成に対応する抵抗の急速な減少がある。
【０９４７】
本発明の機器は、予め定義した温度で維持されるように組織が治療されるのを可能にする。さらに、最小と最高温度は一組となりうる。内部温度及び抵抗は、その特定の重合体の化学成分に左右される。どんな導電性高分子材料についても、結晶から非結晶あるいは無定形状態にそれを変化させるほど高い重合体の内部温度を上げるような電流がある。導電性高分子を電流が通過するとき、熱が生成される。温度降下するとき、中心を通る電気的な経路の数は増加し、さらに熱が生成される。反対に、温度上昇するとき、中心はより少数の電気的な経路を持ち、より少ない熱が設定された予め定義したレベルに温度を維持して生成される。機器は、温度降下につれて熱出量を増加させ、温度上昇につれて熱出量を低下させる温度に連続的な応答をする。そのような導電性高分子材料はレイケム株式会社、メンローパーク(CA)から入手可能である。
【０９４８】
発明の機器は、予め定義した位置及び時間に精密に正しい量の熱を与える。システム設計は、糖尿病性網膜症を治療するための低温（熱なし）から、身体のいかなる位置あるいは目で癌の治療を行うために高い温度及び新血菅の膜を治療するために中範囲温度(摂氏38.5〜40度)までに及ぶどんな型の病気を適応するために調節することができる。発明の機器は廉価で、温度変化に自動的に調節する。特別の制御の必要及び可動部はない。機器は、重合体、セラミックス、導体ペースト、重合体厚膜を用いて記述されたが、様々な重合体の積極的な温度係数装置等は、本発明のHSTDの中で用いることができる。そのような導電性高分子材料を用いる場合、より低い原価システムに達することができる。この実施例では、HSTDは、導電性高分子に結合された電源及び制御装置を含むことができる。温度検出器あるいはRF送信器も必要がない。
【０９４９】
別の好ましい実施例は、熱の他に、放射性線源の使用を含む。放射性線源も、熱要素2713の代わりとして装置2711の中で用いることができる。例えば、X線を放射するヨウ素-125(I-125)あるいはパラジウム-103(Pd-103)、ならびにガンマ線のような活発な線種を用いることができる。HSTD 2711に入れられた放射線を届けるためのファイバーに基づいた運搬システムもまた、用いることができる。
【０９５０】
I-125及びPd-103の他に、他の同位元素及びイリジウムが用いることができる。I-125は、完全な不活性化のために約1年をかかり、59.61日の半減期を持つが、線種を備えた装置2711は、容易に組織の応答によっていつでも削除することができる。模範になる線種は北アメリカのサイエンティフィック社(チャッツワース、CA)から入手可能である。
【０９５１】
放射性の線種を備えた装置2711は、治療されている疾病によって行われた移植の長さ及び新血管の膜、血管の異常、癌等を治療するために用いることができる。新血管の膜の治療のために、装置2711は、癌の治療のためにより長い期間で7日未満に削除されるべきである。
【０９５２】
図105(D2)は、それに入れられたその要素2713、2715、2719を備えたアーク形のHSTD 2711の側面図を示す。
【０９５３】
図105の(D3)は、強膜2659に対する装置2711を固定させるためにホール2721aを備えた2つの小さなアーム2721を備え、及びバンドとして形作られたHSTD 2711の正面像を示す。安定した位置の装置2711を確保するために、縫合2725はアーム2721のホール2721aを通り抜ける。異なる位置のマルチプル・アームは、より安定した位置に装置2711を固定させるために組込むことができる。装置2711のアークの長さは治療されている損傷の位置による。
【０９５４】
図105(D4-D6)は、移植に用いられた模範になるステップを示す。患者は下を見て、少量の麻酔薬が目の上に置かれる。その後、切開2723は結膜の中でなされる。また、装置2711は目の後部へ強膜2659上に滑らせられる。患者がまだ下を見ている間、2、3の縫合2725が、サイドアーム2721を用いて装置2711の固定のために強膜2659に置かれる。
【０９５５】
図105(D6)は、結膜2320及び上眼瞼2411によって覆われた装置2711及び微視的な縫合を示す。手順の完了の後、装置2711は目に見えず、不快は引き出されない。損傷が治療された後、装置2711は、麻酔薬の1滴、それに続いて縫合2725を切開し、装置2711を引き抜くことにより容易に削除することができる。
【０９５６】
図105(D7)は、強膜2659に対する装置2711を固定させるために二つのホール2721aを備えて、十字形として形作られたHSTD 2711の正面像を示す。この好ましいHSTDは、発熱体2713、ケーブル2717及び電源/制御装置2717aをのみ含む低価格装置である。異なる位置のマルチプル・アームは、器官により広範囲の熱を送るために組込むことができる。アームは、密接な付着を達するための器官を好ましくは取り囲む。アームは、治療されている器官の形によって形作られる。
【０９５７】
上に記述されるような従来のコンタクトレンズ構成に入れられているセンサの他に、センサ部分は目に配列することができ、それに続いて目に接している場合、凝固する重合体はまぶたのポケットに配列される。この代替実施例は、目のポケットの中を意図する、もとの場所にセンサのための収容を生成するために用いることができる。
【０９５８】
追加の分配能力:
多くの患者が、疾病のための診断及び治療が実施された後でさえ、盲目となる。1つの典型例は緑内障である。緑内障の治療は、彼らの視力を保護するために一日単位で点眼薬を注入することを患者に要求する。視力を保存する点眼薬を処方された後でさえ、患者はまだ盲目となる。時々、患者は、様々な疾病のために点滴薬を1日当たり数回滴下する必要がある。研究は、患者の60%近くが点眼薬の自己管理に苦労したことを示した。問題の目の薬剤を投与する目下の手段は熟練を要求する。患者は正確な量で点滴薬を管理しなければならないだけでなく、やや困難な技術をマスターしなくてはならない。
【０９５９】
点眼薬の滴下に最も使用され、推奨された技術は、論文「問題の目の薬剤を適用するのに最も良い方法」の中に記述された。点眼薬を用いることと関係する難しさについて説明する過程は簡単ではない。過程はは次のものを含む: 首を曲げること、顔を上げること、驚愕反応を回避するためにボトルの先端から視線をそらすこと、下眼瞼を引いて眼球から離すこと、目の上に逆さまになったボトルを位置決めするが、目のどんな部分にも触れないこと、ボトルを圧迫すること、そして目、まぶた、まつげに先端が触れることなしで目に点眼薬を置くこと、目への先端に触れることのない目の上に点滴薬を配列すること、なおかつボトルを圧縮するときまばたきやまぶたを圧迫することなしに。患者によって記述された以下の問題を含む: それらのヘッドの上のそれらのアームのをあげること、それらのヘッドを傾けること、ボトルの保持及びアームをあげ、ボトルを圧迫すること、目に触れることなしで目の上のボトルを向けること、目にぶつかる恐れによりボトルを高過ぎるところに保持するあるいは目から離しすぎること、ボトルを圧迫した後無意識のまばたきあるいは目を閉じること、点眼薬の正確な数の配列、またボトルの先端の乏しい視界。
【０９６０】
本発明の分配するICLで、使用者は、上述された他の操作のすべてを行なう必要があるとは限らないことに加えて彼らの首を曲げる必要はない。本発明のこのICL分配装置及びアプリケータ・システムは、点眼薬を正確に滴下することができないことにより生じるこれらの難しさ及び結果として生ずる視覚減を除くか実質上最小限にする。
【０９６１】
使用者は、容易に、下記方法及びステップによる目に分配するICLを配列することができる。分配するICLは、直視でき、前方にまっすぐに見えるように目に配列される。
【０９６２】
使用者は、ICLのハンドルを保持し、鏡を見る間に下眼瞼ポケットの端に前記の分配ICLを置く。その後、分配するICLの残りは、角膜の表面をとらえる。そして、患者は目を閉じる。目を閉じることあるいはまばたきは、貯蔵所を変形し、貯蔵所から薬剤を放つための作動させる力を与える。患者は、薬剤のよりよい吸収を可能にするために15秒間目を閉じておき、それから目を開け、ハンドルをつかみ、目から分配するICLを取り除く。
【０９６３】
図106(A)では、インテリジェントコンタクトレンズ分配装置2750は、貯蔵所2760の部分の物理的な置換によって放たれる内蔵式の物質源2752を含む。そのために物質2752が強制的に外側にやられ目の表面に向けられる。貯蔵所の内蔵式の物質2752は液体、ゲル、軟膏、粉末、ペースト、ガス等を含むことができる。
【０９６４】
さらに、図106(A)に関して、点眼薬のような物質2752の分配を促進するために適合し、好ましくはまぶたの運動によって作動される、分配インテリジェントコンタクトレンズ2750を機器は含む。機器は、好ましくは一回の使用で利用され使い捨てである。図106(A)の中のインテリジェントコンタクトレンズは、目の表面及び貯蔵所2760を合わせるために主体2754を含む。貯蔵所2760は、3つの膜2758、2762、2764で部分的に覆われていた遠心端2756を持つ。クロージャ・シール膜2758、2762、2764は、目表面に面する貯蔵所2760のオープン遠心端2756に適用される。説明的に、膜2764は、前述の貯蔵所2760の内部の液体か粉末をカプセルに入れるために貯蔵所2760のオープン遠心端2756のホール2766にかかる。貯蔵所2760の壁2678及び膜2758,2762,2764は、前述の貯蔵所2760内部の物質2752の耐漏れ性の保持を保証する。貯蔵所2760は、圧縮可能な弾性の物質で作ることができる。貯蔵所2760構成要素及び主体2754周辺は、前述の貯蔵所に対してかけられた圧力によって変形可能になるように作られる。
【０９６５】
図106(B)は、ハンドル2774に接続されるシャフト2772によって連結された主体2754を示す。ハンドル2774は、目から及び目への分配するICL 2750の配列、よび除去を容易にするために用いられる。
【０９６６】
図107(A)を参照して、その中身の押し出しを行う貯蔵所2760の変形を引き起こすように作動させる要素は、目のまばたきあるいは閉じている間にまぶた2770によってかけられた圧力によって好ましくは与えられる。まぶた運動は最も普遍的で自然な作動させる力を与える。疾病を持たない誰でも同じ方法でまばたきをする。人種が異なる人々も同じ方法でまばたきする。正常な人のまばたきする過程は老化しない。70歳の老人は20歳と同じ方法でまばたきする。目を閉じることあるいはまばたきは、10mmHgの圧力の上昇を生成し、主体2754及び貯蔵所2760の外表面に対して25,000ダインの力を適用する。
【０９６７】
図107(A)は、さらに、膜部分2764の破裂強度を超過する、まぶた2770によるこの圧迫する圧力を示す。そして、膜2764は次に破裂する。図107(A)は、また、まぶた2770の圧迫する圧力により膜2764を包含するその上部で部分的に圧縮した、分配するICL 2750を示す。液体2752は貯蔵所2760から押し出され、目の表面に向けられる。そして目に吸収される。液体は角膜2776に浸透し、目の前室2778で見ることができる。
【０９６８】
図107(B)は、まぶた2770により完全に圧縮された分配するICL 2750を示す。そして、それに伴い薬剤2752は目により吸収され、目の前室2778に大量に存在することを示す。圧縮した分配ICL 2750の主体2754は、保持時間を拡大するための表面として役立つ。
【０９６９】
分配する本手段の別の利点は、浸透を拡大する流体2752に対して主体2754のような表面を間に置くことにより、保持時間を拡大する能力である。問題の点眼薬の管理するときの一つの重大な問題は、薬剤が鼻涙管を通して排水され、鼻と喉に循環によって吸収されるということである。点眼薬を適用する場合、点眼薬を味わうことが経験される。文献の中で報告された死を含む重大問題は、鼻咽頭循環による点眼薬の吸収により生じる。
【０９７０】
ここに記述された方法と機器を供給されるとき、保持時間が増加することにより、目の中で用いられることを目指した薬剤の望まれない排水及び全身的な吸収の除去あるいは減少がある。分配するICL 2750の主体2754による増加した保持時間及び表面障壁は、目薬剤の望まれない排水を防ぐ。したがって、分配するICLは、目に対する薬剤の放出のためのはるかに安全な行程を供給する。さらに、ICL分配システム2750はよりコスト効率の良い解決を与える。保持時間の増加が、目による薬剤の吸収を増加さえる。したがってよ薬剤の浪費がより少なくなる。
【０９７１】
好ましい実施例は、壊すことができる膜を備えた貯蔵所を含んでいるが、膜の破壊なしで分配する機能を遂行することができることが理解される。目を閉じている間にまぶたによってかけられた圧力は、貯蔵所の内部に存在する薬剤に壁と膜の浸透の増加をもたらすことができる。その後、薬剤は、液体の通過を開始するために、貯蔵所の損なわれない障壁を通り、及びシールの破壊なしで目の表面に達することができる。角膜は好ましい実施例と記述されたが、好ましくはまぶたの圧迫する圧力によって与えられる起動手段により、目の表面の他の部分を、分配するICLの配列に用いることができる。永久に固定のシャフト2772及びハンドル2774は記述されたが、分離可能なシャフト2772及びハンドル2774を用いることができることが理解される。
【０９７２】
貯蔵所が用いられたが、設定時間にわたりある予め定義した量の流体を吸収するスポンジ状の物質を用いることができることが理解される。その後、スポンジ分配ICLは、同様の方法で目に配列される。その後、目が閉じている間のまぶたの圧力は、スポンジ構造中に存在する流体を圧迫することができる。マルチプル膜はまた、マルチプル膜及びスポンジ部分の組合せと同様により良い吸収のために目の広い表面に薬剤が接触するのを可能にするために用いられることができる。
【０９７３】
好ましい実施例は作動させる力としてまばたきを用いることに関係があるが、作動させる手段として、まぶたを圧迫することあるいは外側からの圧力をかけることが用いられることができることが理解される。図108は、前述のまぶた2770の真下の分配するICL 2750を備えた閉じた眼瞼2770に対する指又はマッサージの運動のような外部源2880によってかけられている圧力を示す。病気のために不足するまぶたの圧力を増強する手段として、まぶたの筋肉の深刻な疾患あるいはまぶた神経損傷を持った患者はこの代替実施例を用いることができる。指で押すあるいは分配するICLにマッサージを施すことは、かけられた力及び損傷の危険性において多大な変化があるため、それほど望ましくない。
【０９７４】
好ましい実施例は圧力下で破壊することができる膜を用いるが、一方通行の弁体、シングルあるいはマルチプル、単独であるいは破壊することができるものと結合した膜を用いることができることが理解される。貯蔵所の物質を保持し、変形上の物質を放つ他の手段、球状体(bulb)あるいは膜は、分配するICLの中で用いることができる。
【０９７５】
図109は、例えば、緑内障治療に使用される薬剤であるラタノプロスト2888及びチモロールゲル2886を含む二つの異なる薬剤を備えた、二つの部分からなる貯蔵所2882、2884を備えた分配するICL 2750を示す。単一あるいは複数の貯蔵所構成が、薬剤の単一あるいは複数の放出に用いることができる。
【０９７６】
配列を容易にするために、ハンドルを含むことができ、主体に触れずに、挿入のために指あるいはピンセットによってつかむことができる。その代わりに、本体は、分配するICLの配列及び除去に用いられた磁性材料及び磁気アプリケータで作ることができる。さらに、主体の一部は、貯蔵所に触れずに、分配するICLをしっかりとつかむことを可能にする堅い物質で作ることができる。
【０９７７】
分配するICLの交互する実施例は、図110(A)及び110(B)の中で示される。この代替実施例は、目をふさぐ接触装置の主体から液体を分離する。機器は、目2894に付着している主体接触装置2900にダクト2892によりつながれた圧迫可能な球状体2890を含んでいる液体を含む。破裂することができる膜、あるいはシール2896は、主体接触装置2900からの液体2752を含み、分離する。そして貯蔵球状体2890に前記液体2752を閉じこめておく。接触装置2900はダクト2892によって貯蔵球状体2890に接続される。接触装置2900は、ダクト2892からの液体2752が目2894の表面に流れ込むその凹面の表面の複数の穴2902を持つ。接触装置2900は、目2894の表面に液体2752を導き、目2894に適用されている液体2752の保持時間の増加に役立つ。
【０９７８】
使用では、患者は目2894の表面に接触装置2900を配列し、球状体2890を圧迫する。図110(B)は、分配する過程の力を図示するために圧力Pによって部分的に圧迫された球状体2890を示す。この圧力Pは、その破壊を引き起こし、かつダクト2892を通って液体2752を追いやるためにシール2896に対して液体2752を導く。その後、液体2752は接触装置2900に伝わり経路2904に入り、角膜及び/又は結膜を含む目2894の表面に送られる。球状体2890及び接触装置2900の寸法は、ドクターによる処方された投薬量によって適切な量の薬剤を届けるために作られる。
【０９７９】
球状体中に1つの貯蔵エリアは記述されたが、球状体中に複数の貯蔵エリアを用いることができることが理解される。その上、貯蔵球状体は分離可能な型でありえる。貯蔵球状体は2つのコンパートメント、一つは空気及び一つは液体を備えた、2重の膜シールを持つことができる。最初の膜シールは、空気及び液体の貯蔵エリアの間に、第二の膜シールは液体の貯蔵エリアとダクトの間に置かれる。空気がダクト及び接触装置の残りを満たすとき、この実施例は、貯蔵液体コンパートメントの液体の総量の放出を可能にする。さらに、貯蔵球状体あるいは薬剤ディスペンサーに接続された管状の手段は、まぶたのポケットの中で穴を生成し、かつ精密に前述のまぶたのポケットへ薬剤を届けるために用いることができる。これは、管状の流体放出手段を単独で用いることができる、あるいはまぶたのポケットの位置決め及び/又は開きを容易にする部材と結合して用いられることができる。
【０９８０】
従来のコンタクトレンズ製造手段によるICLの製造あるいは組み立ての間に、薬剤を備えた貯蔵所を、主体に入れることができる。コンタクトレンズ用の様々な従来の製造工程を、射出成形、光に硬化された重合、キャスティング過程、シートフォーミング、圧縮、自動的手動の旋盤切断技術等を含めて用いることができる。模範になる行程は、膜で薬剤をシールするペレットの成形用キャビティに配列することを含むことができる。ペレットを囲む空隙に注入された重合体は、分配するICLの本体を形成する。周囲の重合体によって覆われた薬剤を含んでいるペレットは、分配するICLの中の貯蔵所になる。
【０９８１】
本発明のいくつかの実施例が示され記述される一方、代替の実施例、及び実施例及び/又は機能の組合せは技術に熟練している人々に明白であり、本発明の意図した範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【０９８２】
【図１】本発明の好ましい実施例に従って眼圧を測定するためのシステムを示すブロック図である。
【図２Ａ】本発明を与える接触装置の好ましい実施例を示す。
【図２Ｂ】本発明を与える接触装置の好ましい実施例を示す。
【図２Ｃ】本発明を与える接触装置の好ましい実施例を示す。
【図２Ｄ】本発明を与える接触装置の好ましい実施例を示す。
【図３】図１で示したシステムを利用したときの、患者から見た面を概略的に示す。
【図４】本発明の好ましい実施例に従ってマルチフィルタの光学要素を、概略的に示す。
【図５】本発明の好ましい実施例に従ってマルチフィルタの光学要素を、概略的に示す。
【図５Ａ】本発明に従って角膜に優しく接触装置を適用するためのアプリケータの好ましい実施例を示す。
【図５Ｂ】本発明に従って角膜に優しく接触装置を適用するためのアプリケータの好ましい実施例を示す。
【図５Ｃ】本発明に従って角膜に優しく接触装置を適用するためのアプリケータの好ましい実施例を示す。
【図５Ｄ】本発明に従って角膜に優しく接触装置を適用するためのアプリケータの好ましい実施例を示す。
【図５Ｅ】本発明に従って角膜に優しく接触装置を適用するためのアプリケータの好ましい実施例を示す。
【図５Ｆ】本発明に従って角膜に優しく接触装置を適用するためのアプリケータの好ましい実施例を示す。
【図６】図１の中で示された実施例のいくつかの面を実施するために模範になる回路を示す。
【図７Ａ】本発明による角膜の厚さの中の歪みを補うことができる配列を示すブロック図である。
【図７Ｂ】本発明による角膜の厚さの中の歪みを補うことができる配列を示すブロック図である。
【図８Ａ】本発明の好ましい実施例に従ってバーコード・テクノロジーを利用する接触装置を概略的に示す。
【図８Ｂ】本発明の好ましい実施例に従ってバーコード・テクノロジーを利用する接触装置を概略的に示す。
【図９Ａ】本発明の好ましい実施例に従って色検出技術を利用する接触装置を概略的に示す。
【図９Ｂ】本発明の好ましい実施例に従って色検出技術を利用する接触装置を概略的に示す。
【図１０】本発明の別の好ましい実施例に従って代替接触装置を示す。
【図１１Ａ】本発明の好ましい実施例に従って圧入式距離検出配列を概略的に示す。
【図１１Ｂ】本発明の好ましい実施例に従って圧入式距離検出配列を概略的に示す。
【図１２】本発明の別の好ましい実施例に従った代替接触装置の断面図である。
【図１３Ａ】本発明の他の実施例に従った代替接触装置の断面図である。
【図１３Ｂ】本発明の他の実施例に従った代替接触装置の断面図である。
【図１４】本発明の他の実施例に従った代替接触装置の断面図である。
【図１５】本発明の他の実施例に従った代替接触装置の断面図である。
【図１６】本発明によって、圧平式によって眼圧を測定するためのシステムの代替実施例を概略的に示す。
【図１６Ａ】本発明に従って、磁気作動機器の極から可動中央部片を分ける距離（ｘ）の関数として力（Ｆ）を表したグラフである。
【図１７】本発明に従って代替の光学的位置合わせシステムを概略的に示す。
【図１８】本発明の機器において、患者の目の位置合わせの間患者を案内するための配列を概略的に示す。
【図１９】本発明の機器において、患者の目の位置合わせの間患者を案内するための配列を概略的に示す。
【図２０Ａ】圧入式によって眼圧を測定するための代替実施例を概略的に示す。
【図２０Ｂ】圧入式によって眼圧を測定するための代替実施例を概略的に示す。
【図２１】目の強膜上の接触装置の配列を容易にする、本発明の実施例を概略的に示す。
【図２２】目の強膜上の接触装置の配列を容易にする、本発明の実施例を概略的に示す。
【図２３】本発明に従って上強膜静脈圧を測定するために用いられる代替接触装置の平面図である。
【図２４】本発明に従って上強膜静脈圧を測定するために用いられる代替接触装置の断面図である。
【図２５】接触装置と、それに取り付けられた圧力変換器を含む本発明の代替実施例を概略的に示す。
【図２５Ａ】図２５で示された代替実施例の断面図である。
【図２６】図２５の圧力変換器を示す断面図である。
【図２７】患者の目に位置した時の図２５の代替実施例を概略的に示す。
【図２８】２つの圧力変換器が利用される代替実施例を示す。
【図２９】中心に配列された圧力変換器を利用する代替実施例を示す。
【図３０】めがねフレームに取り付けられた好ましい代替実施例を示す。
【図３１】図２５で示された代替実施例によって定義された好ましい回路のブロック図である。
【図３２】上下眼瞼の下の円蓋部へ伸びる接触装置の側面の伸びを備えた、目の角膜上に位置する接触装置の説明である。送信器からの受信器へ送信された信号の受信及び送信された信号に行われた過程を概略的に示す。
【図３３Ａ】図３２の中で示される接触装置の拡大図である。
【図３３Ｂ】図３３Ａに含まれる接触装置の部分をさらに詳細に拡大させた。
【図３３Ｃ】図３３Ａに含まれる接触装置の部分をさらに詳細に拡大させた。
【図３４】サンプルの信号を得て測定、送信し、サンプルの信号の結果を解析するシステムのブロック図である。
【図３５Ａ】概略的に、眼瞼の開閉による本発明の接触装置の起動を表わす。
【図３５Ｂ】図３５Ａで示されたエリアを拡大した詳細図である。
【図３５Ｃ】概略的に、眼瞼の開閉による本発明の接触装置の起動を表わす。
【図３６Ａ】概略的に本発明の原理を具体化する接触装置の様々な形を示す。
【図３６Ｂ】概略的に本発明の原理を具体化する接触装置の様々な形を示す。
【図３６Ｃ】概略的に本発明の原理を具体化する接触装置の様々な形を示す。
【図３６Ｄ】概略的に本発明の原理を具体化する接触装置の様々な形を示す。
【図３６Ｅ】概略的に本発明の原理を具体化する接触装置の様々な形を示す。
【図３６Ｆ】概略的に本発明の原理を具体化する接触装置の様々な形を示す。
【図３６Ｇ】概略的に本発明の原理を具体化する接触装置の様々な形を示す。
【図３６Ｈ】概略的に本発明の原理を具体化する接触装置の様々な形を示す。
【図３６Ｉ】概略的に本発明の原理を具体化する接触装置の様々な形を示す。
【図３６Ｊ】概略的に本発明の原理を具体化する接触装置の様々な形を示す。
【図３７Ａ】概略的に本発明の接触装置から生成された信号の解析、及び集中治療室装置のような遠隔の位置にこのデータの異なるテスト測定及び伝達を与える信号の分析を示す。
【図３７Ｂ】概略的に本発明の接触装置から生成された信号の解析、及び集中治療室装置のような遠隔の位置にこのデータの異なるテスト測定及び伝達を与える信号の分析を示す。
【図３８Ａ】概略的に本発明の接触装置を示す。
【図３８Ｂ】図３８Ａの中で示されるセクションラインに沿って得られた断面図を示す。
【図３９Ａ】目の中の流体の連続的な流れを示す
【図３９Ｂ】目を通して涙流体の流れに基づいた信号を生成し、かつ外部装置に接続されたワイヤによって信号を伝送するためにまぶたの下で用いられる本発明の接触装置の代替実施例を概略的に示す。
【図４０Ａ】眼瞼の下で用いられ、感知されたグルコース・レベルを示す信号を生成し、ラジオ波で遠隔ステーションへ送信し、公に利用可能なネットワークを介して通信を行う、本発明の代替実施例を概略的に示す。
【図４０Ｂ】まぶたの下で用いられ、ワイヤを通して信号を送信する、グルコースセンサの代替実施例を概略的に示す。
【図４１】複数のセンサを含む特大の接触装置を示す。
【図４２Ａ】眠気自覚装置からなる接触装置が開いているまぶたの上にある状態を示す。
【図４２Ｂ】まぶたの閉鎖、及び警報装置に外部的に伝送される信号を示す。
【図４３】熱刺激送信装置を含む眼球の部分についての詳細図である。
【図４４】接触装置上で取り付けられ、遠隔のハードウェア装置によって活性化される熱刺激送信装置の正面図である。
【図４５】体内のどんな部分でも外部的使用か外科移植のできるバンド熱刺激送信装置を示す。
【図４６】眼筋間に外科的に移植可能な熱刺激伝動装置を示す。
【図４７】本体のどんな部分にも外科的移植可能な熱刺激装置を示す。
【図４８】脳腫瘍に隣接して過熱する送信装置の外科的移植を概略的に示す。
【図４９】腎臓腫瘍に隣接して過熱する送信装置の外科的移植を示す。
【図５０】過熱する送信装置及びその様々な構成要素を示す。
【図５１】眼内の腫瘍に隣接して過熱する送信装置の外科的移植を示す。
【図５２】肺腫瘍に隣接して過熱する送信装置の外科的移植を概略的に示す。
【図５３】胸腫瘍に隣接して過熱する送信装置の位置決めを概略的に示す。
【図５４Ａ】側断面図を示す。
【図５４Ｂ】目に位置して房水の化学物質を検出する接触装置の前面図を示す。
【図５４Ｃ】接触装置の側面図を示す。
【図５５Ａ】心臓脈動あるいは音の検出、心臓脈動あるいは音を表す信号を遠隔の警報装置へ送信するための、目の上に位置される接触装置センサ上に取り付けたマイクロホンまたは動きセンサを概略的に示す。
【図５５Ｂ】図５５Ａで示された警報装置の拡大図を示す。
【図５６】超音波の二極性のセンサ、電源を備えた接触装置、及び目の血管に置かれたセンサを備えた送信機を示す。
【図５７】外眼筋の近くに位置するセンサを備えた接触装置の位置を概略的に示す。
【図５８Ａ】目の後部照明のための光源をもつ接触装置を示す側面の断面図である。
【図５８Ｂ】光源から光を送信し、視神経陥凹の血管から反射し、予め定義した距離によって反射表面から分けられたマルチ光学のフィルタシステムにより反射光の受信され、反射光の測定の解析のために予め定義した距離によって光源から分けられる様子を概略的に示す。
【図５９Ａ】目と脳の中で組織の神経刺激のための接触装置の位置決めを示す。
【図５９Ｂ】目と脳の中で組織の神経刺激のための接触装置の位置決めを示す。
【図５９Ｃ】目と脳の中で組織の神経刺激のための接触装置の位置決めを示す。
【図６０】観測衛星によって追跡されるための固定周波数／電流送信機及び電源を持つ接触装置の例である。
【図６１】受容器スクリーン上の光ダイオードあるいは光学の受信器を持っている装置の遠隔の活性化のために、発光ダイオード信号生成を行い、電源、発光ダイオード駆動及び発光ダイオードをもつ回路に組み入れられた圧力センサを含むまぶたの下の接触装置を示す。
【図６２】そこにドラッグ・デリバリー・システムを組み入れる接触装置の断面図である。
【図６３】人工膵臓システムのブロック図を概略的に示す。
【図６４Ａ】目の上で行なわれた試験を示す。
【図６４Ｂ】目の上で行なわれた試験を示す。
【図６４Ｃ】目の上で行なわれた試験を示す。
【図６４Ｄ】目の上で行なわれた試験を示す。
【図６５Ａ】フルオレスセイン血管造影を用いて、生体内実験と関係する一連の画像を示す。
【図６５Ｂ】フルオレスセイン血管造影を用いて、生体内実験と関係する一連の画像を示す。
【図６５Ｃ】フルオレスセイン血管造影を用いて、生体内実験と関係する一連の画像を示す。
【図６５Ｄ】フルオレスセイン血管造影を用いて、生体内実験と関係する一連の画像を示す。
【図６５Ｅ】フルオレスセイン血管造影を用いて、生体内実験と関係する一連の画像を示す。
【図６５Ｆ】フルオレスセイン血管造影を用いて、生体内実験と関係する一連の画像を示す。
【図６６Ａ】発明の生物学的原理による生体内の血管造影を示す。
【図６６Ｂ】発明の生物学的原理による生体内の血管造影を示す。
【図６６Ｃ】発明の生物学的原理による生体内の血管造影を示す。
【図６７Ａ】皮膚、穿孔がない血管の模範を示す。
【図６７Ｂ】結膜、穿孔がある血管の模範を示す。
【図６８Ａ】皮膚と結膜の間の接合点の顕微鏡写真を示す。
【図６８Ｂ】図６８Ａの中で表された光学的組織及び関連する構造の位置を示す目の断面を示す。
【図６９Ａ】結膜の寸法及び位置を示す。
【図６９Ｂ】結膜の寸法及び位置を示す。
【図６９Ｃ】結膜と目の血管化を示す。
【図６９Ｄ】まぶた・眼球結膜の写真の実例及び血管である。
【図７０Ａ】非侵襲性の血糖値監視のための連続的なフィードバック・システムを示す。
【図７０Ｂ】非侵襲性の血糖値監視のための連続的なフィードバック・システムを示す。
【図７０Ｃ】非侵襲性の血糖値監視のための連続的なフィードバック・システムを示す。
【図７１】図７０Ａ−７０Ｃの中で表されたシステムの運用上のステップを示すフローチャートである。
【図７２Ａ】電源、制御、処理、送信システムを含む微細流体技術を用いる、本発明の完全な微細実験室を示すインテリジェントコンタクトレンズを示す。
【図７２Ｂ】電源、制御、処理、送信システムを含む微細流体技術を用いる、本発明の完全な微細実験室を示すインテリジェントコンタクトレンズを示す。
【図７３Ａ】本発明による微細流体システムを示す。
【図７３Ｂ】本発明による微細流体システムを示す。
【図７３Ｃ】本発明による微細流体システムを示す。
【図７４Ａ】本発明の原理に従うバイオセンサを示す。
【図７４Ｂ】図７４Ａのバイオセンサの拡大図である。
【図７４Ｃ】図７４Ａのバイオセンサの拡大図である。
【図７４Ｄ】図７４Ａのバイオセンサの拡大図である。
【図７５Ａ】本発明の原理による化学の膜バイオセンサの様々な設計を示す。
【図７５Ｂ】本発明の原理による化学の膜バイオセンサの様々な設計を示す。
【図７５Ｃ】本発明の原理による化学の膜バイオセンサの様々な設計を示す。
【図７５Ｄ】本発明の原理による化学の膜バイオセンサの様々な設計を示す。
【図７６】上部及び下部のまぶたポケット内で使用される１つの単一片レンズでデュアルシステムを備えた典型的な実施例の概要である。
【図７７】発明の原理に従って典型的な実施例である。
【図７８Ａ】図７８Ｂのデュアルシステムについて、上部のエリアの拡大図を示す。
【図７８Ｂ】上下の眼瞼のポケット両方を用いる、２つのレンズを備えたデュアルシステムを示す。
【図７８Ｃ】図７８Ｂのデュアルシステムについて、低部エリアの拡大図を示す。
【図７９Ａ】輸送増加能力を備えた実施例を示す。
【図７９Ｂ】輸送増加能力を備えた実施例を示す。
【図７９Ｃ】輸送増加能力を備えた実施例を示す。
【図８０】本発明における微細流体で生体電子工学のチップ・システムを図示する。
【図８１】本発明における統合微細流体及びエレクトロニクス・システムの概略図である。
【図８２Ａ】図における電流の発明の原理による目の中への外科の移植に関して典型的な実施例の概略図である。
【図８２Ｂ】図における電流の発明の原理による目の中への外科の移植に関して典型的な実施例の概略図である。
【図８２Ｃ】図８２Ｂの部分拡大図である。
【図８２Ｄ】図における電流の発明の原理による目の中への外科の移植に関して典型的な実施例の概略図である。
【図８３】電流の発明の原理による、温度及び病原菌の測定に関して典型的な実施例の概略図である。
【図８４】化学薬品を感知するデュアルシステムICLの概略、及び全地球測位システム技術を用いる追跡装置を示す。
【図８５】本発明の１つの好ましい実施例における機器の概略ブロック図である。
【図８６】図８５の好ましい実施例におけるセンサの概要図である。
【図８７】本発明の他の好ましい実施例による機器の概略ブロック図である。
【図８８】目の表面の概略正面図である。
【図８９Ａ】図８７のセンサの位置に関して異なる位置を図示する。
【図８９Ｂ】図８７のセンサの位置に関して異なる位置を図示する。
【図８９Ｃ】図８７のセンサの位置に関して異なる位置を図示する。
【図８９Ｄ】図８７のセンサの位置に関して異なる位置を図示する。
【図９０】本発明の好ましい実施例による機器の概要のブロック図である。
【図９１Ａ】図９０の実施例関する様々な検出配列を図示する。
【図９１Ｂ】図９０の実施例関する様々な検出配列を図示する。
【図９１Ｃ】図９０の実施例に関する様々な検出配列を図示する。
【図９２】概略的に、図９０の実施例に従って好ましい実施例を図示する。
【図９３Ａ】概略的に移植に関して他の実施例を図示する。
【図９３Ｂ】図９３Ａの中で示されるセンサ配列の拡大図である。
【図９４】概略的に本発明の別の他の実施例を図示する。
【図９５Ａ】本発明の別の実施例の概略断面図である。
【図９５Ｂ】図９５Ａの中で示される配列の拡大図である。
【図９６】本発明の１つの好ましい実施例の概略図である。
【図９７Ａ】本発明の１つの好ましい実施例の概略図である。
【図９７Ｂ】図９７Ａの中で示される配列の拡大図である。
【図９７Ｃ】本発明の他の実施例の概略図である。
【図９８Ａ】本発明の移植に関して好ましい実施例の概略図である。
【図９８Ｂ】図９８Ａの中で示される実施例の断面図を示す。
【図９９Ａ】本発明の他の実施例の移植可能なセンサの概略図である。
【図９９Ｂ】本発明の他の実施例の移植可能なセンサの概略図である。
【図９９Ｃ】本発明の他の実施例の移植可能なセンサの概略図である。
【図９９Ｄ】本発明の他の実施例の移植可能なセンサの概略図である。
【図１００Ａ】本発明の好ましい実施例のセンサの位置の概略図である。
【図１００Ｂ】図１００Ａの中で示されるセンサの拡大図を示す。
【図１００Ｃ】図１００Ａ−Ｂの中で概略的に示される本発明の１つの好ましい実施例による機器の概要のブロック図である。
【図１００Ｄ】本発明の好ましい実施例のセンサ配列の概略図である。
【図１０１Ａ】本発明の１つの好ましい実施例による機器の概要のブロック図である。
【図１０１Ｂ】図１０１Ａの実施例の断面図を示す。
【図１０２（Ａ）】本発明の好ましい実施例について断面図を示す。
【図１０２Ｂ】本発明の好ましい実施例について断面図を示す。
【図１０２Ｃ】本発明の他の実施例の断面図を示す。
【図１０３】本発明の他の実施例の概略図である。
【図１０４Ａ】本発明の好ましい実施例についてのプローブ配列の概略図である。
【図１０４Ｂ】本発明の好ましい実施例の概略図である。
【図１０４（Ｂ−１）】本発明の好ましい実施例におけるプローブ配列を指し示すための様々な概略図である。
【図１０４（Ｂ−２）】本発明の好ましい実施例におけるプローブ配列を指し示すための様々な概略図である。
【図１０４（Ｂ−３）】本発明の好ましい実施例におけるプローブ配列を指し示すための様々な概略図である。
【図１０４Ｃ】本発明の好ましい実施例における化学物質の連続監視に関する概略ブロック図である。
【図１０４Ｄ】図１０４Ｅにて説明した本発明の好ましい実施例におけるプローブ配列図の概略ブロック図である。
【図１０４Ｅ】本発明の好ましい実施例である。
【図１０４Ｆ】評価されている組織に関する２つの異なる位置でのプローブ配列の断面図である。
【図１０４Ｇ】評価されている組織に関する２つの異なる位置でのプローブ配列の断面図である。
【図１０４Ｈ】測定するプローブの中で用いられるセンサ及びフィルタに関して異なる配列の正面図を示す。
【図１０４Ｉ】測定するプローブの中で用いられるセンサ及びフィルタに関して異なる配列の正面図を示す。
【図１０４Ｊ】測定するプローブの中で用いられるセンサ及びフィルタに関して異なる配列の正面図を示す。
【図１０４Ｋ−１】本発明の好ましい実施例に従って回転可能なフィルタ・システムを用いて、プローブ配列の断面図を示す。
【図１０４Ｋ−２】図１０４Ｋ−１の回転可能なフィルタの正面図を示す。
【図１０４Ｌ】本発明の他の実施例における様々な測定配列の概略図である。
【図１０４Ｍ】本発明の他の実施例における様々な測定配列の概略図である。
【図１０４Ｎ】本発明の他の実施例における様々な測定配列の概略図である。
【図１０４Ｏ】プローブ配列をサポートアームの概略図である。
【図１０４Ｐ】非対称の測定による異常検出に関する両方の目の同時の非接触評価に関するプローブ配列の概略図である。
【図１０４Ｑ（１Ａ）】赤外線画像診断を用いて、結膜／血しょう接触面の放射の生体内の評価に関係する一連の図を示す。
【図１０４Ｑ（１Ｂ）】赤外線画像診断を用いて、結膜／血しょう接触面の放射の生体内の評価に関係する一連の図を示す。
【図１０４Ｑ（２Ａ）】赤外線画像診断を用いて、結膜／血しょう接触面の放射の生体内の評価に関係する一連の図を示す。
【図１０４Ｑ（２Ｂ）】赤外線画像診断を用いて、結膜／血しょう接触面の放射の生体内の評価に関係する一連の図を示す。
【図１０４Ｑ（３）】赤外線画像診断を用いて、結膜／血しょう接触面の放射の生体内の評価に関係する一連の図を示す。
【図１０４Ｑ（４）】赤外線画像診断を用いて、結膜／血しょう接触面の放射の生体内の評価に関係する一連の図を示す。
【図１０４Ｑ（５）】赤外線画像診断を用いて、結膜／血しょう接触面の放射の生体内の評価に関係する一連の図を示す。
【図１０５（Ａ）】本発明の１つの好ましい実施例の概要の単純化されたブロック図である。
【図１０５（Ｂ）】目に配置された接触装置及び変換器を用いることにより達せられた心臓鼓動に対応する波形を示す。
【図１０５（Ｃ）】図１０５Ｂに対する一致の中の１つの好ましい実施例の概要のブロック図である。
【図１０５Ｄ−１】発明の好ましい実施例による目の中の血管新生膜に隣接している加熱する伝動装置の断面図を示す。
【図１０５Ｄ−２】加熱する伝動装置の側面図を示す。
【図１０５Ｄ−３】過熱する伝動装置の正面図を示す。
【図１０５Ｄ−４】概略的に図１０５Ｄ−１の中の装置の外科的移植の様子を図示する。
【図１０５Ｄ−５】概略的に図１０５Ｄ−１の中の装置の外科的移植の様子を図示する。
【図１０５Ｄ−６】概略的に図１０５Ｄ−１の中の装置の外科的移植の様子を図示する。
【図１０５Ｄ−７】十字形の中で過熱する伝動装置の正面図を示す。
【図１０６Ａ】本発明の好ましい実施例に従って分配装置の概略図である。
【図１０６Ｂ】付属のハンドルを備えた図１０６Ａの好ましい実施例の概略図である。
【図１０７Ａ】まぶたが動いている図１０６Ａ−Ｂの実施例の断面図である。
【図１０７Ｂ】まぶたが動いている図１０６Ａ−Ｂの実施例の断面図である。
【図１０８】図１０７Ａ−Ｂの中で示される他の実施例の断面図である。
【図１０９】分配装置の１つの好ましい実施例の断面図である。
【図１１０Ａ】概略的に分配装置に関して他の実施例を図示する。
【図１１０Ｂ】概略的に分配装置に関して他の実施例を図示する。
【符号の説明】
【０９８３】
４…角膜
２…接触装置
６…駆動手段
８…検出配列
１０…計算ユニット
１２…環状部材
１４…可撓性膜
１６…可動中央部片
２６…磁気応答性要素
２８…磁場を作る機構
３０…コイル
８６…測距ビーム検出器
９０…マルチフィルタ光学要素
９４…ビーム強度検出センサ
９６…収束レンズ

Claims

目の結膜に隣接して配置される接触装置で、前記接触装置は以下を含む:
目の結膜に隣接して配置されるためのハウジング、
化学的、物理的、細胞及び分子の評価のうち少なくとも一つのために、結膜からの流体の分析用にハウジングに含まれるセンサ、そして
前記ハウジングは厚さ5.0mm未満である。
目の中の少なくとも1つの物質の濃度の非侵襲性測定用の機器で、前記機器は以下を含む:
目に放射線を照射するための電磁放射の線源、
測定されるその物質により放射される電磁放射の強度を検出し、前記放射線の検出されたその強度に対応する出力信号を与える検出装置。
収集器を持ち、
前記検出装置、放射線の前記線源及び前記収集器がハウジング内で並んで設けられている請求項2に記載の機器。
収集器を持ち、
前記検出装置、放射線の前記線源及び前記収集器はハウジングの中で互いに対向して設けられている請求項2に記載の機器。
測定される前記物質に吸収される赤外線エネルギーに対応する波長を選択するフィルタを含む請求項2に記載の機器。
目の上に配置するための接触装置を含む請求項2に記載の機器。
目の内部に前記接触装置を配置するためのハウジングを含む請求項６に記載の機器。
前記接触装置が眼内レンズである請求項2に記載の機器。
前記物質がグルコース、コレステロール及びエタノールの少なくとも1つを含む請求項2に記載の機器。
測定される前記物質による赤外線エネルギーの吸収に対応する波長を選択するフィルタを含む請求項３に記載の機器。
前記フィルタは約2,120nmに中心がある帯域幅を持つ請求項１０に記載の機器。
前記フィルタは約2,300nmに中心がある帯域幅を持つ請求項１０に記載の機器。
前記フィルタは約3,300nmに中心がある帯域幅を持つ請求項１０に記載の機器。
プロセッサを持ち、
前記プロセッサに前記出力信号を伝送するための無線装置を含む請求項２に記載の機器。
前記ハウジングはペン構成を持つ請求項３に記載の機器。
前記ハウジングはピンセット構成を持つ請求項４に記載の機器。
前記出力信号により作動させられるドラッグ・デリバリー装置を含む請求項２に記載の機器。
前記検出器が赤外線センサである請求項２に記載の機器。
前記出力信号により活性化される心臓の細動除去器を含む請求項２に記載の機器。
前記出力信号により活性化されるペースメーカーを含む請求項２に記載の機器。
目の中の少なくとも1つの物質の非侵襲性測定のための方法で、前記方法は以下のステップを含む：
電磁放射線を目に照射するステップ、及び
測定されるその物質により放射された電磁放射線の強度の検出、及び前記放射のその強度に対応する出力信号を与えるステップ。
目の中の少なくとも1つの物質の濃度の非侵襲性測定用の機器であり、前記機器は以下を含む:
目からの赤外線エネルギーを受け取るとともに、目によって生成された赤外線エネルギーに基づく前述の目に存在する前記物質の赤外線吸収を測定するための検出装置、及び
その赤外線吸収に基づいた前記物質の濃度を測定するための処理装置。
前記物質がグルコース、エタノール及びコレステロールの少なくとも1つを含む請求項２２に記載の機器。
目と前記検出装置との間に配置される2つの狭い帯域通過フィルタを含み、
前記狭い帯域通過フィルタの一方は、測定される物質による前記赤外線の吸収に対応する波長で赤外線を透過させるフィルタであり、前記狭い帯域通過フィルタの他方はそれ以外の波長の赤外線を透過させるフィルタである請求項２２に記載の機器。
前記一方のフィルタは約9,400nmに中心があるバンド幅を持ち、前記他方のフィルタは10,500〜11,000nmに中心があるバンド幅を持つ請求項２４に記載の機器。
前記一方のフィルタは約9,900nmに中心があるバンド幅を持ち、前記他方のフィルタは10,500〜11,000nmに中心があるバンド幅を持つ請求項２４に記載の機器。
前記一方のフィルタは約8,300nmに中心があるバンド幅を持ち、前記他方のフィルタは10,500〜11,000nmに中心があるバンド幅を持つ請求項２４に記載の機器。
前記検出装置は、赤外線センサの冷接点及び熱接点と、それらの間の温度こう配を拡大するための冷却機とを備える請求項２４に記載の機器。
目の中の少なくとも1つの物質の濃度の非侵襲性測定用の機器であり、前記機器は以下を含む:
眼から放射される赤外領域のうちの２つの波長（一方の波長は測定される前記物質による光の吸収が前記物質量と高い相関をもち、他方の波長は測定される前記物質による光の吸収が前記物質量と低い相関をもつ）の放射強度を検出し且つ出力信号として供給する検出装置、及び
前記物質による赤外線吸収に基づき、前記物質の濃度の確定するために前記検出装置から得られる出力信号を処理する処理装置。
目の中の少なくとも1つの物質を非侵襲性測定する方法であり、前記方法は次のステップを含む：
目からの赤外線エネルギーの受信及び検出を行うステップ、
受信及び検出した前記赤外線エネルギーから目の中に存在する前記物質の赤外吸収を測定するステップ、及び
前記赤外吸収から前記物質の濃度の処理及び確定を行うステップ。
目の中の少なくとも1つの物質の非侵襲性測定のための方法であり、前記方法は次のステップを含む：
眼から放射される赤外領域のうちの２つの波長（一方の波長は測定される前記物質による光の吸収が前記物質量と高い相関をもち、他方の波長は測定される前記物質による光の吸収が前記物質量と低い相関をもつ）を検出するステップ、及び
前記物質による赤外線吸収に基づき、前記物質の濃度の確定するために前記検出装置から得られる出力信号を
前記物質による赤外線の吸収に基づき前記物質の濃度を確定するため、検出された波長を処理するステップ。
目の中の少なくとも1つの物質の非侵襲性測定用の機器で、前記機器は以下を含む:
目から赤外線エネルギーを受け取るための受信装置、
目より生成された前記赤外線エネルギーから目の中に存在する前記物質の赤外吸収を確定する検出装置、
目の温度を測定するためのセンサ、
測定された温度及び赤外吸収に基づいて、目の温度と前記物質の濃度とを確定するための処理装置。
目の中の少なくとも1つの物質の非侵襲性測定のための方法であり、前記方法は次のステップを含む：
目からの赤外線エネルギーを受信するステップ、
目より生成された赤外線エネルギーから目に存在する前記物質の赤外吸収量を確定するステップ、
目の温度を測定するステップ、及び
赤外吸収及び眼の温度に基づき前記物質の濃度の量を確定するステップ。
温度を測定するための機器で、前記機器は以下を含む：
目の表面の温度を検出する装置と、前記温度に対応する検出信号を外部に伝送する装置とを含む、目の表面にしっかり合う接触装置。
無線伝達装置を含む請求項３４に記載の機器。
温度レベルに基づき別の装置を活性化するための装置を含む請求項３４に記載の機器。
病原菌の検出のための検出器を含む請求項３６に記載の機器。
目の温度を測定する方法であり、前記方法は次のステップを含む：
目の表面に接触装置を配置するステップ、
目の表面の温度を検出するステップ、及び
検出された温度に対応する検出信号を確定し、得られた前記検出信号により温度レベルを送信するステップ。
目の中の少なくとも1つの感光性薬剤の濃度を非侵襲測定する機器であり、前記機器は以下を含む:
目に照射するための電磁放射の線源、
前記線源が前記感光性薬剤と相互作用して眼から放射される電磁放射線の強度を検出し、その強度を表す出力信号を供給する検出装置、及び
前記した検出された電磁放射の強度から前記感光性薬剤の濃度を計算するための処理装置。
前述の目に放射する電磁放射は、前記感光性薬剤の吸収波長より短い波長を持つ請求項３９に記載の機器。
前記の目に放射する電磁放射は690nmに中心を持つ請求項３９に記載の機器。
前記検出装置は前記電磁放射により生成された蛍光の強度を検出する請求項４１に記載の機器。
前記の感光性薬剤はベルテポルフィン（verteporfin）、プルリチン（purlytin）及びルテチウムテキサフィリン（lutetium texaphyrin）の少なくとも1つを含む請求項３９に記載の機器。
前記感光性薬剤の濃度によって異常状態を治療する放射線放出装置を含む請求項３９に記載の機器。
身体器官の異常状態を治療する方法であり、前記方法は次のステップを含む：
身体器官の組織に付着するように接触装置を設置するステップ、
前記組織に放射線を到達させるために前記接触装置を使用するステップ、及び
前記異常状態を治療するために前記組織に放射線の到達を可能にするために経過する十分な時間を経過させるステップ。
前記放射線は赤外線、X線及びガンマ線の少なくとも1つを含む請求項４５に記載の方法。
前記赤外線は導電性高分子材料によって生成された熱を含む請求項４６に記載の方法。
X線とガンマ線は放射性の線種を用いて放出された放射線を含む請求項４６に記載の方法。
前記の異常状態は低酸素症、異常な血管配置、緑内障及び癌の少なくとも1つを含む請求項４５に記載の方法。
放射線源は赤外線、X線及びガンマ線の少なくとも1つを放出する請求項４５に記載の方法。
目の異常状態を治療するための機器であって、以下を含む:
目の組織と接触する接触装置、
前記異常状態を治療するために目の前記組織に放射線を放出するための放射線源。
温度検出器を含む請求項５１に記載の機器。
赤外線は導電性高分子材料によって放出される請求項５１に記載の機器。
X線とガンマ線は放射性の線種によって放出される請求項５１に記載の機器。
前記の異常状態は低酸素症、異常な血管配置、緑内障及び癌の少なくとも1つを含む請求項５１に記載の機器。
目に薬剤を適用するためのディスペンサーであり、前記ディスペンサーは以下を含む:
目の表面にしっかり合う接触装置、
分配される薬剤を含み、目の表面へ薬剤の放逐をもたらす外圧によって圧縮することができる、少なくとも1つの球状体。
前記球状体は破裂することができる膜を持つ請求項56に記載のディスペンサー。
目に薬剤をつけるためのディスペンサーであり、前記ディスペンサーは以下を含む:
目の表面にしっかり合い、前記薬剤が通過できる経路をもつ接触装置、
前記経路に接続されたシャフト、
前記シャフトに接続された圧迫可能な球状体、そして
前記球状体は前記薬剤を含み、該球状体の圧迫で目の表面へ薬剤を放出する。