JP2011005261A - 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 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】接触装置2は、目に設置し、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2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し、信号は外部的に配置された受信器に伝え、その後、信号は処理し、分析し、記録することができる。
【選択図】図1
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
がこの設計の典型的な欠点でもある。
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。
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。
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。
価である。また、これはたった一回の試験のみである。
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。
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。
。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。
もつ全吸収を生成する。
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。
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。
とにより自動的に選択することもできる。
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。
きる。
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。
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。
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。
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。
ラメータも測定できる能力がある。
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。
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。
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。
きる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
carrier)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。
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。
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。
(PCM)、デルタ変調(DM)等を含む各種の方法で変調される。
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。
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。
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。
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。
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。
0μm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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
化を検出するものである。
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。
にセンサ表面に届き浸透することを可能にする。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
能によって用いられる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
吸収される。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
・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。
である。
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。
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。
が、細胞の成分はない。
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。
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。
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。
〜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。
・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。
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。
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。
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。
、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。
・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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
きる。
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。
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。
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。
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。
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。
わせが達せられる場合)、この差は0である。
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。
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。
場合は常に)正である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
眼圧を示す。これは、次に、予め定義した圧平量に相当する。
水銀柱ミリメートル(mmHg)で表される眼圧を示す。
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。
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。
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。
出力に本質的に影響がないであろう。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
る光学フィルタ要素210とを備える。
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。
・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。
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。
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。
より簡単に決定できる。
・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。
又は接触装置の両側の面に可撓性膜を持つものである。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
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Frequiredは、次の式を使って決められる。
数学的にFrequired=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Frequired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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
ある。
ができる。
信号の記録から構成される。
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。
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。
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。
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。
・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
。
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。
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。
・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。
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。
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。
-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。
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
。
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。
、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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
・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。
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。
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。
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。
mm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。
、上述したように、それを角膜に押しつける。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
(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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
L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。
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。
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。
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。
は)生命保険補償を見つけるのに困難となるであろう。
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。
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。
また個人の装置受信器を用いて、信号を受け取る。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
38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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
)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。
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。
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。
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。
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。
。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。
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。
ましくは5mm未満である。
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。
伝送する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
述される: 電波インピーダンス及び蛍光の技術。
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。
56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。
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。
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。
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。
、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。
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。
、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。
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。
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。
。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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
搬システムもまた、用いることができる。
ある。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 (58)
- 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。
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