JP2012503204A - 光センサアセンブリ - Google Patents
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Abstract
本発明は、媒体を汚染に晒すことなく媒体中の検体を測定するシステムおよび方法を提供する。システムおよび方法は、ルアーキャップに埋め込まれ、読取りデバイスにデータを無線で送信することができる、小型のセンサデバイスの新規な組み合わせを用いる。
Description
[0001]本出願は、２００８年９月１９日出願の米国仮特許出願第６１／０９８，４７９号の利益を主張し、その開示を参照により本明細書に組み込む。
[0003]本発明は、全体として、媒体中の検体の存在を測定するデバイス、システム、および方法に関し、より具体的には、所望の媒体に対する連続的な暴露を可能にする光センシング装置およびハウジングに関する。
[0003]本発明は、全体として、媒体中の検体の存在を測定するデバイス、システム、および方法に関し、より具体的には、所望の媒体に対する連続的な暴露を可能にする光センシング装置およびハウジングに関する。
[0005]Ｓｅｎｓｏｒｓ ｆｏｒ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｉｎｃ．（ＳＭＳＩ）は、身体または他の媒体中に存在する様々な検体（例えば、グルコース、ＣＯ２、Ｏ２など）をモニタリングする、多数の超小型ワイヤレスセンサを開発してきた。特定の実施形態では、これらの超小型センサは、血液中の検体の存在、欠如、もしくは量を測定するため、ヒトまたは動物に埋め込まれるように適合されており、センサ自体はそのすぐ周囲の検体を検出し測定する。ワイヤレスセンサは、例えば、米国特許第５，５１７，３１３号、第６，３３０，４６４号、第６，４００，９７４号、第７，１３５，３４２号、および第６，９４０，５９０号にさらに十分に記載されており、それらの全体を参照により本明細書に組み込む。
[0006]特定の実施形態では、これらの超小型の埋込み式センサは、例えば腕時計、ページャー、または他のデバイスとして構成された外部読取り機内に収容された一次コイルと、センサ自体の中の回路基板上に印刷された二次コイルとによる誘導によって給電される。特定の実施形態では、センサは、この一次コイルおよび二次コイルの電磁リンクによって、電力を受け取り、そのデータを送信する。例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，４００，９７４号を参照のこと。
[0007]１つの設計用途はヒトまたは動物の移植組織モニタリングであるが、媒体中の検体を継続的に測定する他の用途範囲において、新規な改善された無線センサ、および無線センサを使用する方法が必要とされている。
[0008]本発明は、媒体中の検体の存在を測定する目的で、光センサを所望の媒体に対して継続的に暴露することを可能にする、センシング装置、システム、および方法を包含する。
[0009]本発明の一実施形態によれば、センシング装置が提供される。センシング装置は、外部スリーブと外部スリーブ内に収容された噛合部材とを有するハウジングを含む。検体を含有する媒体中の検体の存在または強度を測定することができる光学ベースのセンサは、ハウジングの噛合部材内に配置される。センサは、本体と、内部回路類と、その本体内に収容された内部コイルとを含む。いくつかの実施形態では、内部コイルは外部電源から電力を無線で受け取るように構成される。センシング装置はまた、センサに電力を伝達し、センサからデータを受け取るように構成された駆動回路類を含むことができる。いくつかの実施形態によれば、駆動回路類はセンサにデータを伝達するように構成することもできる。噛合部材は、光学ベースのセンサが検体を含有する媒体に接触することができるように、測定される検体を含有する媒体と接触しているデバイスと噛合するように構成される。
[0010]本発明の別の態様によれば、センサシステムが提供される。センサシステムは、検体を含有する媒体中の検体の存在を測定する複数の光学ベースのセンサを含む。各センサは、外部スリーブと外部スリーブ内に収容された噛合部材とを有するハウジング内に配置することができる。センサは、本体と、内部回路類と、本体内の内部コイルハウジングとを含むことができる。内部コイルは、外部電源から電力を受け取り、データを送信するように構成することができる。
[0011]システムは、本発明のいくつかの実施形態によれば、少なくとも１つの読取りデバイスを含んでもよい。読取りデバイスは、光学ベースのセンサの内部コイルに電力を伝達し、内部コイルからデータを受け取るように構成された一次コイルに結合することができる。本発明の様々な実施形態によれば、読取りデバイスはまた、光学ベースのセンサにデータを送信するように構成されてもよい。
[0012]システムはまた、本発明のいくつかの実施形態によれば、センサの少なくとも１つからデータを受け取るため、読取りデバイスとインターフェース接続するように構成された処理デバイスを含んでもよい。それに加えて、処理デバイスは、本発明の様々な実施形態による読取りデバイスを通してセンサの１つにデータを送信してもよい。ハウジングの噛合部材は、光学ベースのセンサが検体を含有する媒体と接触するように、測定される検体を含有する媒体と接触しているデバイスと噛合するように構成することができる。
[0013]本発明の別の態様によれば、媒体中の検体の存在および濃度を測定する方法が提供される。方法は、外部スリーブと外部スリーブ内に配置された噛合部材とを有するハウジングを備える、センシング装置を提供することを含む。センシング装置はさらに、ハウジングの噛合部材内に配置された光学ベースのセンサを備えることができる。光学ベースのセンサは、本体と、内部回路類と、本体内の内部コイルハウジングとを含むことができる。内部コイルは、外部電源から電力を受け取るように構成することができる。方法はさらに、測定される検体を含有する媒体と流体連通するように構成されたデバイスとセンシング装置を噛合させることと、読取りデバイスを使用して電磁誘導によって内部コイルを励起することとを含むことができる。方法はまた、読取りデバイスにおいて、媒体中の検体の存在に関するデータを光学ベースのセンサから受信するステップと、データを処理デバイスに送信するステップとを含むことができる。方法はまた、本発明のいくつかの実施形態によれば、センサにデータを送るステップを含んでもよい。
[0014]本発明の別の態様によれば、ハウジングの外表面に配置されたキャビティを有するハウジングを含む、センシング装置が提供される。検体を含有する媒体中の検体の存在を測定することができる光学ベースのセンサを、ハウジング内に配置することができる。センサは、本体と、内部回路類と、その本体内に収容された内部コイルとを含むことができる。内部コイルは、外部電源から電力を受け取るように構成することができる。駆動回路類は、センサに電力を伝達し、センサからデータを受信するように構成することができる。駆動回路類はまた、本発明のいくつかの実施形態によるセンサにデータを送信するように構成されてもよい。ハウジングは、光学ベースのセンサが検体を含有する媒体に接触することができるように、測定される検体を含有する媒体と接触しているデバイスと接続するように構成することができる。
[0015]本発明のいくつかの実施形態によれば、センサはさらに、媒体と相互作用する蛍光指示薬に光を導入する光源を備えてもよい。導入された光に応答して蛍光指示薬から放射された光を検出するため、光検出器をセンサ内に含めることもできる。光検出器は、検出光に比例した信号を出力することができる。蛍光指示薬によって放射された光は、媒体中の検体の存在および濃度に従って変動する可能性がある。
[0016]本発明のいくつかの実施形態によれば、駆動回路類はさらに、センサからのデータを外部処理デバイスに伝達するように構成されてもよい。このデータは、いくつかの実施形態による光検出器から出力される信号を含むことができる。それに加えて、駆動回路類は、処理デバイスからセンサにデータを伝達するように構成されてもよい。様々な実施形態によれば、処理デバイスと駆動回路類との間の通信は、無線であるか、または、処理デバイスと駆動回路類との間の物理的接続（例えば、ＵＳＢ、シリアルケーブル、同軸ケーブル、送信ラインなど）の結果であってもよい。
[0017]本発明のいくつかの実施形態によれば、一次コイルは、ＰＣＢ基板上に印刷し、内部コイルの結合距離（coupling distance）内に実装することができる。それに加えて、いくつかの実施形態によれば、ハウジングは、例えばルアーロックなどのルアー取付具であってもよい。ルアー取付具は、本発明のいくつかの実施形態によれば、６％のテーパーを有することができるが、他の実施形態によれば、テーパーは６％以外である。ルアー取付具は、測定される検体を含有する媒体と流体または気体連通されたデバイスと噛合するように構成することができる。
[0018]本発明のいくつかの実施形態によれば、検体はグルコースである。しかし、他の様々な実施形態によれば、検体は、ＣＯ２、Ｏ２、ＮａＣｌ、またはバイオマーカーであってもよい。他の様々な実施形態によれば、センサはまた、色、屈折率、ｐＨ、親和性認識成分（affinity recognite elements）（抗体など）、イオン交換、および共有結合を検出してもよい。それに加えて、センサは、１つを超える数の検体を測定するように構成することができる。
[0019]本発明のいくつかの実施形態によれば、噛合部材は、注射器、または流体もしくは気体を運ぶラインと噛合するように構成される。噛合部材はまた、容器、カテーテル、またはタンクと噛合するように構成されてもよい。
[0020]本発明の様々な態様および実施形態のさらなる用途および利点を、図面を参照して以下に考察する。
[0030]本発明は多数の異なる形態で具体化されてもよいが、本開示は本発明の原理の例を提供するものと見なされ、またそのような例は、本明細書に記載され、かつ／または本明細書に例示される好ましい実施形態に本発明が限定されることを意図しないという理解のもとに、多数の例示的実施形態を記載する。
[0031]図１は、本発明の実施形態によるセンシング装置１００の分解組立図を示す。装置１００は、外部スリーブ１０４と外部スリーブ１０４内に配置された噛合部材１０６とを有するハウジング１１４をそれ自体が含む、センサアセンブリ１０２を含むことができる。一実施形態では、光センサ１０８は、ハウジングの噛合部材１０６内に配置することができる。一次コイル１１６はＰＣＢ基板１１２上に取り付けることができる。駆動回路類１１０は、回路を駆動するため、一次コイル１１２に結合することができる。通信ケーブル１１８は、駆動回路類を外部処理デバイスに接続することができる。ハウジングキャップ１２０は、ハウジング１１４と統合されるか、図１に示されるように別個であってもよい。一次コイル１１６および駆動回路類１１０は、好ましくは、ハウジング１１４およびハウジングキャップ１２０内に封入される。本発明のいくつかの実施形態によれば、センサは、摩擦嵌めを使用してハウジングの内部に埋め込むことができる。しかし、他の実施形態によれば、センサは、例えばシリコーン接着剤などの接着剤を使用して、ハウジング内に埋め込むことができる。
[0032]本発明の実施形態によれば、通信ケーブル１１８は、ＲＦアンテナまたは他の無線通信手段と置き換えることができる。他の実施形態によれば、ハウジングは、例えばルアーロックなどの標準化された漏れのない取付具であってもよい。
[0033]図２は、本発明の実施形態による光学ベースのセンサ１０８を示す。一実施形態では、センサは、センサ本体を形成する容器（encasement）２０２を含む。本発明のいくつかの実施形態によれば、容器２０２は光導波路として機能することができる。内部回路類２０４は、基板２２８上に取り付けられ、１つまたは複数のフォトダイオード２１４ａおよび２１４ｂ、発光ダイオード（ＬＥＤ）２０８、エンコーダ２１８、および無線インターフェースを含むことができる。いくつかの実施形態によれば、光検出器２１４ａおよび２１４ｂはフォトダイオードである。フィルタ２１６ａおよび２１６ｂは、フォトダイオード２１４ａおよび２１４ｂの上に位置させることができる。
[0034]いくつかの実施形態では、接続部２２６を介して駆動回路類に接続することができる一次コイル２２４は、センサ１０８内の内部コイル２０６の結合距離内に配置することができる。これによって、一次コイルが電磁誘導によって内部コイル２０６に電力を転送することが可能になる。電力供給されると、センサは、ＬＥＤ２０８によって放射される励起放射線２２２によって蛍光指示薬分子２１０を励起するように構成することができる。指示薬分子２１０は、センサ１０８を取り囲む媒体中の検体２１２（例えば、グルコース）の存在に反応し、放射線２２２によって励起されると、応答放射線（response radiation）２２０ａおよび２２０ｂ（例えば、蛍光放射線など）を放射し、これを光検出器２１４ａおよび２１４ｂによって検出することができる。放射された応答放射線２２０ａおよび２２０ｂの量は、媒体中に存在する検体の濃度に応じて変動する。フィルタ２１６ａおよび２１６ｂは、励起放射線２２２のスペクトル中のほぼすべての光を阻止する一方で、応答放射線２２０ａおよび２２０ｂのスペクトル中のほぼすべての光を通過させるように構成することができる。
[0035]光検出器２１４ａおよび２１４ｂはアナログ信号を生成することができ、そのアナログ信号は、いくつかの実施形態によれば、エンコーダ２１８によって振幅変調（ＡＭ）または周波数変調（ＦＭ）信号としてエンコードすることができる。本発明のいくつかの実施形態によれば、エンコーダはまた、光検出器からのアナログ出力をデジタル的にエンコードしてもよい。次に、エンコーダ２１８による信号出力を内部コイル２０６に転送することができ、内部コイルは次いで、電磁誘導によって信号を一次コイル２２４に転送する。本発明のいくつかの実施形態によれば、一次コイル２２４は腕時計に組み込むことができる。いずれにしても、本発明の実施形態によれば、電磁結合を確立するため、一次コイルは内部コイル２２４に対して同軸に向き付けられる。本発明の他の実施形態によれば、一次コイル２２４はハウジング１１４の裏面に直接隣接させて、ただし内部コイル２０６の結合距離内に位置させることができる。特定の実施形態では、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，４００，９７４号に記載されるように、センサは、一次および二次コイルの電磁リンクによって、電力を受け取り、そのデータを送信する。
[0036]センサ１０８の構造および動作の付加的な例は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，５１７，３１３号、第６，３３０，４６４号、第６，４００，９７４号、および第６，９４０，５９０号に記載されている。例えば、米国特許第５，５１７，３１３号、第６，３３０，４６４号、第６，４００，９７４号、第７，１３５，３４２号、および第６，９４０，５９０号は、指示薬分子を使用して検体の存在を検出することができるセンサの動作について記載している。同様に、米国特許第６，３３０，４６４号および第６，４００，９７４号は、センサの無線給電および通信機能の動作について記載している。
[0037]図２に示されるセンサ１０８は２つの光検出器を示すが、任意の数の光検出器を使用して、センサが多数の異なる検体を検出できるようにすることができる。光検出器の数を増加させ、指示薬分子の化学的性質を変更することによって（例えば、異なる検体にそれぞれ応答する複数の指示薬分子を含むことによって）、複数の検体を単一のセンサによって検出することができる。いくつかの実施形態によれば、各光検出器は、異なる波長で蛍光を発するようにそれぞれ構成することができる、異なる蛍光指示薬分子２１０によって放射される光の異なる波長に適応する、異なるフィルタを有することができる。
[0038]他の態様によれば、気体用途向けのセンサも構成することができる。例えば、ルテニウムビフェニルフェナントロリン（ruthenium biphenylphenanthroline）などの酸素指示薬をセンサとして構成することができ、センサアセンブリ１０２は、流体ラインまたは気体ラインのどちらかに酸素を溶解する酸素センサとなる。実際に、本発明の様々な実施形態によれば、センサアセンブリ１０２は、任意の血液または体液由来のバイオマーカーを測定するように構成することができる。それに加えて、センサは、いくつかの実施形態によれば、色、屈折率、塩分、ｐＨ、抗体などの親和性認識成分、イオン交換、または共有結合を測定するように設計することができる。
[0039]図３は、本発明の実施形態によるセンサシステムの機能図を示す。取り付けられたセンサ３０２は、無菌またはルアーキャップの障壁３１８内に取り付けることができる。無線インターフェース３０４（トランスミッタ、復調器、および一次コイルを含むことができる）は、センサ３０２の内部コイル２０６の結合距離内に位置させることができ、無線でセンサ３０２を励起し、センサ３０２からセンサデータを受け取ることができる。本発明の一実施形態では、無線インターフェース３０４は無菌またはルアーキャップの障壁３１８の裏側に取り付けられ、一次コイルを介してセンサに電力供給するとともにセンサと通信することができる。センサは、電力増幅器（例えば、駆動回路類に収容される）および一次コイル１１６によって付勢することができる。無線インターフェースは、センサからの周波数をデジタルパルス流に再エンコードする復調器（例えば、ＡＭまたはＦＭ復調器）を含んでもよい。次に、無線インターフェース３０４は処理デバイス３０８に信号を送信することができる。本発明のいくつかの実施形態によれば、無線インターフェースは、例えばＵＳＢドングルなどの中間デバイス３０６を介して、処理デバイス３０８に信号３１２を送信する。ＵＳＢドングルは、電力増幅器を駆動する信号を送り、信号を受信する際に信号処理を行い、次に、シリアルＵＳＢ通信または無線通信によって処理デバイス３０８とインターフェース接続するようにプログラムすることができる。いくつかの実施形態では、例えばトランスミッタタイミングの目的で、中間デバイス３０６は無線インターフェース３０４に情報３１４を通信する。
[0040]他の実施形態では、中間デバイス３０６はまた、無線通信デバイス、ネットワーク通信デバイス、または処理デバイスに信号を搬送する他の任意の適切な手段であることができる。それに加えて、本発明の他の実施形態によれば、センサシステムは、中間デバイス３０６を利用せず、無線インターフェース３０４が直接接続によって処理デバイス３０８に信号を直接送信する。
[0041]本発明の実施形態によれば、無線インターフェース３０４は読取りデバイスの一部を形成してもよい。各読取りデバイスは単一のセンサと関連付けることができる。しかし、本出願の１つの利点は、品質モニタリングのため、清涼飲料または飲料工場などの加工ライン内の複数の地点に多数のセンサを設置することができる点である。本発明によれば、主制御またはモニタリングシステムに関してプリセットされた間隔で多数のセンサを読み取るため、単一の読取りデバイスをホストコンピュータへと多重化することができる。さらに、本発明のいくつかの実施形態によれば、低頻度のサンプリング間隔を必要とする用途の場合、読取りデバイスは周期的に持ち運ぶことができる手持ち型のデバイスであってもよい。
[0042]図１は、円形ハウジング１１４内に収容された駆動回路類１１０および一次コイル１１６を示すが、ある実施形態では、一次コイルおよび駆動回路類は円形ハウジングの外部にある別個の読取りデバイス内に配置することができる。そのような配置は図６に示される。
[0043]図６は、本発明の実施形態によるセンサシステムの機能図である。図示されるように、センサアセンブリ１０２は、光センサ１０８が媒体６０２と接触するようにして、媒体収容デバイスの側面６００に接して配置される。センサアセンブリハウジング１１４は、実質的に漏れ止めまたは気密のシールが形成されるように、側面６００に当接する。
[0044]動作の際、読取りデバイス６０４はセンサアセンブリ１０２に近接して（例えば、結合距離内で）位置させることができる。読取りデバイス６０４は、光学センサ１０８と無線連通しており、通信チャネル６１０を通して処理デバイス６１２に情報を中継することができる。本発明のいくつかの実施形態によれば、通信チャネル６１０は無線通信インターフェースである。他の実施形態では、通信チャネル６１０はまた、同軸ケーブル、シリアル接続、ＵＳＢケーブル、直接接続、または１つの場所から別の場所へとデータを送信する他の任意の適切な手段など、任意の種類の通信チャネルであることができる。
[0045]本発明のいくつかの実施形態によれば、ハウジング１１４はルアー取付具を備える。図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態によるルアー取付具を異なる角度から示す。ルアー取付具（「ルアー」、「ルアーテーパー」、または「ルアーロック」として一般に知られる）は様々な用途に使用される。例えば、ルアー取付具は、注射器、カテーテル、血液バッグ、ポンプ、発酵サンプリング注射器、クロマトグラフィ取付具、および回路と装置を取り扱う他の多数の流体（例えば、液体または気体）に使用される。標準的寸法のルアー取付具は、少量ラインの液体または気体接続の単純で広く互換性を持つ手段として、医療、食品、および工業用途の全体にわたって使用される。ルアー取付具をハウジングとして使用することによって、本発明の特定の実施形態では、センサアセンブリを簡単に設置して、汎用基準を用いる医療および工業用の流体回路内で動作させることが可能になる。
[0046]いくつかの実施形態によれば、ルアー取付具７０２は外部スリーブ７０６およびテーパー状のコーン７０４を備えてもよい。いくつかの実施形態によれば、コーンは約６％の標準的なテーパーを有することができる。他の実施形態では、コーンは他の角度のテーパーを有することができる。ルアー取付具７０２はまた、ルアーキャップ７０２ａの主本体と接合することができるルアーキャップ７０２ｂを含んでもよい。本発明の実施形態によれば、ルアーキャップは、キャップ７０２ｂ内部に取り付けられている一次コイル７１６と駆動回路類との間の有線接続を可能にするビア７１０を含んでもよい。あるいは、一次コイル７１６および駆動回路類は両方ともキャップ７０２ｂの外部に位置してもよい。他の実施形態では、ルアーキャップにビアはなく、システムは本明細書に開示されるような無線接続を利用する。
[0047]図７（ｃ）は、ルアー取付具７０２の一実施形態を断面図で示す。図から分かるように、コーン７０４および外部スリーブ７０６はテーパー状のキャビティ７０８を形成する。本発明のいくつかの実施形態によれば、テーパー状のキャビティ７０８は平滑であることができる。しかし、図７（ｃ）に示されるように、テーパー状のキャビティ７０８はまた、いくつかの例においてよりしっかりした取付具を形成することができる係止用のねじ山７１２を含んでもよい。センサ１０８は部分的にキャビティ７１４内に取り付けることができる。
[0048]センサアセンブリは、多数の異なるやり方で検体の測定を行うのに使用することができる。図４は、１つのそのような代表的方法を表すフローチャートを示す。方法４００によれば、ステップ４０４でセンサ１０８がそのハウジング１１４に挿入されると、ステップ４０６でハウジングはデバイスと噛合することができる。デバイスは、好ましくは、検体を含有する媒体を収容するか、またはそれと連通し、ハウジング１１４は、好ましくは、センサ１０８が検体を含有する媒体と接触するようにして、デバイスと噛合する。ステップ４０８で、センサは読取りデバイス６０４によって励起することができる。次に、センサ１０８は、検体の測定を行い、読取りデバイスに情報を送り、それがステップ４１０で受信される。次に、ステップ４１２で、読取りデバイスは処理デバイス６１２にデータを送信することができる。いくつかの実施形態によれば、ステップ４１２でプロセス４００は終了することができる。しかし、他の実施形態によれば、読取りデバイス６０４は予め定められた時間間隔で長時間にわたってセンサ１０８を使用して複数の測定を行うように構成される。そのような実施形態では、次に、ステップ４１４で、読取りデバイス６０４は予め定められた時間間隔だけ待機し、その後、ステップ４０８に戻ってセンサ１０８を再び励起することができる。
[0049]図５は、本発明の実施形態による同じ読取りデバイス６０４を使用して複数のセンサを読み取る方法を示す。方法５００によれば、ステップ５０４で第１のセンサが励起される。ステップ５０６でデータが読取りデバイス６０４によって受信されると、ステップ５０８で処理デバイス６１２に送信される。この時点で、ステップ５１０で別のセンサを読み取る必要があるか否かに関する決定を行うことができる。別のセンサを読み取る必要がない場合、プロセスはステップ５１４で終了する。別のセンサを読み取る必要がある場合、ステップ５１２で読取りデバイス６０４は予め定められた時間間隔だけ待機し、その後、ステップ５１４で次のセンサを励起することができる。その後、プロセスはステップ５０６で繰り返される。
[0050]上述したように、本発明のセンサアセンブリ、センサシステム、および方法の多数の異なる用途がある。例えば、医学の場合、注射器、カテーテル、血液バッグ、およびポンプはすべて、対象の検体のモニタリングを必要とする媒体を収容する。それに加えて、発酵サンプリング注射器、クロマトグラフィ取付具、ならびに他の多数の流体処理回路および装置などの他の用途はすべて検体モニタリングを必要とする。これらの用途の多くは標準的なルアー取付具を使用する。
[0051]例えば、注射器の外筒は、注射器プランジャー（雄型の場合が多い）およびニードル（雌型の場合が多い）の形に成形されたルアー取付具によって針に接続する。「Ｙ」字および「Ｔ」字コネクタ（雄型、雌型両方）、弁、マニホルド、カラム、リザーバなどを含む、このルアーの規格に合わせて作られたすべての種類の一般に利用可能な取付具がある。さらに、ルアー取付具は流体および気体両方の回路に使用される。ルアーのテーパー内に適合するように小型にセンサを作成することによって、標準的なルアー取付具を使用するあらゆる医療、研究室、または工業用途では、単に安価な「Ｔ」字型ルアーまたは任意のルアー雌型取付具インターフェースを利用することによって、それらの流体または気体回路にセンサを簡単に設置することができる。
[0052]図８は、本発明の実施形態によるセンサアセンブリ１０２の１つの使用例を示す。図８では、デバイス８１２は、外筒８０６と、開放端８０８と、「Ｔ」字型接合部８０２と、針８１４を有する先端８０４とを備える注射器である。開放端８０８および先端８０４は接合部８０２によって接合するように設計される。同様に、ハウジング１１４の噛合部分１０６は、接合部８０２の底部８１０と噛合するように構成される。本発明の実施形態によれば、流体が外筒８０６から先端８０４に流れるとき、流体（または検体を含有する媒体）がセンサ１０８と接触するように、ハウジング１１４はチューブ部分８０２と噛合される。本発明のいくつかの実施形態によれば、開放端８０８および先端部分８０４はルアー取付具である。
[0053]図９は、本発明の実施形態による、接合部８０２の底部８１０に挿入されたセンサアセンブリ１０２の部分断面図を示す。図から分かるように、センサアセンブリ１０２は、センサ１０８が検体を含有する媒体９０２内に配置されるように構成される。
[0054]図８および９は注射器としてのデバイス８１２を示すが、これは、本発明の機能の背後にある原理を単に例示するための非限定例であることを意味する。実際に、当業者であれば、センサ装置１０２と噛合するデバイスは検体を含有する媒体を保持することができるいかなるものでもあり得ることを理解するであろう。例えば、本発明のいくつかの実施形態によれば、デバイスは、流体ライン、導管、チューブ、またはカテーテルである。他の実施形態によれば、デバイスはベッセルまたは容器であることができる。
[0055]ストリーム内からリアルタイムで検体（例えば、グルコース）をモニタする能力の他に、ルアー接続部を使用するセンサ構成には多数の実用的な利点がある。ルアーキャップを有するセンサアセンブリは有線または無線で動作するように構成することができるが、無線の実施形態は、一体式の障壁を無菌の流体（または気体）ライン内で維持するという大きな利点を有する。埋込み可能なシステム向けに開発された同じ受動的な遠隔測定および遠隔電源システムによって、ルアーキャップに埋め込まれたセンサは、電力または信号が障壁を通過するようにする貫通部を必要としない。例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，４００，９７４号を参照のこと。
[0056]連続モニタリングを必要とする用途（集中治療室内など）では、センサアセンブリ１０２は、外部アンテナを通して読取りデバイスと常に連通したままであることができる。このアンテナは、本発明の実施形態による１つのセンサ専用であることができる。
[0057]用途に応じて、本発明のセンサは使用後に処分可能であってもなくてもよい。例えば、数日または数週間にわたる患者のＩＣＵ環境では、起こり得るあらゆる相互汚染を防ぐため、センサ（ただし、いくつかの実施形態によれば、読取り機ではない）を処分することができる。しかし、多数の医学以外の用途（例えば、食品または飲料製造）の場合、センサ１０８を何度も洗浄し再使用するのが適切なことがある。
[0058]当業者であれば、蛍光以外の形質導入メカニズムを使用するセンサが可能であることを理解するであろう。例えば、本発明のいくつかの実施形態によれば、センサは、比色、屈折率、混濁度、後方散乱、または吸収度を検出するのに適したセンサを使用することによって、検体の存在を検出する。
[0059]本発明の他の態様によれば、センシング装置は、独立型のセンサプラットフォームとして構成することができる。この実施形態では、装置は、独立型であり、遠隔の無線周波数、またはアップリンクする遠隔測定能力を有して、遠隔モニタリングを可能にするように構成することができる。この実施形態は、（中でも特に）パイプライン、水耕法、浄水、および汚染モニタリングなどの用途に有用である。特定の実施形態において標準的なルアーを使用する、本発明のセンサアセンブリを使用することによって、工業用途の流体フローまたはシステム圧力を中断させることなく、ライン内でセンサキャップを簡単に取り外し、交換または変更することができる。
[0060]このように、多数の好ましい実施形態を、図面を参照して上記に十分に記載してきた。これらの好ましい実施形態に基づいて本発明について記載してきたが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、特定の修正、変形、および代替の構造を上述の実施形態に対して行うことができることが当業者には明白であろう。
Claims (39)
- 外部スリーブと前記外部スリーブ内に収容された噛合部材とを有するハウジングと、
検体を含有する媒体中の検体の存在を測定することができる光学ベースのセンサであって、前記噛合部材内に配置され、本体と、内部回路と、前記本体内に収容された内部コイルとを含み、前記内部コイルが外部電源から電力を無線で受け取るように構成された、光学ベースのセンサと、
前記センサに電力を伝達し、かつ前記センサからデータが伝達されるように構成された駆動回路とを備え、
前記噛合部材が、前記光学ベースのセンサが前記検体を含有する媒体に接触することができるように、測定される前記検体を含有する前記媒体と接触しているデバイスと噛合するように構成された、センシング装置。 - 前記センサが、
前記媒体と相互作用する蛍光指示薬へと光を導入する光源と、
導入された前記光に応答して前記蛍光指示薬によって放射される光を検出し、前記検出光に比例した信号を出力する光検出器とをさらに備え、前記蛍光指示薬の応答が前記媒体中の検体の存在および濃度に従って変動する、請求項１に記載のセンシング装置。 - 前記駆動回路が、前記センサから外部処理デバイスへとデータを伝達するようにさらに構成された、請求項１に記載のセンシング装置。
- 前記データが前記光検出器からの前記信号出力を含む、請求項２に記載のセンシング装置。
- 前記一次コイルが前記ハウジング内に配置される、請求項１に記載のセンシング装置。
- 前記一次コイルがＰＣＢ基板上に印刷され、前記内部コイルの結合距離内に取り付けられる、請求項１に記載のセンシング装置。
- 前記駆動回路が、無線通信インターフェースを通して前記センサから前記外部処理デバイスへと前記データを伝達する、請求項３に記載のセンシング装置。
- 前記ハウジングがルアー取付具である、請求項１に記載のセンシング装置。
- 前記ルアー取付具が約６％のテーパーを有する、請求項８に記載のセンシング装置。
- 前記検体がグルコースである、請求項１に記載のセンシング装置。
- 前記センサが１つを超える数の検体を測定するように構成された、請求項１に記載のセンシング装置。
- 前記駆動回路が電磁誘導によって前記センサに電力を伝達し、かつ前記センサからデータの伝達を受けるように構成された、請求項１に記載のセンシング装置。
- 前記デバイスが注射器である、請求項１に記載のセンシング装置。
- 前記デバイスが流体ラインである、請求項１に記載のセンシング装置。
- 前記駆動回路が前記センサにデータを伝達するようにさらに構成された、請求項１に記載のセンシング装置。
- 検体を含有する媒体中の検体の存在を測定する複数の光学ベースのセンサであって、前記センサがそれぞれ、外部スリーブと前記外部スリーブ内に収容された噛合部材とを有するハウジングに配置され、前記センサがそれぞれ、本体と、内部回路と、前記本体内に収容された内部コイルとを含み、前記内部コイルが外部電源から電力を受け取り、データを送信するように構成された、光学ベースのセンサと、
一次コイルに結合された駆動回路を備える少なくとも１つの読取りデバイスであって、前記一次コイルが、前記複数の光学ベースのセンサの前記内部コイルに電力を送信し、かつ前記内部コイルからデータを受け取るように構成された、読取りデバイスと、
前記複数の光学ベースのセンサの少なくとも１つから前記データを受け取るため、前記読取りデバイスとインターフェース接続するように構成された処理デバイスとを備え、
前記ハウジングの前記噛合部材が、前記光学ベースのセンサが前記検体を含有する媒体と接触するように、測定される前記検体を含有する前記媒体と接触しているデバイスと噛合するように構成された、センサシステム。 - 前記センサが、
媒体と相互作用する蛍光指示薬へと光を導入する光源と、
導入された前記光に応答して前記蛍光指示薬によって放射される光を検出し、前記検出光に比例した信号を出力する光検出器とをさらに備え、前記蛍光指示薬の応答が前記媒体中の検体の存在および濃度に従って変動する、請求項１７に記載のセンサシステム。 - 前記データが前記光検出器からの前記信号出力を含む、請求項１８に記載のセンサシステム。
- 前記一次コイルがＰＣＢ基板上に印刷され、前記複数の光学ベースのセンサのうち１つの前記内部コイルの結合距離内に取り付けられる、請求項１７に記載のセンサシステム。
- 前記読取りデバイスが、無線通信インターフェースを通して前記センサから前記処理デバイスへと前記データを伝達する、請求項１７に記載のセンサシステム。
- 前記ハウジングの少なくとも１つがルアー取付具である、請求項１７に記載のセンサシステム。
- 前記検体がグルコース、Ｏ２、またはＣＯ２である、請求項１７に記載のセンサシステム。
- 前記少なくとも１つのセンサ装置の前記光学ベースのセンサが１つを超える数の検体を測定するように構成された、請求項１７に記載のセンサシステム。
- 各センサがそれと関連付けられた別個の読取りデバイスを有する、請求項１７に記載のセンサシステム。
- 前記読取りデバイスが、前記複数のセンサのうち１つ以上を読み取ることができる手持ち型のデバイスを備える、請求項１７に記載のセンサシステム。
- 前記読取りデバイスが、異なるプリセット間隔で前記複数のセンサのうち１つ以上を読み取るように構成された、請求項１７に記載のセンサシステム。
- 前記読取りデバイスが前記複数の光学ベースのセンサにデータを送るように構成された、請求項１７に記載のセンサシステム。
- 外部スリーブと前記外部スリーブ内に配置された噛合部材とを有するハウジングを備えるセンシング装置を提供するステップであって、前記センシング装置が、前記ハウジングの前記噛合部材内に配置された光学ベースのセンサをさらに備え、前記光学ベースのセンサが、本体と、内部回路と、前記本体内に収容された内部コイルとを含み、前記内部コイルが外部電源から電力を受け取るように構成された、センシング装置を提供するステップと、
測定される前記検体を含有する前記媒体と流体連通するように構成されたデバイスと前記センシング装置を噛合させ、読取りデバイスを使用して電磁誘導によって前記内部コイルを励起するステップと、
前記読取りデバイスにおいて、媒体中の検体の存在に関するデータを前記光学ベースのセンサから受け取るステップと、
前記データを処理デバイスに送信するステップとを含む、媒体中の検体の存在および濃度を測定する方法。 - 前記内部コイルが予め定められた間隔で励起される、請求項２９に記載の検体の存在および濃度を測定する方法。
- 前記データが無線で前記処理デバイスに送信される、請求項３０に記載の検体の存在および濃度を測定する方法。
- 前記光学ベースのセンサが、
媒体と相互作用する蛍光指示薬へと光を導入する光源と、
導入された前記光に応答して前記蛍光指示薬によって放射される光を検出し、前記検出光に比例した信号を出力する光検出器とをさらに備え、前記蛍光指示薬の応答が前記媒体中の検体の存在および量に従って変動する、請求項３０に記載の検体の存在および濃度を測定する方法。 - 前記データが前記光検出器からの前記信号出力を含む、請求項３２に記載の検体の存在および濃度を測定する方法。
- 前記ハウジングがルアー取付具である、請求項３０に記載の検体の存在および濃度を測定する方法。
- 前記デバイスが流体ラインである、請求項３０に記載の検体の存在および濃度を測定する方法。
- 前記センサにデータを送るステップをさらに含む、請求項２９に記載の検体の存在および濃度を測定する方法。
- ハウジングの外表面に配置されたキャビティを有するハウジングと、
検体を含有する媒体中の検体の存在を測定することができる光学ベースのセンサであって、前記ハウジングの前記キャビティ内に配置され、本体と、内部回路と、前記本体内に収容された内部コイルとを含み、前記内部コイルが外部電源から電力を受け取るように構成された、光学ベースのセンサと、
前記センサに電力を伝達し、かつ前記センサからデータを受け取るように構成された駆動回路とを備え、
前記ハウジングが、前記光学ベースのセンサが前記検体を含有する媒体に接触することができるように、測定される前記検体を含有する前記媒体と接触しているデバイスと接続するように構成された、センシング装置。 - 前記内部コイルが前記外部電源から電力を無線で受け取るように構成され、前記駆動回路が前記センサに電力を無線で伝達し、かつ前記センサからデータの伝達を受けるように構成された、請求項３７に記載のセンシング装置。
- 通信線を介して、前記内部コイルが前記外部電源から電力を受け取るように構成され、前記駆動回路が前記センサに電力を伝達し、かつ前記センサからデータの伝達を受けるように構成された、請求項３７に記載のセンシング装置。
- 前記駆動回路が前記センサにデータを送るようにさらに構成された、請求項３７に記載のセンシング装置。
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