JP2019164169A - 埋込センサからの光信号を検出する装置及び方法 - Google Patents
埋込センサからの光信号を検出する装置及び方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
[0001] 本願は、いずれも2013年6月6日に提出された、「軸外光制限による埋没物光信号の検出」と題された米国仮特許出願第61/832,065号及び「大きな比の表面領域による埋没物光信号の検出」と題された米国仮特許出願第61/832,078号の、米国特許法第119条(e)に基づく優先権を主張する。これらの出願の開示内容はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (94)
- 励起光信号を埋込センサに伝達するように構成された光源と、
前記埋込センサに前記励起光信号が照射されることに応答して前記埋込センサから放射された分析物依存性信号を検出するように構成された検出器と、
前記分析物依存性光信号の少なくとも一部を前記検出器上に合焦させるように構成されたレンズと、
を備える、装置。 - 所定の入射角よりも大きな入射角を有する光子が前記検出器に当たるのを抑制するように構成された開口をさらに備える、請求項1の装置。
- 前記レンズは、レンズのアレイの第1のレンズである、請求項1の装置。
- 前記レンズは、第1のレンズ軸を定義するレンズのアレイの第1のレンズであり、
前記装置は、前記第1のレンズ軸と略平行で非同軸の第2のレンズ軸を定義する前記レンズのアレイの第2のレンズをさらに備える、請求項1の装置。 - 前記レンズは、一体形成されたレンズのアレイの第1のレンズである、請求項1の装置。
- 前記レンズは、レンズのアレイの第1のレンズであり、
前記装置は、開口のアレイをさらに備え、前記開口のアレイの各開口は、前記レンズのアレイのレンズの中心と略整列している、請求項1の装置。 - 前記光源に関連する波長を有する光信号を減衰させるように構成されたフィルタをさらに備える、請求項1の装置。
- 前記光源に関連する波長を有する光信号を減衰させるように構成されたフィルタをさらに備え、
前記フィルタは、前記分析物依存性光信号を略減衰させずに伝達するように構成されている、請求項1の装置。 - 前記光源に関連する波長を有する光信号を減衰させるように構成されたダイクロイックフィルタをさらに備え、
前記ダイクロイックフィルタは、分析物依存性光信号を入射角の関数として前記光源に関連する前記波長に向かってブルーシフトするように構成され、
前記検出器は、ブルーシフトされた分析物依存性光信号を検出するように構成されない、請求項1の装置。 - 前記励起光信号の一部は、前記埋没物を包囲する組織により散乱され、
前記装置は、開口をさらに備え、(1)前記レンズと、(2)前記開口と、(3)前記ダイクロイックフィルタと、は前記励起光信号の前記一部が前記検出器に入射するのを抑制するようにまとめて構成されている、請求項9の装置。 - 前記埋込センサは、ある深さに埋没され、
前記検出器の少なくとも一部は、前記埋没物からある横方向距離に配設されるように構成され、前記横方向距離は、前記深さの少なくとも2倍である、請求項1の装置。 - 前記光源は、前記埋込センサのすぐ上に配設されるように構成され、
前記埋込センサは、ある深さに埋没され、
前記検出器の少なくとも一部は、前記光源からある距離にあり、前記距離は、前記深さの少なくとも2倍である、請求項1の装置。 - 前記光源は、皮膚の第1の表面領域を通して前記埋没物へと前記励起光信号を伝達するように構成され、
前記検出器は、前記皮膚の第2の表面領域からの前記分析物依存性光信号を検出するように構成され、
前記皮膚の前記第2の表面領域は、前記皮膚の前記第1の表面領域の少なくとも4倍である、請求項1の装置。 - 前記検出器は、ビアを画定し、前記光源は、前記ビアを通して前記埋込センサへと前記励起光信号を伝達するように構成されている、請求項1の装置。
- 前記検出器は、複数の検出器のうちの1つであり、
前記装置は、ビアを画定する基部をさらに備え、
前記光源は、前記ビアを通して前記埋込センサへと前記励起光信号を伝達するように構成され、
前記複数の検出器は、前記基部に連結され前記ビアを略包囲する、請求項1の装置。 - 各レンズが埋込センサからの分析物依存性光信号を検出器へと伝達するように構成されたレンズのアレイを備え、
前記レンズのアレイは、
基体と、
前記レンズのアレイの前記基体内に配設された複数の遮光素子と、を含み、
前記複数の遮光素子の各遮光素子は、所定の入射角よりも大きな入射角を有する光子が前記基体を通過するのを抑制するように構成されている、装置。 - 前記レンズのアレイの各レンズは、縁と、前記レンズのアレイが複数のレンズ軸を含むようにレンズ軸を定義する中心と、を有し、
前記複数の遮光素子の各遮光素子は、前記レンズ軸の間に配設される、請求項16の装置。 - 前記レンズのアレイに連結された開口のアレイをさらに備え、
前記開口のアレイ及び前記複数の遮光素子は、前記所定の入射角よりも大きな前記入射角を有する前記光子が前記基体を通過するのを抑制するようにまとめて構成されている、請求項16の装置。 - 励起光信号を前記埋込センサに伝達するように構成された光源と、
フィルタと、
をさらに備え、
前記フィルタ及び前記複数の遮光素子は、前記レンズのアレイ上に散乱された前記励起光信号の一部が前記基体を通過するのを略排除するようにまとめて構成されている、請求項16の装置。 - 前記レンズのアレイに連結された検出器をさらに備え、
前記検出器は、前記基体から出射する光を測定するように構成されている、請求項16の装置。 - 前記光子は、第1の入射角を有する第1の光子であり、前記所定の入射角は、第1の所定の入射角であり、
前記装置は、前記レンズのアレイに連結された光制御フィルムの層をさらに備え、
前記光制御フィルムの層は、第2の所定の入射角よりも大きな第2の入射角を有する第2の光子が前記基体に入射するのを抑制するように構成されている、請求項16の装置。 - 前記光子は、第1の入射角を有する第1の光子であり、
前記装置は、
前記レンズのアレイに連結され、第2の入射角及び第1の方位角を有する第2の光子が前記基体に入射するのを抑制するように構成された光制御フィルムの第1の層と、
第3の入射角及び第2の方位角を有する第3の光子が前記光制御フィルムの第1の層に到達するのを抑制するように構成された光制御フィルムの第2の層と、
をさらに備える、請求項16の装置。 - 前記第2の入射角は、前記第1の入射角よりも小さく、前記第2の入射角は、前記第3の入射角と略等しく、前記第2の方位角は、前記第3の方位角と90度異なる、請求項22の装置。
- 前記第1の光子は、前記第2の方位角と45度異なる第3の方位角を有する、請求項23の装置。
- 前記レンズのアレイに連結され、励起光信号を前記埋込センサに伝達するように構成された光源と、
前記レンズのアレイに連結され、前記基体から出射する光を測定するように構成された検出器と、
をさらに備え、
前記レンズのアレイは、前記励起光信号が前記検出器へと反射されるのを抑制するように構成された反射防止コーティングを有する、請求項16の装置。 - 埋込センサから放射された放射波長を有する分析物依存性光信号を検出するように構成された検出器と、
前記分析物依存性光信号の少なくとも一部を前記検出器上に合焦させるように構成されたレンズと、
前記放射波長よりも短い波長を有する光を減衰させるように構成されたフィルタと、
を備える、装置。 - 前記検出器に連結され、励起光信号を前記埋込センサに伝達するように構成された光源をさらに備える、請求項26の装置。
- 前記検出器に連結された光源をさらに備え、
前記検出器は、前記光源と前記埋込センサとの間に配設されるように構成され、
前記光源は、前記検出器のビアを通して励起光信号を前記埋込センサに伝達するように構成されている、請求項26の装置。 - 前記検出器に連結された光源であって、前記検出器は前記光源と前記埋込センサとの間に配設されるように構成され、前記光源は励起波長を有する励起光信号を前記検出器のビアを通して前記埋込センサへと伝達するように構成されている、光源と、
前記励起波長を減衰させるように構成されたフィルタと、
をさらに備える、請求項26の装置。 - 前記検出器は、ユニバーサル検出器であり、
前記装置は、
前記埋込センサを照明するように構成された励起光信号を生成するように構成された光源であって、前記埋込センサを照明する唯一の光源である光源と、
前記検出器から信号を受信して前記分析物の濃度を計算するように構成されたプロセッサであって、前記励起光信号及び前記分析物依存性光信号が、前記埋込センサが配設されている組織を通る単一の光学経路を横切るように前記検出器からのみ前記信号を受信する、プロセッサと、
を備える、請求項26の装置。 - 光導波管を有するビアが、前記検出器により画定され、
前記光導波管が、励起光信号を前記検出器の第1の側から前記検出器の第2の側へと前記ビアを通して伝達するように構成されている、請求項26の装置。 - 哺乳動物体の組織に埋め込まれた埋没物を監視する光学検出デバイスであって、前記埋没物は、少なくとも1つの励起波長範囲の励起光に応答して少なくとも1つの放射波長範囲の少なくとも1つの分析物依存性光信号を放射することができ、
前記デバイスは、
a)前記組織を通して前記埋没物へと前記励起光を伝達するように配置された少なくとも1つの光源と、
b)前記組織から放射された前記放射波長範囲の光を検出するように配置された少なくとも1つの検出器と、
c)レンズのアレイと、
d)前記検出器への軸外光の伝達を制限するように前記レンズのアレイとともに配置された開口のアレイであって、前記レンズのアレイ及び前記開口のアレイは、前記検出器に対して、前記組織から放射された前記検出器へと向かう前記光を前記放射光の入力角に従って制限するように位置決めされる、開口のアレイと、
e)前記レンズ及び開口のアレイとともに配置された少なくとも1層の光制御フィルムであって、前記組織から放射された前記検出器へと向かう前記光を前記フィルムに対する前記放射光の入射角に従って制限するフィルムと、
f)前記検出器への光の伝達を実質的に前記放射波長範囲内の波長に制限するように設置された少なくとも1つのフィルタと、
を備える、デバイス。 - 検出された前記放射波長範囲の前記光を表すデータを受信するように配置され前記データに基づいて少なくとも1つの分析物値を判定するようにプログラムされた少なくとも1つのプロセッサをさらに備える、請求項32のデバイス。
- 前記少なくとも1つの光源及び検出器は、前記励起光が通過して伝達される皮膚の表面領域が、前記検出される光が前記組織から1つ以上の検出器へと向かう際に通過する皮膚の略周囲の表面領域間に位置するように配置される、請求項32のデバイス。
- 前記少なくとも1つの光源及び検出器は皮膚上に設置されるように構成された光学読み取り装置内に配置され、
前記光源は、前記光学読み取り装置の中央ビアを通して前記励起光を伝達するように配置され、前記1つ以上の検出器は、前記中央ビアを略包囲する、請求項32のデバイス。 - 前記中央ビア内に前記励起光を前記皮膚へと導くように配置された少なくとも1つの導光部品をさらに備える、請求項35のデバイス。
- 前記デバイスは、前記中央ビアを通して複数の異なる励起波長範囲の前記励起光を伝達するように配置された複数の光源を備える、請求項35のデバイス。
- 前記デバイスは、複数の放射波長範囲の前記放射光を検出するように前記中央ビアの周囲を実質的に囲む複数の検出器を備える、請求項35のデバイス。
- 前記デバイスは、前記組織から放射された前記レンズ及び開口のアレイへと向かう前記光を前記放射光の前記入射角に従って制限するように前記レンズ及び開口のアレイとともに配置された少なくとも2層の光制御フィルムを含む、請求項32のデバイス。
- 前記フィルタは、ダイクロイックフィルタを備える、請求項32のデバイス。
- 前記少なくとも1つの光源及び検出器は、皮膚の表面の下1乃至4mmの範囲の深さで組織に埋め込まれた前記埋没物を監視するように配置される、請求項32のデバイス。
- 哺乳動物体の組織に埋め込まれた埋没物を監視する光学検出デバイスであって、前記埋没物は、少なくとも1つの励起波長範囲の励起光に応答して少なくとも1つの放射波長範囲の少なくとも1つの分析物依存性光信号を放射することができ、
前記デバイスは、
a)前記組織を通して前記埋没物へと前記励起光を伝達するように配置された少なくとも1つの光源と、
b)前記組織から放射された前記放射波長範囲の光を検出するように配置された少なくとも1つの検出器と、
c)レンズのアレイと、
d)前記検出器への軸外光の伝達を制限するよう前記レンズのアレイとともに配置された開口のアレイであって、前記レンズのアレイ及び前記開口のアレイは、前記検出器に対して、前記組織から放射された前記検出器へと向かう前記光を前記放射光の入力角に従って制限するように位置決めされる、開口のアレイと、
e)前記開口を通した入射光線の伝播を阻止するように前記開口の間に配置された遮光素子であって、前記開口の光軸に対する前記光線の入射角の増加に従って前記入射光線を阻止するように位置決めされた遮光素子と、
f)前記検出器への前記放射光の前記伝達を実質的に前記放射波長範囲内の波長に制限するように配置された少なくとも1つのフィルタと、
を備えるデバイス。 - 検出された前記放射波長範囲の前記光を表すデータを受信するように配置され前記データに基づいて少なくとも1つの分析物値を判定するようにプログラムされた少なくとも1つのプロセッサをさらに備える、請求項42のデバイス。
- 前記少なくとも1つの光源及び検出器は、前記励起光が通過して伝達される皮膚の表面領域が、前記検出される光が前記組織から1つ以上の検出器へと向かう際に通過する皮膚の略周囲の表面領域間に位置するように配置される、請求項42のデバイス。
- 前記少なくとも1つの光源及び検出器は、皮膚上に設置されるように構成された光学読み取り装置内に配置され、
前記光源は、前記光学読み取り装置の中央ビアを通して前記励起光を伝達するように配置され、前記1つ以上の検出器は、前記中央ビアを略包囲する、請求項42のデバイス。 - 前記中央ビア内に前記励起光を前記皮膚へと導くように配置された少なくとも1つの導光部品をさらに備える、請求項45のデバイス。
- 前記デバイスは、前記中央ビアを通して複数の異なる励起波長範囲の前記励起光を伝達するように配置された複数の光源を備える、請求項45のデバイス。
- 前記デバイスは、複数の放射波長範囲の前記放射光を検出するように前記中央ビアの周囲を実質的に囲む複数の検出器を備える、請求項45のデバイス。
- 前記組織から放射された前記レンズ及び開口のアレイへと向かう前記光を前記放射光の入射角に従って制限するように前記レンズ及び開口のアレイとともに配置された少なくとも1層の光制御フィルムをさらに備える、請求項42のデバイス。
- 前記フィルタは、ダイクロイックフィルタを備える、請求項42のデバイス。
- 前記遮光素子は、前記開口のアレイに隣接して配置されたレンズアレイ基体の空洞内に堆積された樹脂又は金属を備える、請求項42のデバイス。
- 前記少なくとも1つの光源及び検出器は、皮膚の表面の下1乃至4mmの範囲の深さで組織に埋め込まれた前記埋没物を監視するように構成されている、請求項42のデバイス。
- 哺乳動物体の組織に埋め込まれた埋没物を監視する方法であって、前記埋没物は、少なくとも1つの励起波長範囲の励起光に応答して少なくとも1つの放射波長範囲の少なくとも1つの分析物依存性光信号を放射することができ、
前記方法は、
a)前記組織を通して前記埋没物へと前記励起光を伝達するステップと、
b)前記組織から放射された前記放射波長範囲の光であって、
i)前記組織から放射された少なくとも1つの検出器へと向かう前記光を前記放射光の入力角に従って制限するように配置されたレンズのアレイ及び開口のアレイと、
ii)前記レンズ及び開口のアレイとともに配置された少なくとも1層の光制御フィルムであって、前記組織から放射された前記検出器へと向かう前記光を前記フィルムに対する前記放射光の入射角に従って制限するフィルムと、
iii)前記検出器への光の伝達を実質的に前記放射波長範囲内の波長に制限するように設置された少なくとも1つのフィルタと、
を通して伝達された前記放射波長範囲の前記光を検出するステップと、
を備える、方法。 - 検出された前記放射波長範囲の前記光を表すデータを受信し前記データに基づいて少なくとも1つの分析物値を判定するための少なくとも1つのプロセッサを使用するステップをさらに備える、請求項53の方法。
- 前記励起光が通過して伝達される皮膚の表面領域は、前記検出される光が前記組織から1つ以上の検出器へと向かう際に通過する皮膚の略周囲の表面領域間に位置する、請求項53の方法。
- 前記励起光は、皮膚上に設置されるように構成された光学読み取り装置の中央ビアを通して伝達される、請求項55の方法。
- 前記励起光は、前記中央ビア内に前記励起光を前記皮膚へと導くように配置された少なくとも1つの導光部品を介してさらに伝達される、請求項56の方法。
- 前記放射波長範囲の前記光は、前記組織から放射された前記レンズ及び開口のアレイへと向かう前記光を前記放射光の前記入射角に従って制限するように少なくとも2層の光制御フィルムを通して伝達される、請求項53の方法。
- 前記フィルタは、ダイクロイックフィルタを備える、請求項53の方法。
- 前記埋没物は、皮膚の表面の下1乃至4mmの範囲の深さで組織に埋め込まれる、請求項53の方法。
- 哺乳動物体の組織に埋め込まれた埋没物を監視する方法であって、前記埋没物は、少なくとも1つの励起波長範囲の励起光に応答して少なくとも1つの放射波長範囲の少なくとも1つの分析物依存性光信号を放射することができ、
前記方法は、
a)前記組織を通して前記埋没物へと前記励起光を伝達するステップと、
b)前記組織から放射された前記放射波長範囲の光を検出するステップと、を備え、
前記検出するステップは、
i)前記組織から放射された少なくとも1つの検出器へと向かう前記光を前記放射光の入力角に従って制限するようにレンズのアレイとともに配置された開口のアレイを使用することと、
ii)前記開口を通した入射光線の伝播を、前記開口の光軸に対する前記光線の入射角の増加に従って前記入射光線を阻止するように前記開口の間に位置決めされた遮光素子を用いて阻止することと、
iii)前記放射光を略前記放射波長範囲内の波長にフィルタリングすることと、
を含む、方法。 - 検出された前記放射波長範囲の前記光を表すデータを受信し前記データに基づいて少なくとも1つの分析物値を判定するための少なくとも1つのプロセッサを使用するステップをさらに備える、請求項61の方法。
- 前記励起光が通過して伝達される皮膚の表面領域は、前記検出される光が前記組織から1つ以上の検出器へと向かう際に通過する皮膚の略周囲の表面領域間に位置する、請求項61の方法。
- 前記励起光は、皮膚上に設置されるように構成された光学読み取り装置の中央ビアを通して伝達される、請求項61の方法。
- 前記励起光は、前記中央ビア内に前記励起光を前記皮膚へと導くように配置された少なくとも1つの導光部品を介してさらに伝達される、請求項64の方法。
- 前記放射波長範囲の前記光は少なくとも1層の光制御フィルムを通して伝達され、
前記フィルムは、前記組織から放射された前記レンズ及び開口のアレイへと向かう前記光を前記フィルムに対する前記放射光の入射角に従って制限する、請求項61の方法。 - 前記放射波長範囲の前記光は、少なくとも2層の光制御フィルムを通して伝達され、
前記フィルムは、前記組織から放射された前記レンズ及び開口のアレイへと向かう前記光を前記フィルムに対する前記放射光の入射角に従って制限する、請求項61の方法。 - 前記フィルタは、ダイクロイックフィルタを備える、請求項61の方法。
- 前記埋没物は、皮膚の表面の下1乃至4mmの範囲の深さで組織に埋め込まれる、請求項61の方法。
- 前記遮光素子は、前記開口のアレイに隣接して配置されたレンズアレイ基体の空洞内に堆積された樹脂又は金属を備える、請求項61の方法。
- 皮膚の下の組織に埋め込まれた埋没物を監視する光学検出デバイスであって、前記埋没物は、少なくとも1つの励起波長範囲の励起光に応答して少なくとも1つの放射波長範囲の少なくとも1つの分析物依存性光信号を放射することができ、
前記デバイスは、
a)前記皮膚の第1の表面領域を通して前記組織に埋め込まれた前記埋没物へと前記励起光を伝達するように配置された少なくとも1つの光源と、
b)少なくとも前記皮膚の第2の表面領域から放射された光を検出するように配置された1つ以上の検出器と、
を備え、
前記光源及び1つ以上の検出器は、前記検出される光が前記1つ以上の検出器へと向かう際に通過する前記皮膚の前記表面領域と前記励起光が通過して伝達される前記皮膚の前記表面領域との比が少なくとも4:1になるように配置される、デバイス。 - 検出された前記放射波長範囲の光を表すデータを受信するように配置され前記データに基づいて少なくとも1つの分析物値を判定するようにプログラムされた少なくとも1つのプロセッサをさらに備える、請求項71のデバイス。
- 前記光源及び前記1つ以上の検出器は、前記励起光が通過して伝達される前記皮膚の前記表面領域が、前記検出される光が前記埋没物から前記1つ以上の検出器へと向かう際に通過する前記皮膚の略周囲の表面領域間に位置するように配置される、請求項71のデバイス。
- 前記少なくとも1つの光源及び前記1つ以上の検出器は、前記皮膚上に設置されるように構成された光学読み取り装置内に配置され、
前記光源は、前記光学読み取り装置の中央ビアを通して前記励起光を伝達するように配置され、
前記1つ以上の検出器は、前記中央ビアを略包囲する、請求項71のデバイス。 - 前記中央ビア内に前記励起光を前記皮膚の前記第1の表面領域へと導くように配置された少なくとも1つの導光部品をさらに備える、請求項74のデバイス。
- 前記デバイスは、前記中央ビアを通して複数の異なる励起波長範囲の前記励起光を伝達するように配置された複数の光源を備える、請求項74のデバイス。
- 前記デバイスは、複数の放射波長範囲の前記放射光を検出するように前記中央ビアの周囲を実質的に囲む複数の検出器を備える、請求項74のデバイス。
- 前記比は、少なくとも5:1である、請求項71のデバイス。
- 前記比は、少なくとも10:1である、請求項71のデバイス。
- 前記比は、少なくとも25:1である、請求項71のデバイス。
- 前記比は、少なくとも50:1である、請求項71のデバイス。
- 前記少なくとも1つの光源及び検出器は、前記皮膚の下1乃至4mmの範囲の深さで組織に埋め込まれた前記埋没物を監視するように配置される、請求項71のデバイス。
- 皮膚の下の組織に埋め込まれた埋没物を監視する方法であって、前記埋没物は、少なくとも1つの励起波長範囲の励起光に応答して少なくとも1つの放射波長範囲の少なくとも1つの分析物依存性光信号を放射することができ、
前記方法は、
a)前記皮膚の第1の表面領域を通して前記組織に埋め込まれた前記埋没物へと前記励起光を伝達するステップと、
b)少なくとも前記皮膚の第2の表面領域から放射された光を検出するステップと、
を備え、
前記検出される光が1つ以上の検出器へと向かう際に通過する前記皮膚の前記表面領域と前記励起光が通過して伝達される前記皮膚の前記表面領域との比が、少なくとも4:1である、方法。 - 検出された前記放射波長範囲の光を表すデータを受信し前記データに基づいて少なくとも1つの分析物値を判定するための少なくとも1つのプロセッサを使用するステップをさらに備える、請求項83の方法。
- 前記励起光が通過して伝達される前記皮膚の前記表面領域は、前記検出される光が前記埋没物から前記1つ以上の検出器へと向かう際に通過する前記皮膚の略周囲の表面領域間に位置する、請求項83の方法。
- 前記励起光は、前記皮膚上に設置されるように構成された光学読み取り装置の中央ビアを通して伝達され、
前記1つ以上の検出器は、前記中央ビアの周囲を実質的に囲む、請求項83の方法。 - 前記励起光は、前記中央ビア内に前記励起光を前記皮膚の前記第1の表面領域へと導くように配置された少なくとも1つの導光部品を介して伝達される、請求項86の方法。
- 複数の光源が前記中央ビアを通して複数の異なる励起波長範囲の前記励起光を伝達する、請求項86の方法。
- 複数の放射波長範囲の前記放射光は、前記中央ビアの周囲を実質的に囲む複数の検出器によって検出される、請求項86の方法。
- 前記比は、少なくとも5:1である、請求項83の方法。
- 前記比は、少なくとも10:1である、請求項83の方法。
- 前記比は、少なくとも25:1である、請求項83の方法。
- 前記比は、少なくとも50:1である、請求項83の方法。
- 前記埋没物は、皮下組織に埋め込まれる、請求項83の方法。
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