JP2021503982A - 埋込可能なグルコースモニタ - Google Patents

Abstract

埋め込まれたときに体液のグルコース濃度を測定するための埋込可能デバイスであって、光をデバイスのハウジングの光透過部へ向けて放射するように構成された第１の光源、および第１の光源から光透過部を通って戻った光を検出するように、かつ検出された光に基づく第１の電気信号を出力するように構成された第１の光学センサを含む、グルコース測定ユニットと；無線で外部無線通信デバイスと通信するように構成された無線通信モジュールとを含み、無線通信モジュールは、第１の電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイスへ無線で送信するように構成される、埋込可能デバイス。【選択図】図３

Description

本開示は、埋め込まれたときに体液のグルコース濃度を測定するための埋込可能デバイス、埋込可能デバイスを含むシステム、およびグルコース濃度を測定する方法に関する。

インスリン治療では一般に、糖尿病患者から血糖測定値を繰り返し取得する必要があることが多い。タイプＩ糖尿病の糖尿病患者は、血糖を１日に５〜９回測定することがあるが、妊娠性糖尿病の患者は、毎日最大で１１回測定することがある。

知られている血糖試験法は、ランセットを使用して患者から血液試料を採取することを含む。ランセットを使用する血液採取は、特に高い試験頻度が必要とされる場合には、糖尿病患者にとって苦痛であり不快なことがある。１つの皮膚部位からの血液採取が繰り返されると、傷跡もしくは胼胝が形成されたり、または神経密度が高くなったりすることになり、ひいては血液を採取することが困難になる。

本開示の一態様によれば、埋め込まれたときに体液のグルコース濃度を測定するための埋込可能デバイスが提供され、この埋込可能デバイスは：直線偏光を該デバイスのハウジングの外側へ放射するように構成された第１の直線偏光光源；および直線偏光光源からハウジングの外側を経由して戻った直線偏光を検出するように、かつ検出された直線偏光に基づく第１の電気信号を出力するように構成された直線偏光センサ；を含むグルコース測定ユニットと；無線で外部無線通信デバイスと通信するように構成された無線通信モジュールとを含み；無線通信モジュールは、第１の電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイスへ無線で送信するように構成される。埋込可能デバイスは、デバイスが埋め込まれた患者のグルコースレベルの連続遠隔監視を可能にし、ランセットまたは同様のデバイスを使用して血液試料を採取する必要がない。

直線偏光センサは、直線偏光フィルタおよび第１の光学センサを含むことができ、直線偏光フィルタは、第１の直線偏光光源から光透過部１２を通って戻った光を直線偏光するように構成され、第１の光学センサは、直線偏光フィルタによって直線偏光された検出光に基づく第１の電気信号を出力するように構成される。

直線偏光フィルタの偏光面は、第１の直線偏光光源の偏光面に合わせて調整可能であり得る。このことは、直線偏光が第１の直線偏光光源と直線偏光フィルタの間でグルコースを含む体液を通過するときの、直線偏光の旋光の角度を測定する効果的な手段をもたらす。

直線偏光フィルタは、直線偏光光源からハウジングの外側を経由して戻った直線偏光が、カーセルを通過してから第１の光学センサによって検出されるように配置されたカーセルを含み得る。カーセルは、偏光面が調整可能な直線偏光フィルタをもたらす簡単な手段である。

カーセルは第１の電極および第２の電極を含むことができ、グルコース測定ユニットは、第１の電極と第２の電極の間に電位差を加えて第１の電極と第２の電極の間に電界が発生するように構成され、直線偏光光源からハウジングの外側を経由して戻った直線偏光は、電界と実質的に平行な経路に沿って第１の電極および第２の電極を通過する。これにより、特に小型のカーセルがもたらされる。

グルコース測定ユニットはさらに、第２の光学センサおよび直線偏光子を含むことができ、直線偏光子は、直線偏光光源からハウジングの外側を経由して戻った光を直線偏光するように構成され、第２の光学センサは、直線偏光子によって直線偏光された光を検出するように、かつ直線偏光子によって直線偏光された検出光に基づく第２の電気信号を出力するように構成され、無線通信モジュールは、第２の電気信号に基づく信号を無線で送信するように構成される。この配置は、体液中のグルコース濃度を干渉が抑制された状態で決定するための簡単な手段をもたらす。

グルコース測定ユニットはさらに、第２の直線偏光光源、第２の光学センサおよび直線偏光子を含むことができ、第２の直線偏光光源は、直線偏光をハウジングの外側へ放射するように構成され、直線偏光子は、第２の直線偏光光源からハウジングの外側を経由して戻った光を直線偏光するように構成され、第２の光学センサは、直線偏光子によって直線偏光された光を検出するように、かつ直線偏光子によって直線偏光された検出光に基づく第２の電気信号を出力するように構成され、無線通信モジュールは、第２の電気信号に基づく信号を無線で送信するように構成される。この配置は、体液中のグルコース濃度を干渉が抑制された状態で決定するための簡単な手段をもたらす。

無線通信モジュールは、電力を外部無線通信デバイスから無線で受けるように構成される。この構成は、非再充電可能電池などの内部電源を交換する必要がない埋込可能デバイスを提供するという点で有利である。したがって、埋込可能デバイスは、長期間にわたってグルコースレベルを監視するために繰り返し使用することができ、電池切れの故にデバイスを交換する必要がない。いくつかの例では、デバイスは電池などの再充電可能電源を含むことができ、この電源は、無線通信モジュールで受けた電力によって再充電される。

埋込可能デバイスは、人間の血管、または血液などの体液で十分に灌流される組織の中に埋込可能なように寸法設定される。このような埋込可能デバイスは、患者の血糖の正確な測定を可能にするので有利である。

埋込可能デバイスのハウジングは、凹部を含むことができ、第１の直線偏光光源によってハウジングの外側へ放射される光は、凹部の第１の側壁を通して放射され、直線偏光センサによって検出される直線偏光は、凹部の第２の側壁を通って戻る。このハウジングは、凹部内の体液のグルコース濃度を決定する簡単で効果的な手段をもたらす点で有利である。凹部は、ハウジングの１つまたはそれ以上の突起から形成される。

埋込可能デバイスはさらに、第１の直線偏光光源からハウジングの外側の１つの点へ向けて放射される光を集束するように構成された少なくとも１つのレンズを含み得る。このレンズは、環境光などの外部光源からの干渉を低減しながら、ハウジングを取り囲む体液中のグルコース濃度の正確な測定を可能にする。

埋込可能デバイスはさらに温度センサを含み、無線通信モジュールは、温度センサによって測定された温度に基づく信号を外部無線通信デバイスへ無線で送信するように構成される。この配置は、グルコース監視ユニットの出力を処理してグルコース濃度を決定するときに温度の影響が簡単に考慮に入れられ、それによって、より正確なグルコース濃度の値がもたらされることが可能になる。

本開示の別の態様によれば、上述の埋込可能デバイス、および外部無線通信デバイスを含むシステムが提供され、埋込可能デバイスの無線通信モジュールは、第１の電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイスへ無線で送信するように構成される。このシステムは、体液のグルコース濃度の簡単で目立たない測定を可能にする。

外部無線通信デバイスはスマートフォンとすることができる。スマートフォンは、無線で埋込可能デバイスと通信するための特に簡単な手段である。

本開示の別の態様によれば：埋込可能デバイスの第１の直線偏光光源によって、直線偏光を埋込可能デバイスのハウジングの外側へ放射すること；埋込可能デバイスの直線偏光センサによって、第１の直線偏光光源からハウジングの外側を経由して戻った直線偏光を検出すること；直線偏光センサによって、検出された直線偏光に基づく第１の電気信号を出力すること；および、埋込可能デバイスの無線通信モジュールによって、第１の電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイスへ無線で送信すること：を含む方法が提供される。この方法は、体液のグルコース濃度の簡単で目立たない測定を可能にする。

本開示の様々な態様の上記ならびに他の利点は、以下で説明する実施形態から明らかになろう。

本開示の例示的な実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

本開示の実施形態による埋込可能デバイスの前面図である。 本開示の実施形態による、凹部を有する埋込可能デバイスの前面図である。 図１Ｂの埋込可能デバイスの概略側面断面図である。 本開示の実施形態による埋込可能デバイスの概略断面図である。 本開示の実施形態による埋込可能デバイスの一部の概略断面図である。 本開示の実施形態による埋込可能デバイスに使用するためのカーセルの概略図である。 本開示の実施形態による埋込可能デバイスに使用するための小型カーセルの分解組立図である。 本開示の実施形態による埋込可能デバイスの概略上面断面図である。 本開示の実施形態による埋込可能デバイスの概略上面断面図である。 本開示の実施形態による埋込可能デバイスの概略上面断面図である。 本開示の実施形態による埋込可能デバイスの一部の概略側面断面図である。 本開示の実施形態による埋込可能デバイスの一部の概略側面断面図である。 本開示の実施形態による、埋込可能デバイスおよび外部無線通信デバイスを含むシステムの概略断面図であり、埋込可能デバイスが血管の中に埋め込まれている。 本開示の態様による、体液のグルコース濃度を決定するための方法を示すフローチャートである。

次に、添付の図面に例が示されている本開示の実施形態を詳細に参照する。同じ参照番号は全体を通して同じ要素を指す。

埋め込まれたときに体液のグルコース濃度を測定する埋込可能デバイスが提供される。埋込可能デバイスおよび外部無線通信デバイスを含むシステムと、埋込可能デバイスおよび外部無線通信デバイスを使用してグルコース濃度を測定する方法とがさらに提供される。

上述の体液は、グルコースを含む人間または動物体内の流体であり、グルコース濃度がインスリン治療のために測定される。体液は好ましくは血液であるが、別法または追加として間質液でもよい。血液は一般に、グルコース濃度の変化に対する応答性が間質液よりも高いので、人間または動物の間質液ではなく血液中のグルコース濃度を測定することが好ましい。

図１は、本開示のいくつかの態様による埋込可能デバイス１を示す。埋込可能デバイス１はハウジング１０を有し、埋込可能デバイス１の他の構成要素の一部または全部がハウジング１０の内側にある。

ハウジング１０は、１つまたはそれ以上の波長の光を光透過部１２の一方の側から別の側へ通過させる光透過部１２を有する。したがって、光はハウジング１０の外側からハウジング１０の内側へと光透過部１２を通って進むことができ、逆も同様である。ハウジング１０の個別領域または窓は、図１Ａに示されるように、光透過部１２を含み得る。あるいは、ハウジング１０全体が光を透過してもよい。いくつかの例では、光透過部１２は、ハウジング１０の複数の個別領域を含み、これらの個別領域は、ハウジング１０の光学的に不透明な部分によって分離されている。

ハウジング１０は、好ましくはガラスなどの生体適合性材料で作られ、そのため、埋込可能デバイス１は人間または動物に安全に埋め込むことができる。ハウジング１０にガラスを使用することは、ガラスが光を通し、それゆえにハウジング１０および光透過部１２を同じ材料から単一の製造工程で形成できるという点で有利である。

埋込可能デバイス１は、人間または動物体内の皮下に埋め込み予定のものである。好ましくは、埋込可能デバイス１は、人間または動物の血管の中に埋め込まれて、前記人間または動物の血液のグルコース濃度を測定することが可能になる。この場合、測定される特定の体液は血液になる。

いくつかの実施形態では、埋込可能デバイス１は、動脈または静脈などの人間の血管の中に埋込可能なように寸法設定される。たとえば、デバイスは、１つの軸に沿って約５ｍｍ未満、好ましくは約３ｍｍ未満、より好ましくは約１．３５〜２ｍｍの最大幅ｗを有し得る。

いくつかの例では、埋込可能デバイス１は、血液または間質液などの体液で十分に灌流される組織の中に埋め込まれるように構成される。たとえば、埋込可能デバイス１は、人間または動物の間質液の中に、たとえば皮膚のすぐ下に埋め込まれる。この場合、測定される特定の体液は間質液である。

埋込可能デバイス１が埋め込まれた後、体液が埋込可能デバイス１の少なくとも一部を取り囲み、ハウジング１０の光透過部１２と接触する。埋込可能デバイス１が血管に埋め込まれた場合には、血液が光透過部１２に接触する。埋込可能デバイス１が間質液中に埋め込まれた場合には、間質液が光透過部１２に接触している。

図１Ｂは、図１Ａの埋込可能デバイス１と同様の埋込可能デバイス１を示すが、図１Ｂに示された埋込可能デバイスのハウジング１０は、ハウジング１０の外面１１に全体的に形成された凹部１４をさらに含む。図１Ｃは、図１Ｂの埋込可能デバイスの、凹部１４の側面視を示す側面図を示す。

図１Ｃに示されるように、凹部１４は、第１の側壁１５、第２の側壁１６、ならびに第１の側壁１５および第２の側壁１６に隣接する底面１７を含み得る。

凹部１４は、ハウジングの外面１１の溝とすることができる。別の実施形態では、凹部１４は、埋込可能デバイス１の一方の側から埋込可能デバイス１の別の側へ体液が流れ得る導管または管でもよい。たとえば、導管または管は、ハウジング１０の一方の側からハウジング１０の反対側へ延びることがある。凹部１４は、埋込可能デバイス１が埋め込まれているとき少なくとも部分的に体液で充填される。

凹部１４をハウジング１０に設けると、デバイスが埋め込まれたときに、埋込可能デバイス１の周囲の体液を動きやすくすることができる。こうすることは、埋込可能デバイス１が血管の中に埋め込まれた場合に、凹部は、埋込可能デバイス１の周囲または中を血液が容易に流れることを可能にすることがあるので、特に有利になり得る。そのため、血管を流れる血液が埋込デバイス１によって妨げられることが少ない。

いくつかの例では、ハウジング１０の外面１１は、外面１１に配置された１つまたはそれ以上の突起（図示せず）を含むことがある。１つまたはそれ以上の突起は、埋込可能デバイス１を人間または動物の体内の固定位置に、前記体内に埋め込まれた後に保持するように構成される。埋込可能デバイス１が血管の中に埋め込まれる場合、１つまたはそれ以上の突起は、血管の内壁に圧力をかけることによって埋込可能デバイス１を血管内の固定位置に保持するように構成される。

図１Ｂおよび図１Ｃに示された光透過部１２は、ハウジング１０の個別領域に、この場合には凹部１４内全体に、含まれる。しかし、光透過部１２は、この配置に限定されず、ハウジング１０の別の部分に設置することができ、または、ハウジング１０の全体を含み得る。

図２は、本開示の実施形態による埋込可能デバイス１の概略断面図である。

埋込可能デバイス１は、無線通信モジュール２０、グルコース測定ユニット３０、および光透過部１２を有するハウジング１０を含む。

無線通信ユニット２０は、好ましくは近距離無線通信（ＮＦＣ）を使用して外部無線通信デバイス２（図１１に示す）と無線で通信するように構成されるが、他の無線プロトコルおよびシステムを使用することもできる。

無線通信モジュール２０は、好ましくは、電磁誘導によって外部無線通信デバイス２から電力を無線で受けるように構成される。

無線通信モジュール２０は、アンテナ２２と、コンデンサまたは（再充電可能）電池などのエネルギー収納ユニット２４と、集積回路などの制御ユニット２６とを含む。アンテナ２２は、無線信号を送受信するように構成されており、アンテナによる無線信号の送信が制御ユニット２６によって制御される。エネルギー収納ユニット２４は、外部無線通信デバイス２からアンテナ２２を介して受けた電気エネルギーを収納する。制御ユニット２６は、制御ユニット２６によって実行予定の命令、および／またはグルコース測定ユニット３０によって行われた測定に関連するデータを収納するためのメモリユニット（図示せず）を含み得る。制御ユニット２６は、本明細書に記載のグルコース測定ユニット３０の１つまたはそれ以上の動作を制御することができ、また本明細書に記載の、埋込可能デバイス１に関して本明細書に記載の方法ステップのいずれも実行することができる。

グルコース測定ユニット３０は、直線偏光光源３２および直線偏光センサ３６を含む。直線偏光光源３２は、１つまたはそれ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）などの１つまたはそれ以上の光源３３（図示せず）を含むことができ、直線偏光をハウジング１０の外側へ放射するように構成されている。直線偏光光源３０がハウジング１０の内側に設置される場合、直線偏光光源３０は、直線偏光をハウジング１０の光透過部１２に向けて放射し通過させる、すなわちハウジング１０の内側からハウジング１０の外側へ放射するように構成される。光源３３は、好ましくはエネルギー収納ユニット２４によって電力供給され、制御ユニット２６によって制御される。

直線偏光センサ３６は、直線偏光を検出し、受光／検出された光を電気出力に変換する。直線偏光センサ３６は、検出された光に基づいて、特に検出された光の量または強度に基づいて電気信号を出力する。直線偏光センサ３６は、１つまたはそれ以上のフォトダイオードなどの光学センサ３７を含み得る。光学センサ３７は、特定の波長、またはある範囲の波長を有する光だけを検出することができる。光学センサ３７は可変とすることができる。すなわち、光学センサ３７によって検出される特定の波長または波長の範囲は、可変とすることができる。このような光学センサ３７によって検出されるこの波長は、光学センサ３７に加えられる電圧を変えることによって選択される。

直線偏光センサ３６は、直線偏光光源から、ハウジング１０の光透過部１２を通過するなど、ハウジングの外側を経由して戻った直線偏光を検出し、その検出された直線偏光に基づいて電気信号を出力するように構成される。言い換えると、直線偏光センサ３６は、直線偏光光源３２によってハウジング１０の内側からハウジング１０の外側へ、ハウジング１０の光透過部１２を経由して放射された、かつ光透過部１２を経由してハウジング１０の内側へ戻った光を検出するように構成される。

戻った光は、直線偏光光源３２から光透過部１２を通過してハウジング１０の外側の領域まで移動してから、直線偏光センサ３６によって光が検出されるハウジング１０の内側へ、光透過部１２を通過して戻ることができる。

無線通信モジュール２０は、直線偏光センサ３６によって出力された電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイス２へ無線で送信するように構成される。言い換えると、無線通信モジュール２０は、直線偏光センサ３６によって検出された光に対応する信号を、これが光の強度、光の旋光度、または光の屈折量のいずれに対応するものであるにせよ、送信するように構成される。そのため、この信号は、埋込可能デバイス１の付近の体液のグルコース濃度に対応するものでもある。

無線通信モジュール２０によって外部無線通信デバイス２へ送信された無線信号は、外部無線通信デバイス２、または別の装置によって処理されて、埋込可能デバイス１によって測定されている体液のグルコース濃度に依存する、グルコース濃度の値などの出力がもたらされる。埋込可能デバイス１は、ランセットを使用する標準的な血糖試験を最初に行うことによって較正される。

いくつかの実施形態では、埋込可能デバイス１はさらに、図２に示された温度センサ３９を含む。温度センサ３９は、好ましくはグルコース測定ユニット３０に隣接して、またはその付近に設置されるが、埋込可能デバイス１内の、温度を測定するのに望ましいどこにでも設置することができる。無線通信モジュール２０は、温度センサ３９によって測定された温度に基づく信号を外部無線通信デバイス２へ無線で送信するように構成される。この信号は、直線偏光センサ３６によって出力された信号に基づく上述の無線信号の一部であっても、または別の信号であってもよい。

本明細書に記載のグルコース測定ユニット３０によって行われる測定および動作は、温度に依存する。温度センサ３９を設けることおよび温度測定値を取得することによって、埋込可能デバイス１によって得られた測定値を処理または解釈する場合に埋込可能デバイス１の付近の温度を考慮に入れることができる。しかし、温度センサ３９は任意選択である。その理由は、温度は埋込可能デバイス１の一部を形成していないデバイスを使用して測定することができ、あるいは温度は見積もることができるからである（たとえば、人体内の温度は３７℃であると仮定することができる）。

本開示のいくつかの態様によれば、体液を通過する直線偏光の旋光度は、埋込可能デバイス１によって直接または間接的に決定することができる。流体を通過する直線偏光の回転角に基づく出力を提供することによって、体液のグルコース濃度の値を決定することができる。この出力は、直線偏光を埋込可能デバイス１のハウジング１０の外側へ放射するように構成された直線偏光光源３２と、直線偏光光源３２からハウジング１０の外側を経由して戻った光を検出するように構成された直線偏光センサ３６とを使用してもたらされ、この出力は、検出された直線偏光に基づく、特に検出された光の強度に基づく電気信号である。

グルコースは光学活性材料である。すなわち、直線偏光の偏光面は、光がグルコース溶液中を移動するにつれて回転する。グルコースの溶液では、直線偏光の偏光面の回転角αは、溶液中のグルコース濃度β、溶液を通過する光の経路長Ｌ、光の波長λ、およびグルコース溶液の温度Ｔに依存する。

比旋光度［α］^Ｔ _λは、溶液中の化合物の固有特性であり、溶液中の化合物の試料を通過する単色光線の偏光面の、単位距離・濃度の積当たりの回転角である。

比旋光度は、溶液の温度および偏光の波長に依存する。溶液中のグルコースの濃度は、直線偏光が溶液中を移動するときに直線偏光の偏光面が回転する角度αと、溶液中を通過する直線偏光の経路長Ｌとを測定することによって決定される。容器の温度Ｔおよび直線偏光の波長λが分かっている、または見積もられる場合は、その温度および波長に対するグルコースの比旋光度の値が検索される。次に、溶液中のグルコースの濃度が、角度α、比旋光度［α］^Ｔ _λ、および経路長Ｌから、次式によって決定される：

血液または間質液などの体液を通過する直線偏光の旋光度の相当量が、体液の他の成分ではなく、グルコースによって生じると見積もられる。したがって、体液中の他の成分の光学活性は一般に無視される。したがって、体液を通過する直線偏光の回転角を決定することによって、体液中のグルコース濃度の良い近似値が決定される。体液中のグルコース濃度の決定は、埋込可能デバイス１によって、たとえば制御ユニット２６によって、または外部の無線通信デバイス２によって実行される。

グルコース濃度を決定することは、直線偏光センサ３６によって出力された電気信号、または外部無線通信デバイス２まで無線で送信される電気信号に基づく信号を処理して測定値を決定することを含み得る。グルコース濃度値は、測定値を、複数の測定値およびその対応するグルコース濃度値を含むルックアップテーブルと比較することによって決定される。

前に論じたように、埋込可能デバイス１が埋め込まれているとき体液がハウジング１０の外面１１に、好ましくは光透過部１２に接触する。直線偏光光源３２からの光は、ハウジング１０の外側へ向かって光透過部１２を通過し、光がハウジング１０の外側の体液を通過するときに旋光する。すなわち、光の偏光面が、光が体液を通過するときに、ある角度だけ回転する。

体液によって旋光した光の少なくとも一部が、光透過部１２を通過してハウジング１０の内側の方へ戻り、直線偏光センサ３６によって検出される。直線偏光センサ３６は、特定の直線偏光の光を検出し、検出された直線偏光の量に基づく電気信号を出力する。直線偏光光源３２によって放射された直線偏光の偏光面は、体液中のグルコースによって回転する。その回転量は、体液中のグルコース濃度に依存する。したがって、直線偏光センサ３６によって検出される光の量は、体液中のグルコース濃度に対応するものである。直線偏光センサ３６は、検出された直線偏光に基づく電気信号を出力するように構成される。この電気信号は、体液による光の偏光面の回転量に対応するものであり、それゆえに、体液中のグルコース濃度に対応するものである。

直線偏光センサ３６によって出力された電気信号は、埋込可能デバイス１内で、たとえば制御ユニット２６によって処理される。無線通信モジュール２０は、直線偏光センサ３６から電気信号を受け、この電気信号に基づく信号を無線で外部無線通信デバイス２へ送信する。言い換えると、無線で送信される信号は電気信号に対応するものであり、電気信号は、体液中のグルコース濃度に対応するものである。

無線通信モジュール２０によって外部無線通信デバイス２へ送信された信号は、外部無線通信デバイス２のプロセッサ（図示せず）によってさらに処理されて、体液のグルコース濃度値がもたらされる。

図３は、図１Ｂに示された埋込可能デバイスなどの、埋込可能デバイス１の部分概略断面図を示し、グルコース測定ユニット３０は、体液中を移動する直線偏光の回転角αを測定するように構成される。

図３の埋込可能デバイス１は、溝１４を含むように示されているが、いくつかの例では溝１４が存在しないことがある。図３に示されるように、凹部１４の第１の側壁１５および第２の側壁１６はそれぞれ、光透過部１２の少なくとも一部を含む。直線偏光光源３２は、図３の矢印で示されているように、直線偏光光源３２によってハウジング１０の外側へ放射された直線偏光が、光透過部１２を経由して、第１の側壁１５を通ってハウジング１０の外側の領域へ放射されてから、光透過部１２を経由して、第２の側壁１６を通って戻り、直線偏光センサ３６によって検出されるように、ハウジング１０の中に配置される。いくつかの例では、直線偏光光源３２および直線偏光センサ３６は、たとえば図６に示されているように、放射された光が光透過部１２の同じ面を通って出て戻るようにハウジング１０の中に配置される。

図３に示されているように、直線偏光光源３２は、光源３３および直線偏光子３４を含み得る。光源３３から放射された光は最初、非偏光として放射されてから（すなわち、光は複数の方向に偏光している）、特定の偏光面に光が直線偏光される直線偏光子３４を通過する。別の例では、放射される光がすでに直線偏光されているので、直線偏光子３４は不要である。直線偏光子３４は、直線偏光フィルタとすることができるが、放射された光を直線偏光する、当技術分野で知られている別の手段を使用することもできる。

直線偏光は、光透過部１２を経由して、ハウジング１０の外側の領域へ放射される。この領域は、埋込可能デバイスが埋め込まれたときには体液の中になる。

いくつかの実施形態では、直線偏光子３４は、図３に示されるように、ハウジング１０内の、光源３３とハウジング１０の光透過部１２との間の光路に設置される。別の実施形態では、直線偏光子３４は、ハウジング１０の外側の、光透過部１２と直線偏光センサ３６の間の光路に、ハウジング１０の外面１１に結合されて設置される。別の実施形態では、直線偏光子３４は、ハウジング１０と一体化して形成される。

本明細書に開示された実施形態のいずれとも同様に、埋込可能デバイス１は、直線偏光光源３２から放射された光を集束するように配置された少なくとも１つのレンズ３５を含み得る。特に、レンズ３５は、直線偏光光源３２から放射された光をハウジング１０の外側の１つの点に向けて集束すること、および／または光を直線偏光センサ３６に向けて集束することができる。

図３は、ハウジング１０の中の、直線偏光光源３２と光透過部１２の間の光路に設置されたレンズ３５を示すが、そうしないでレンズ３５は、ハウジング１０の外面１１の、光透過部１２の表面などの任意の適切な位置に設置することもできる。図３はまた、光源３３とレンズ３５の間の光路に設置された直線偏光子３４を示すが、直線偏光子３４は、いくつかの例では、光路に沿ってレンズ３５の後に設置することもできる。

直線偏光光源３２からハウジング１０の外側へ放射され、ハウジング１０の外側の体液を通過する直線偏光は、前記体液中のグルコースによって旋光され、その結果、放射光の偏光面は、グルコースの濃度、および光がグルコース中を移動する距離に依存する量だけ回転する。光がグルコース中を移動する距離は、グルコース濃度の値の計算に使用するために、デバイスを埋め込む前に決定される。

直線偏光センサ３６は、直線偏光光源３２によって放射され、体液を通過し、体液によって旋光され、ハウジング１０の外側の領域からハウジング１０の透過部１２を通って戻った、直線偏光を検出するように配置される。直線偏光センサ３６はさらに、検出された、直線偏光の旋光された光に基づく電気信号を出力するように構成される。この出力は、直線偏光の回転角αに基づく。

図３は、光学センサ３７および直線偏光フィルタ３８を含む直線偏光センサ３６を示す。直線偏光フィルタ３８は、直線偏光光源３２からハウジング１０の光透過部１２を通って戻った光を直線偏光するように配置される。言い換えると、直線偏光フィルタ３８は、特定の直線偏光を持つ光を通過させ、残りの光はフィルタ除去される。好ましくは、直線偏光フィルタ３８は直線偏光フィルタであり、特定の直線偏光の光を通過または透過させる。光学センサ３７は、直線偏光光源３２から放射されハウジング１０の外側を経由して直線偏光フィルタ３８を通過した直線偏光を検出するように配置されており、直線偏光フィルタ３８によって直線偏光された検出光に基づく電気信号を出力する。

図３に示されるように、直線偏光フィルタ３８は、直線偏光光源３２と光学センサ３７の間、光学センサ３７とハウジング１０の外側の領域の間、の光路に設置される。

好ましくは、直線偏光フィルタ３８の偏光面は、直線偏光光源３２から放射された直線偏光の偏光面に対して、光の光路のまわりに、たとえば光が直線偏光子３４の偏光面と直交するように回転する。そのため、光源３３および直線偏光子３４からの、光学センサ３７によって検出される直線偏光の量は、光の旋光の量に依存する。この旋光は、直線偏光がグルコース含有体液を通過するときに起こる。旋光の量、したがって光学センサ３７によって検出される光の量は、体液中のグルコース濃度に依存する。そのようにして、光学センサ３７によって出力される電気信号は、直線偏光の旋光の量に基づいており、それゆえに体液中のグルコース濃度に基づいている。

いくつかの実施形態では、直線偏光フィルタ３８の偏光面は、直線偏光光源３２の偏光面に合わせて調整可能である。すなわち、直線偏光フィルタ３８の偏光面の角度は、調整可能／可変とすることができる。言い換えると、直線偏光フィルタ３８を通過できる光の直線偏光ベクトルの向きは調整可能とすることができる。偏光面は、たとえば制御ユニット２６によって適切な電気信号を直線偏光フィルタ３８に加えることによって調整することができる。直線偏光フィルタ３８の偏光面を変える／調整することによって、光学センサ３７で検出される光強度のピーク値が見出される。このピーク値は、体液による旋光に起因して直線偏光光源３２から放射される光がこうむる回転の支配的な回転角を示す。

いくつかの実施形態では、直線偏光フィルタ３８は、図４に示されたカーセル４０を含む。カーセル４０は、第１の電極４１および第２の電極４２を含む。第１の電極４１および第２の電極４２は、ある間隔で互いに分離されている。ある電位差が、第１の電極４１と第２の電極４２の間に、たとえば制御ユニット２６および／またはグルコース測定ユニット３０によって加えられる。この電位差により、第１の電極と第２の電極の間に電界が発生する。

カー材料４３が、第１の電極４１と第２の電極４２の間にある。カー材料４３は、光がカー材料４３を通過できるように、少なくとも部分的に光透過性である。カー材料４３は、好ましくは、電界がカー材料４３を貫通するときにカー効果を強く示すことができるカー液体またはカー結晶である。カー材料４３は、液晶表示装置（ＬＣＤ）流体とすることができ、この流体は旋光度が大きいので良好な信号対雑音比をもたらす。いくつかの実施形態では、カー材料４３は、第１の電極４１と第２の電極４２の間に恒久的に固定される。別の実施形態では、カー材料４３は体液を含み、この体液は、たとえば図９および図１０を参照して後で説明するように、埋込可能デバイス１が埋め込まれた後に第１の電極４１と第２の電極４２の間の空間を充填する。

図４は、第１の電極４１および第２の電極４２を平板電極として示すが、他の形状の電極が使用されることがある。第１の電極４１および第２の電極４２はそれぞれ、第１の電極４１の表面がカー材料４３の表面と接触し、第２の電極４２の表面が他方の、カー材料４３の反対側の表面に接触しているように、カー材料４３に直接連結される。あるいは、第１の電極４１および第２の電極４２のうちの１つまたはそれ以上が、カー材料４３と直接接触しないようにカー材料４３からある距離を取って分離される。

図４の直線偏光フィルタ３８はさらに、カーセル４０の対向する側面に設置された第１の直線偏光子４４および第２の直線偏光子４５を含む。直線偏光フィルタ３８を通過する光の例示的な経路が、図４に点線で示されている。直線偏光光源３２からハウジング１０の外側を経由して戻った直線偏光などの光は最初に、光を直線偏光する第１の直線偏光子４４を通過する。好ましくは、第１の直線偏光子４４の偏光面は、第１の電極４１と第２の電極４２の間に発生した電界の少なくとも一部とは非平行である。第１の直線偏光子４４によって直線偏光された光は次に、カー材料４３および電界を通過してから第２の直線偏光子４５を通過し、光学センサ３７へ向かう。好ましくは、第１の直線偏光子４４の偏光面と第２の直線偏光子４５の偏光面は（実質的に）直交している、すなわち、カーセル４０中を移動する光の経路のまわりに９０°回転している。

直線偏光子４４を通過しカーセル４０に入った直線偏光の偏光面は、第１の電極４１と第２の電極４２の間に発生した電界によって回転する。その回転量は、電界の大きさに依存する。第１の電極４１と第２の電極４２の間の電位差を変えると電界の大きさが変わり、したがって、カーセル４０を通過する直線偏光の回転量が変わる。回転量が変わるので、直線偏光子４５を通過して光学センサ３７へ向かう光の量も変わる。電位差を変える／変化させることによって、カーセル４０を経由して直線偏光フィルタ３８を通過する光の量が変わる。したがって、カーセル４０はシャッタとして使用することができる。カーセル４０を使用して、直線偏光光源３２によってハウジング１０の外側へ放射された直線偏光が受けた旋光の量を決定することができ、その旋光量は、体液中のグルコース濃度の関数になる。

カーセルを通過する偏光の回転角φの変化は、次式の関数に従う：

ここで、Ｋはカー材料４３のカー定数であり、Ｌはカー材料４３を通る光の経路長であり、Ｕは第１の電極４１と第２の電極４２の間の電位差であり、ｄは第１の電極４１と第２の電極４２の間の距離である。

図５は、本開示の実施形態に使用するのに適しているカーセル４０を含む、直線偏光フィルタ３８の代替構築物の分解組立図を示す。図５の直線偏光フィルタ３８は、図４に示された直線偏光フィルタ３８と類似しているが、第１の電極４１は、第１の直線偏光子４４とカー材料４３の間の光路に配置され、第２の電極４３は、第２の直線偏光子４５とカー材料４３の間の光路に配置されている。

光ビームの例示的な光路が、図５に矢印で示されている。直線偏光光源３２からハウジング１０の外側を経由して戻った光は、最初に第１の直線偏光子４４を通過し、その後に第１の電極４１、その後にカー材料４３、その後に第２の電極４２、その後に第２の直線偏光子４５を通過する。この光の経路は、第１の電極４１と第２の電極４２の間に発生した電界と実質的に平行になり得る。いくつかの例では、第１の直線偏光子４４の位置と第１の電極４１の位置は入れ替えることができる。いくつかの例では、第２の直線偏光子４５の位置と第２の電極４２の位置は入れ替えることができる。

図６は、図５に示された直線偏光フィルタ３８およびカーセル４０を組み込む、本開示のいくつかの実施形態による埋込可能デバイス１を示す。カーセル４０および／または直線偏光フィルタ３８の他の構成、たとえば図４の直線偏光フィルタ３８が使用されることもある。

直線偏光光源３２、カーセル４０および光学センサ３７は、埋込可能デバイス１のハウジング１０の中に配置される。直線偏光光源３２は、光をハウジング１０の外側へ光透過部１２を通して放射する。図６は、光源３３および直線偏光子３４を含む直線偏光光源３２を示すが、直線偏光光源３２は、別法では直線偏光子３４を必要としないことがある。直線偏光子３４および直線偏光子４４は、図ではハウジング１０の内側に設置されているが、それぞれの１つまたはそれ以上がハウジング１０の外側に設置されることがある。

直線偏光光源３２によって放射された直線偏光が取る、例示的な経路が図６に点線で示されている。直線偏光は、ハウジング１０の外側へ放射される。使用の際、埋込可能デバイス１が体内に埋め込まれていると、直線偏光は、埋込可能デバイス１を少なくとも部分的に取り囲んでいる体液の中に放射される。直線偏光光源３２によってハウジング１０の外側へ放射された直線偏光の一部分が、ハウジング１０を通して戻される。これは、光の一部分が体液によって反射されることに起因し得る。いくつかの例では、光は１つもしくはそれ以上のレンズの助けによって、または埋込可能デバイス１の形状により、たとえば凹部１４が設けられることにより、ハウジング１０を通って戻る。光が戻される様々な手段について、全体にわたって説明する。

直線偏光フィルタ３８は、直線偏光光源３２からハウジング１０の外側を経由して戻った光が、第１の直線偏光子４４を通過し、その後にカーセル４０、その後に第２の直線偏光子４５を通過してから光学センサ３７によって検出されるように、ハウジング１０の中に配置される。第１の電極４１と第２の電極４２の間に加わる電位差は、経時的に変えられる。その結果、光学センサ３７によって検出される光の量、および光学センサ３７によって出力される電気信号は、経時的に変わり得る。光学センサ３７によって出力される電気信号は、直線偏光光源３２によって放射された直線偏光がハウジング１０の外側の体液を通過するときに受ける回転の量に対応するものになる。光学センサ３７によって出力された電気信号は、体液中のグルコースの濃度を決定するために処理される。

図６は、カーセル４０を通過して光学センサ３７へ向かう光を集束するためにカーセル４０に隣接して配置されたレンズ４６を示す。図６はまた、直線偏光光源３２から放射された光が、最初にハウジング１０の外側へ移動せずに直接光学センサ３７へ移動することを防止するための、直線偏光光源３２と光学センサ３７の間に配置された壁１８を含む埋込可能デバイス１を示す。

図６に示された埋込可能デバイス１は、たとえば、直線偏光光源３２から出ていない環境光などの光を検出する、光学センサ３７からの干渉の影響を受けやすいことがある。図７は、図６に示された埋込可能デバイス１と類似しているが、干渉を大幅に抑制するように構成された埋込可能デバイス１の部分概略断面図を示す。

図７および図８は、図６と類似している実施形態を示すが、第２の光学センサ５４を含む参照チャネルが付いている。

図６の埋込可能デバイスと同様に、図７に示された埋込可能デバイス１は、光源３３および直線偏光子３４を含む直線偏光光源３２と、カーセル４０を含む直線偏光フィルタ３８とを有する。しかし、ここではグルコース測定ユニット３０がさらに、第２の光学センサ５４および追加の直線偏光子５０を含む。第１の光学センサ３７および第２の光学センサ５４はそれぞれ、１つまたはそれ以上のフォトダイオードを含み得る。

直線偏光子５０は、直線偏光光源３２からハウジングの外側を経由して戻った光の少なくとも一部を直線偏光するように、ハウジング１０の中に配置される。第２の光学センサ５４は、直線偏光子５０によって直線偏光された光を検出するように、かつ検出された直線偏光に基づく第２の電気信号を出力するように配置される。

任意選択のレンズ４７は、直線偏光光源３２から放射された直線偏光をハウジング１０の外側の１つの点または領域に集束するようにハウジング１０の外面１１に配置され、このハウジングは、埋込可能デバイス１が埋め込まれているとき体液の中にある。図７は、光学センサ３７に戻る光を集束するレンズ４８に向かう第１の方向と、光学センサ５４に向いて戻る光を集束するレンズ４９に向かう第２の方向との、２つの方向に直線偏光を集束するレンズ４７を示す。

第１の光学センサ３７および第２の光学センサ５４は、ハウジング１０の外側の、たとえばハウジング１０の外側の点または領域の近くの体液中で反射された、直線偏光光源３２から出ている直線偏光を検出するように配置される。検出光は、ハウジング１０の外側の点または領域から第１の光学センサ３７および第２の光学センサ５４に向かって、１つまたはそれ以上のレンズ４６、４８、４９によって集束されている。例示的な光路が、図７に点線で示されている。

第１の光学センサ３７および第２の光学センサ５４はそれぞれ、直線偏光光源３２から出力されハウジング１０の外側を経由した直線偏光の、検出された強度に基づいて電気信号Ｓ_{ＰＤＫｅｒｒ}およびＳ_{ＰＤＲｅｆ}をそれぞれ出力するように構成される。無線通信モジュール２０は、第１の光学センサ３７によって出力された電気信号と、第２の光学センサ５４によって出力された電気信号とに基づく信号を無線で送信するように構成される。各電気信号は、直線偏光光源３２によって放射された光の直線偏光面が旋光した角度に対応するものになり、したがって、体液中のグルコースの濃度に対応するものになる。

直線偏光は、直線偏光光源３２から放射される。カーセル４０の第１の電極４１と第２の電極４２の間に加わる電位差は、Ｓ_{ＰＤＫｅｒｒ}の最大値ｍａｘＳ_{ＰＤＫｅｒｒ}が決定されるまで経時的に変えられ、たとえば、ある期間にわたって増大される。Ｓ_{ＰＤＲｅｆ}もまた決定され、変化する電位差に対し一定のままである。ｍａｘＳ_{ＰＤＫｅｒｒ}＝Ｓ_{ＰＤＲｅｆ}である場合、ｍａｘＳ_{ＰＤＫｅｒｒ}をもたらすために第１の電極４１と第２の電極４２の間に加えられる電位差Ｕ_Ｋｅｒｒは、体液中のグルコース濃度に比例する。したがって、グルコース濃度Ｃは、次式を用いて求められる：
Ｃ＝Ｊ・Ｕ_Ｋｅｒｒ
条件ｍａｘＳ_{ＰＤＫｅｒｒ}＝Ｓ_{ＰＤＲｅｆ}および固定係数Ｊを求めることによって、グルコース濃度Ｃが決定される。

デバイスは、研究室の条件のもとで、生体外の試験によって較正される。光学センサ３７によって出力される、また該当する場合には光学センサ５４によって出力される電気信号、ならびに電位差Ｕ_Ｋｅｒｒを処理して、グルコース濃度を決定することは、当技術分野で知られている手段および技法によって行われる。

参照チャネルとして追加の第２の光学センサ５４および直線偏光子５０を設けると、第１の光学センサ３７および第２の光学センサ５４によって出力される電気信号を処理して（たとえば、制御ユニット２６または外部デバイス２によって）、干渉または背景雑音の影響を低減または除去することが可能になる。このような干渉または背景雑音は、たとえば、埋込可能デバイス１の環境光または電気構成要素の電気雑音によって生じる。そのようなものとして、より正確なグルコース濃度の決定が行われる。すなわち：

は、環境光、人間または動物によって消化された食べ物による血液着色、および環境温度と無関係である。

図８は、図７と類似している別の実施形態を示すが、ここでは、グルコース測定ユニット３０はさらに、第２の直線偏光光源５１を含み、第２の光学センサ５４によって検出するための直線偏光を放射する。図８は、第２の光源５３を含む第２の直線偏光光源５１、および直線偏光子５５を示し、第１の光源３３および第２の光源５３は、壁１８によって光学的に分離されている。

第２の直線偏光光源５１は、直線偏光をハウジング１０の外側へ放射するように構成される。任意選択のレンズ５２は、第２の直線偏光光源５１によって放射された直線偏光をハウジング１０の外側の１つの点または領域に集束する。直線偏光子５０は、第２の直線偏光光源５１からハウジング１０の外側を経由して戻った光を直線偏光するように配置される。第２の光学センサ５４は、直線偏光子５０によって直線偏光された光を検出し、直線偏光子５０によって直線偏光された検出光に基づく電気信号を出力するように配置される。無線通信モジュール２０は、第２の光学センサ５４によって出力された第２の電気信号に基づく信号を無線で送信するように構成される。

図７を参照して説明したように、図８に示された実施形態では、第１の光学センサ３７および第２の光学センサ５４によって出力される電気信号を処理して、干渉または背景雑音の影響を低減または除去することが可能になる。

図９は、埋込可能デバイス１のハウジング１０が、第１の側壁１５および第２の側壁１６を有する凹部１４を含む実施形態を示す。図９の埋込可能デバイス１は、第１の電極４１が第１の側壁１５に隣接して設置され、第２の電極４２が第２の側壁１６に隣接して設置されているカーセル４０を有する。埋込可能デバイス１が埋め込まれると、体液が凹部１４を少なくとも部分的に充填し、カー材料４３として作用する。ある電位差が前述のように第１の電極４１と第２の電極４２の間に加えられて、第１の電極４１と第２の電極４２の間に凹部１４を通して、それゆえに体液の一部を通して、電界が発生する。

光源３３によって放射された光が、レンズ３５によってハウジング１０の外側に向けて集束される。光源３３によって放射された光は、直線偏光子３４によって直線偏光されてから、第１の側壁１５を通してハウジング１０の外側へ放射される。図９に示された実施形態では、この外側は凹部１４の中に位置する。

光源３３および直線偏光子３４から放射された直線偏光の第１の部分は、第１の電極４１を通過してからハウジング１０の外側に達する。この直線偏光の第１の部分は、第２の側壁１６を通ってハウジング１０の内側へ戻り、第２の電極４２を通り、ここで直線偏光子５８によって直線偏光されてから、第１の光学センサ３７によって検出され、第１の光学センサは、第１の電気信号を前述のように出力する。言い換えると、第１の電極４１、第２の電極４２および直線偏光子５８は、直線偏光子３４によって直線偏光された光のうちの、第１の光学センサ３７によって検出された第１の部分が、第１の電極４１を通過し、凹部１４を横切ってから第２の電極４２を通過し、その後直線偏光子５８を通過してから第１の光学センサ３７によって検出されるように、配置される。したがって、光源３３および直線偏光子３４から放射された直線偏光の第１の部分は、第１の電極４１と第２の電極４２の間に電位差が加えられているときに、第１の電極４１と第２の電極４２の間に発生した電界の中を移動している。

光源３３および直線偏光子３４から放射された直線偏光の第２の部分は、ハウジング１０の外側へと第１の側壁１５を通過してから、第２の側壁１６および直線偏光子５８を通過して戻り、その後最終的に第２の光学センサ５４によって検出され、第２の光学センサは、第２の電気信号を前述のように出力する。直線偏光の第２の部分は、好ましくは第１の電極４１および／または第２の電極４２を通過せず、したがって、第２の光学センサ５４によって検出された第２の電気信号は、前に論じたように、干渉または背景雑音の影響を低減または除去するための参照信号として使用される。

図１０は、図９に示されたものと類似している実施形態を示すが、第１の側壁１５を通して放射された直線偏光は、第２の側壁１６に隣接して設置された鏡６０によって反射される。反射された直線偏光は、第１の側壁１５を通って戻った後に、一部が第１の光学センサ３７によって検出され、一部が第２の光学センサ５４によって検出される。第２の光学センサ５４によって検出される戻った光の一部は、第１の側壁１５を通って戻った後に、直線偏光子５５によって直線偏光されている。第１の光学センサ３７によって検出される戻った光の一部は、第１の側壁１５を通って戻った後に、直線偏光子４５によって直線偏光されている。

図１０は、光源３３を少なくとも部分的に取り囲む光学筐体５６を示す。筐体５６は、光源３３および直線偏光子３４によって放射された直線偏光の第１の部分をハウジング１０の外側の第１の領域に向けるように配置された第１のアパーチャ５７ａと、光源３３および直線偏光子３４によって放射された直線偏光の第２の部分をハウジング１０の外側の、第１の領域とは異なる第２の領域に向けるように配置された第２のアパーチャ５７ｂとを含む。直線偏光の第１の部分は、最終的に第２の光学センサ５４によって検出され、直線偏光の第２の部分は、最終的に第１の光学センサ３７によって検出される。

図９および図１０に示された実施形態では、ある電位差が第１の電極４１と第２の電極４２の間に加えられて、電界が凹部１４の体液を通して発生する。電位差は経時的に変えられ、第１の光学センサ３７および第２の光学センサ５４によって出力される電気信号が経時的に監視され処理されて、図７に関して論じたように、凹部１４内の体液のグルコース濃度が決定される。

図９および図１０で示された実施形態は、いくつかの例では、図８を参照して説明したのと同様に、第２の直線偏光光源５１を含むことがある。

本開示はまた、上述の実施形態のいずれかによる外部無線通信デバイス２および埋込可能デバイス１を含むシステムにも関する。図１１は、埋込可能デバイス１が患者４（人間または動物など）の血管３の中に埋め込まれたときの、このようなシステムを示す。

埋込可能デバイス１の無線通信モジュール２０と同様に、外部無線通信デバイス２は、アンテナ、電源および制御ユニット（図示せず）を含む。使用中、外部無線通信デバイス２は、埋込可能デバイス１のすぐ近くに持ってこられる。埋込可能デバイス１が患者４に埋め込まれている場合、このことは、外部無線通信デバイス２を患者４の皮膚５の近傍まで、たとえば、皮膚５から約２ｃｍ未満の距離内に持ってくることを含み得る。

外部無線通信デバイス２は、外部無線通信デバイス２のアンテナと埋込可能デバイス１のアンテナ２２との間の電磁誘導によって、電力を埋込可能デバイス１に無線で伝送する。埋込可能デバイス１のアンテナ２２に電流が誘導されて、デバイス内のグルコース測定ユニット３０などの、いずれの電気回路にも電力が提供される。

電力を受けることに応答して、または外部通信デバイスによって埋込可能デバイス１へ送信された追加の無線信号を受けることに応答して、埋込可能デバイス１は、埋込可能デバイス１のハウジング１０と接触する体液のグルコース濃度の測定を進める。埋込可能デバイス１の直線偏光光源３２は、直線偏光を埋込可能デバイス１のハウジング１０の光透過部１２に向けて放射する。埋込可能デバイス１の直線偏光センサ３６は、光透過部１２を通って戻った直線偏光を検出し、この検出光に基づく電気信号を出力する。埋込可能デバイス１の無線通信モジュール２０は、電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイス２へ無線で送信するように構成される。埋込可能デバイス１によって外部無線通信デバイス２へ無線で送信された信号は処理されて（たとえば、外部無線通信デバイス２によって）、体液のグルコース濃度の値が決定される。

本開示はまた、埋込可能デバイス１および外部無線通信デバイス２に関連する上述の工程のいずれかを実行する方法にも関連する。

図１２は、本開示の実施形態による方法を示す。工程９０１で、直線偏光が、上述の埋込可能デバイス１の直線偏光光源３２によって、埋込可能デバイス１のハウジング１０の外側へ放射される。工程９０２で、埋込可能デバイス１の直線偏光センサ３６が、第１の直線偏光光源３２からハウジング１０の外側を経由して戻った直線偏光を検出する。工程９０３で、検出された直線偏光に基づく電気信号が、直線偏光センサ３６によって出力される。工程９０４で、埋込可能デバイス１の無線通信モジュール２０が、電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイス２へ無線で送信する。前に論じたように、埋込可能デバイス１によって外部無線通信デバイス２へ無線で送信される信号は処理されて（たとえば、外部無線通信デバイス２によって）、体液のグルコース濃度の値が決定される。

用語「薬物」または「薬剤」は、本明細書において同意語として使用され、１つまたはそれ以上の医薬品有効成分または薬学的に許容されるその塩もしくは溶媒和物と、場合により、薬学的に許容される担体とを含む医薬製剤を示す。医薬品有効成分（「ＡＰＩ」）とは、最も広範な言い方で、ヒトまたは動物に生物学的影響を及ぼす化学構造のことである。薬理学では、薬物または薬剤が、疾患の処置、治療、予防、または診断に使用され、またはそれとは別に、身体的または精神的健康を向上させるために使用される。薬物または薬剤は、限られた継続期間、または慢性疾患では定期的に、使用される。

以下に説明されるように、薬物または薬剤は、１つまたはそれ以上の疾患を処置するための、様々なタイプの製剤の少なくとも１つのＡＰＩ、またはその組み合わせを含むことができる。ＡＰＩの例としては、分子量が５００Ｄａ以下である低分子；ポリペプチド、ペプチド、およびタンパク質（たとえばホルモン、成長因子、抗体、抗体フラグメント、および酵素）；炭水化物および多糖類；ならびに核酸、二本鎖または一本鎖ＤＮＡ（裸およびｃＤＮＡを含む）、ＲＮＡ、アンチセンスＤＮＡおよびＲＮＡなどのアンチセンス核酸、低分子干渉ＲＮＡ（ｓｉＲＮＡ）、リボザイム、遺伝子、およびオリゴヌクレオチドが含まれ得る。核酸は、ベクター、プラスミド、またはリポソームなどの分子送達システムに組み込まれる。１つまたはそれ以上の薬物の混合物もまた企図される。

薬物または薬剤は、薬物送達デバイスで使用するように適用された主要パッケージまたは「薬物容器」内に含まれる。薬物容器は、たとえば、カートリッジ、シリンジ、リザーバ、または１つもしくはそれ以上の薬物の保存（たとえば短期または長期保存）に適したチャンバを提供するように構成された他の固体もしくは可撓性の容器とすることができる。たとえば、場合によって、チャンバは、少なくとも１日（たとえば１日から少なくとも３０日まで）の間薬物を収納するように設計される。場合によって、チャンバは、約１ヶ月から約２年の間薬物を保存するように設計される。保存は、室温（たとえば約２０℃）または冷蔵温度（たとえば約−４℃から約４℃まで）で行うことができる。場合によって、薬物容器は、投与予定の医薬製剤の２つまたはそれ以上の成分（たとえばＡＰＩおよび希釈剤、または２つの異なるタイプの薬物）を別々に、各チャンバに１つずつ保存するように構成された二重チャンバカートリッジとすることができ、またはこれを含むことができる。そのような場合、二重チャンバカートリッジの２つのチャンバは、ヒトまたは動物の体内に投薬する前、および／または投薬中に２つまたはそれ以上の成分間で混合することを可能にするように構成される。たとえば、２つのチャンバは、これらが（たとえば２つのチャンバ間の導管によって）互いに流体連通し、所望の場合、投薬の前にユーザによって２つの成分を混合することを可能にするように構成される。代替的に、またはこれに加えて、２つのチャンバは、成分がヒトまたは動物の体内に投薬されているときに混合することを可能にするように構成される。

本明細書において説明される薬物送達デバイス内に含まれる薬物または薬剤は、数多くの異なるタイプの医学的障害の処置および／または予防に使用される。障害の例としては、たとえば、糖尿病、または糖尿病性網膜症などの糖尿病に伴う合併症、深部静脈血栓塞栓症または肺血栓塞栓症などの血栓塞栓症が含まれる。障害の別の例としては、急性冠症候群（ＡＣＳ）、狭心症、心筋梗塞、がん、黄斑変性症、炎症、枯草熱、アテローム性動脈硬化症および／または関節リウマチがある。ＡＰＩおよび薬物の例としては、たとえば、それだけには限らないが、ハンドブックのＲｏｔｅ Ｌｉｓｔｅ ２０１４、主グループ１２（抗糖尿病薬物）または主グループ８６（腫瘍薬物）、およびＭｅｒｃｋ Ｉｎｄｅｘ、第１５版などに記載されているものがある。

１型もしくは２型の糖尿病、または１型もしくは２型の糖尿病に伴う合併症の処置および／または予防のためのＡＰＩの例としては、インスリン、たとえばヒトインスリン、またはヒトインスリン類似体もしくは誘導体、グルカゴン様ペプチド（ＧＬＰ−１）、ＧＬＰ−１類似体もしくはＧＬＰ−１受容体アゴニスト、またはその類似体もしくは誘導体、ジペプチジルペプチダーゼ−４（ＤＰＰ４）阻害剤、または薬学的に許容されるその塩もしくは溶媒和物、またはそれらの任意の混合物が含まれる。本明細書において使用される用語「類似体」および「誘導体」は、天然のペプチドの構造、たとえばヒトのインスリンの構造から、天然のペプチド中に見出される少なくとも１つのアミノ酸残基を欠失させるおよび／もしくは交換することによって、ならびに／または少なくとも１つのアミノ酸残基を付加することによって式上で得られる分子構造を有するポリペプチドを指す。付加および／または交換されるアミノ酸残基は、コード可能なアミノ酸残基、または他の天然の残基もしくは完全に合成によるアミノ酸残基とすることができる。インスリン類似体は「インスリン受容体リガンド」とも呼ばれる。特に、用語「誘導体」は、１つまたはそれ以上の有機置換基（たとえば、脂肪酸）が１つまたはそれ以上のアミノ酸に結合している、天然のペプチドの構造、たとえばヒトのインスリンの構造から式上で得られる分子構造を有するポリペプチドを指す。場合により、天然のペプチド中に見出される１つまたはそれ以上のアミノ酸が、欠失され、かつ／もしくはコード不可能なアミノ酸を含む他のアミノ酸によって置換されていてもよく、または、コード不可能なアミノ酸を含むアミノ酸が、天然のペプチドに付加されていてもよい。

インスリン類似体の例としては、Ｇｌｙ（Ａ２１），Ａｒｇ（Ｂ３１），Ａｒｇ（Ｂ３２）ヒトインスリン（インスリングラルギン）；Ｌｙｓ（Ｂ３），Ｇｌｕ（Ｂ２９）ヒトインスリン（インスリングルリジン）；Ｌｙｓ（Ｂ２８），Ｐｒｏ（Ｂ２９）ヒトインスリン（インスリンリスプロ）；Ａｓｐ（Ｂ２８）ヒトインスリン（インスリンアスパルト）；Ｂ２８位におけるプロリンがＡｓｐ、Ｌｙｓ、Ｌｅｕ、Ｖａｌ、またはＡｌａで置き換えられており、Ｂ２９位において、ＬｙｓがＰｒｏで置換されているヒトインスリン；Ａｌａ（Ｂ２６）ヒトインスリン；Ｄｅｓ（Ｂ２８−Ｂ３０）ヒトインスリン；Ｄｅｓ（Ｂ２７）ヒトインスリンおよびＤｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリンがある。

インスリン誘導体の例としては、たとえば、Ｂ２９−Ｎ−ミリストイル−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン；Ｌｙｓ（Ｂ２９）（Ｎ−テトラデカノイル）−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン（インスリンデテミル、Ｌｅｖｅｍｉｒ（登録商標））、Ｂ２９−Ｎ−パルミトイル−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン；Ｂ２９−Ｎ−ミリストイルヒトインスリン；Ｂ２９−Ｎ−パルミトイルヒトインスリン；Ｂ２８−Ｎ−ミリストイルＬｙｓＢ２８ＰｒｏＢ２９ヒトインスリン；Ｂ２８−Ｎ−パルミトイル−ＬｙｓＢ２８ＰｒｏＢ２９ヒトインスリン；Ｂ３０−Ｎ−ミリストイル−ＴｈｒＢ２９ＬｙｓＢ３０ヒトインスリン；Ｂ３０−Ｎ−パルミトイル−ＴｈｒＢ２９ＬｙｓＢ３０ヒトインスリン；Ｂ２９−Ｎ−（Ｎ−パルミトイル−γ−グルタミル）−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン；Ｂ２９−Ｎ−ω−カルボキシヘプタデカノイル−γ−Ｌ−グルタミル−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン（インスリンデグルデク、Ｔｒｅｓｉｂａ（登録商標））、Ｂ２９−Ｎ−（Ｎ−リトコリル−γ−グルタミル）−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン；Ｂ２９−Ｎ−（ω−カルボキシヘプタデカノイル）−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン、およびＢ２９−Ｎ−（ω−カルボキシヘプタデカノイル）ヒトインスリンがある。

ＧＬＰ−１、ＧＬＰ−１類似体およびＧＬＰ−１受容体アゴニストの例としては、たとえば、リキシセナチド（Ｌｙｘｕｍｉａ（登録商標））、エキセナチド（エキセンディン−４、Ｄｙｅｔｔａ（登録商標）、Ｂｙｄｕｒｅｏｎ（登録商標）、アメリカドクトカゲの唾液腺によって産生される３９アミノ酸ペプチド）、リラグルチド（Ｖｉｃｔｏｚａ（登録商標））、セマグルチド、タスポグルチド、アルビグルチド（Ｓｙｎｃｒｉａ（登録商標））、デュラグルチド（Ｔｒｕｌｉｃｉｔｙ（登録商標））、ｒエキセンディン−４、ＣＪＣ−１１３４−ＰＣ、ＰＢ−１０２３、ＴＴＰ−０５４、ラングレナチド／ＨＭ−１１２６０Ｃ、ＣＭ−３、ＧＬＰ−１エリゲン（Ｅｌｉｇｅｎ）、ＯＲＭＤ−０９０１、ＮＮ−９９２４、ＮＮ−９９２６、ＮＮ−９９２７、ノデキセン（Ｎｏｄｅｘｅｎ）、ビアドール（Ｖｉａｄｏｒ）−ＧＬＰ−１、ＣＶＸ−０９６、ＺＹＯＧ−１、ＺＹＤ−１、ＧＳＫ−２３７４６９７、ＤＡ−３０９１、ＭＡＲ−７０１、ＭＡＲ７０９、ＺＰ−２９２９、ＺＰ−３０２２、ＴＴ−４０１、ＢＨＭ−０３４、ＭＯＤ−６０３０、ＣＡＭ−２０３６、ＤＡ−１５８６４、ＡＲＩ−２６５１、ＡＲＩ−２２５５、エキセナチド−ＸＴＥＮおよびグルカゴン−Ｘｔｅｎがある。

オリゴヌクレオチドの例としては、たとえば：家族性高コレステロール血症の処置のためのコレステロール低下アンチセンス治療薬である、ミポメルセンナトリウム（Ｋｙｎａｍｒｏ（登録商標））がある。

ＤＰＰ４阻害剤の例としては、ビルダグリプチン、シタグリプチン、デナグリプチン、サキサグリプチン、ベルベリンがある。

ホルモンの例としては、ゴナドトロピン（フォリトロピン、ルトロピン、コリオンゴナドトロピン、メノトロピン）、ソマトロピン（ソマトロピン）、デスモプレシン、テルリプレシン、ゴナドレリン、トリプトレリン、ロイプロレリン、ブセレリン、ナファレリン、およびゴセレリンなどの、脳下垂体ホルモンまたは視床下部ホルモンまたは調節性活性ペプチドおよびそれらのアンタゴニストが含まれる。

多糖類の例としては、グルコサミノグリカン、ヒアルロン酸、ヘパリン、低分子量ヘパリン、もしくは超低分子量ヘパリン、またはそれらの誘導体、または上述の多糖類の硫酸化形態、たとえば、ポリ硫酸化形態、および／または、薬学的に許容されるそれらの塩が含まれる。ポリ硫酸化低分子量ヘパリンの薬学的に許容される塩の例としては、エノキサパリンナトリウムがある。ヒアルロン酸誘導体の例としては、ハイランＧ−Ｆ２０（Ｓｙｎｖｉｓｃ（登録商標））、ヒアルロン酸ナトリウムがある。

本明細書において使用する用語「抗体」は、免疫グロブリン分子またはその抗原結合部分を指す。免疫グロブリン分子の抗原結合部分の例には、抗原を結合する能力を保持するＦ（ａｂ）およびＦ（ａｂ’）２フラグメントが含まれる。抗体は、ポリクローナル、モノクローナル、組換え型、キメラ型、非免疫型またはヒト化、完全ヒト型、非ヒト型（たとえばネズミ）、または一本鎖抗体とすることができる。いくつかの実施形態では、抗体はエフェクター機能を有し、補体を固定することができる。いくつかの実施形態では、抗体は、Ｆｃ受容体と結合する能力が低く、または結合することはできない。たとえば、抗体は、アイソタイプもしくはサブタイプ、抗体フラグメントまたは変異体とすることができ、これはＦｃ受容体との結合を支持せず、たとえば、突然変異した、または欠失したＦｃ受容体結合領域を有する。用語の抗体はまた、四価二重特異性タンデム免疫グロブリン（ＴＢＴＩ）および／または交差結合領域の配向性を有する二重可変領域抗体様結合タンパク質（ＣＯＤＶ）に基づく抗体結合分子を含む。

用語「フラグメント」または「抗体フラグメント」は、全長抗体ポリペプチドを含まないが、抗原と結合することができる全長抗体ポリペプチドの少なくとも一部分を依然として含む、抗体ポリペプチド分子（たとえば、抗体重鎖および／または軽鎖ポリペプチド）由来のポリペプチドを指す。抗体フラグメントは、全長抗体ポリペプチドの切断された部分を含むことができるが、この用語はそのような切断されたフラグメントに限定されない。本開示に有用である抗体フラグメントは、たとえば、Ｆａｂフラグメント、Ｆ（ａｂ’）２フラグメント、ｓｃＦｖ（一本鎖Ｆｖ）フラグメント、直鎖抗体、単一特異性抗体フラグメント、または二重特異性、三重特異性、四重特異性および多重特異性抗体（たとえば、ダイアボディ、トリアボディ、テトラボディ）などの多重特異性抗体フラグメント、一価抗体フラグメント、または二価、三価、四価および多価抗体などの多価抗体フラグメント、ミニボディ、キレート組換え抗体、トリボディまたはバイボディ、イントラボディ、ナノボディ、小モジュラー免疫薬（ＳＭＩＰ）、結合ドメイン免疫グロブリン融合タンパク質、ラクダ化抗体、およびＶＨＨ含有抗体を含む。抗原結合抗体フラグメントのさらなる例が当技術分野で知られている。

用語「相補性決定領域」または「ＣＤＲ」は、特異的抗原認識を仲介する役割を主に担う重鎖および軽鎖両方のポリペプチドの可変領域内の短いポリペプチド配列を指す。用語「フレームワーク領域」は、ＣＤＲ配列ではなく、ＣＤＲ配列の正しい位置決めを維持して抗原結合を可能にする役割を主に担う重鎖および軽鎖両方のポリペプチドの可変領域内のアミノ酸配列を指す。フレームワーク領域自体は、通常、当技術分野で知られているように、抗原結合に直接的に関与しないが、特定の抗体のフレームワーク領域内の特定の残基が、抗原結合に直接的に関与することができ、またはＣＤＲ内の１つまたはそれ以上のアミノ酸が抗原と相互作用する能力に影響を与えることができる。

抗体の例としては、アンチＰＣＳＫ−９ｍＡｂ（たとえばアリロクマブ）、アンチＩＬ−６ｍＡｂ（たとえばサリルマブ）、およびアンチＩＬ−４ｍＡｂ（たとえばデュピルマブ）がある。

本明細書において説明される任意のＡＰＩの薬学的に許容される塩もまた、薬物送達デバイスにおける薬物または薬剤の使用に企図される。薬学的に許容される塩は、たとえば酸付加塩および塩基性塩である。

当業者には、本明細書に記載のＡＰＩ、配合物、装置、方法、システムおよび諸実施形態の様々な構成要素の修正（追加および／または除去）が、このような修正、およびありとあらゆるその等価物を包含する本開示の全範囲および趣旨から逸脱せずに加えられることが理解されよう。

特許請求の範囲は本願において、構成の特定の組み合わせに対して明確に示されているが、本開示の範囲はまた、本明細書に明示的または暗黙的に開示されたあらゆる新規構成またはあらゆる構成の新規組み合わせを、またはこれらのあらゆる一般化を、その構成がいずれかの請求項に現に特許請求されているものと同じ開示に関連していようといまいと、またその構成が本開示で緩和するのと同じ技法的問題のいずれかまたは全部を緩和しようとしまいと、含むことを理解されたい。本出願者は本願で、新しい特許請求の範囲が、本願の、または本願から派生したいずれかのさらなる出願の実施中に、このような構成および／または構成の組み合わせに対し明示されることを通知する。

いくつかの実施形態を図示し説明したが、当業者には、その範囲が特許請求の範囲に定義されている本開示の原理から逸脱することなく、これらの実施形態に変更が加えられ得ることが理解されよう。

Claims (13)

1. 埋め込まれたときに体液のグルコース濃度を測定するための埋込可能デバイスであって：
   直線偏光を該デバイスのハウジングの外側へ放射するように構成された第１の直線偏光光源；および
   該直線偏光光源からハウジングの外側を経由して戻った直線偏光を検出するように、かつ検出された直線偏光に基づく第１の電気信号を出力するように構成された直線偏光センサ；
   を含むグルコース測定ユニットと；
   無線で外部無線通信デバイスと通信するように構成された無線通信モジュールと；
   を含むハウジングを含み：
   ここで、無線通信モジュールは、第１の電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイスへ無線で送信するように構成され、直線偏光センサは、直線偏光フィルタおよび第１の光学センサを含み、直線偏光フィルタは、第１の直線偏光光源から光透過部を通って戻った光を直線偏光するように構成され、第１の光学センサは、直線偏光フィルタによって直線偏光された検出光に基づく第１の電気信号を出力するように構成され、
   直線偏光フィルタは、直線偏光光源からハウジングの外側を経由して戻った直線偏光が、カーセルを通過してから第１の光学センサによって検出されるように配置されたカーセルを含む、前記埋込可能デバイス。
2. 直線偏光フィルタの偏光面は、第１の直線偏光光源の偏光面に合わせて調整可能である、請求項１に記載の埋込可能デバイス。
3. カーセルは第１の電極および第２の電極を含み、グルコース測定ユニットは、第１の電極と第２の電極の間に電位差を加えて第１の電極と第２の電極の間に電界が発生するように構成され、直線偏光光源からハウジングの外側を経由して戻った直線偏光は、電界と実質的に平行な経路に沿って第１の電極および第２の電極を通過する、請求項１または２に記載の埋込可能デバイス。
4. グルコース測定ユニットはさらに、第２の光学センサおよび直線偏光子を含み、該直線偏光子は、直線偏光光源からハウジングの外側を経由して戻った光を直線偏光するように構成され、第２の光学センサは、直線偏光子によって直線偏光された光を検出するように、かつ直線偏光子によって直線偏光された検出光に基づく第２の電気信号を出力するように構成され、無線通信モジュールは、第２の電気信号に基づく信号を無線で送信するように構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の埋込可能デバイス。
5. グルコース測定ユニットはさらに、第２の直線偏光光源、第２の光学センサおよび直線偏光子を含み、第２の直線偏光光源は、直線偏光をハウジングの外側へ放射するように構成され、直線偏光子は、第２の直線偏光光源からハウジングの外側を経由して戻った光を直線偏光するように構成され、第２の光学センサは、直線偏光子によって直線偏光された光を検出するように、かつ直線偏光子によって直線偏光された検出光に基づく第２の電気信号を出力するように構成され、無線通信モジュールは、第２の電気信号に基づく信号を無線で送信するように構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の埋込可能デバイス。
6. 無線通信モジュールは、電力を外部無線通信デバイスから無線で受けるように構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の埋込可能デバイス。
7. 人間の血管の中に埋込可能なように寸法設定される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の埋込可能デバイス。
8. ハウジングは凹部を含み、第１の直線偏光光源によってハウジングの外側へ放射される光は、凹部の第１の側壁を通して放射され、直線偏光センサによって検出される直線偏光は、凹部の第２の側壁を通って戻る、請求項１〜７のいずれか１項に記載の埋込可能デバイス。
9. 第１の直線偏光光源からハウジングの外側の１つの点へ向けて放射される光を集束するように構成された少なくとも１つのレンズをさらに含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の埋込可能デバイス。
10. 温度センサをさらに含み、ここで、無線通信モジュールは、温度センサによって測定された温度に基づく信号を外部無線通信デバイスへ無線で送信するように構成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の埋込可能デバイス。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の埋込可能デバイスと、外部無線通信デバイスとを含むシステムであって、埋込可能デバイスの無線通信モジュールは、第１の電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイスへ無線で送信するように構成される、前記システム。
12. 外部無線通信デバイスはスマートフォンである、請求項１１に記載のシステム。
13. 方法であって：
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の埋込可能デバイスの第１の直線偏光光源によって、直線偏光を埋込可能デバイスのハウジングの外側へ放射すること；
    埋込可能デバイスの直線偏光センサによって、第１の直線偏光光源からハウジングの外側を経由して戻った直線偏光を検出すること；
    直線偏光センサによって、検出された直線偏光に基づく第１の電気信号を出力すること；および
    埋込可能デバイスの無線通信モジュールによって、第１の電気信号に基づく信号を外部無線通信デバイスへ無線で送信することを含む、前記方法。

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