JP2023504498A - バイオセンサを作動させるためのアレンジメント並びに血液中のグルコース含有量を特定するためのアレンジメント - Google Patents

Abstract

本発明は、ビームを出射するバイオセンサ(01)を作動させるためのアレンジメントに関する。本アレンジメントは、バイオセンサのための少なくとも１つの励起ビームを生成する励起光源(03)、結合ファイバ(04)であって、その入射面に励起ビームが結合される結合ファイバ(04)、光学Ｙカプラ(12)であって、結合ファイバ(04)の出射面に接続されている励起アーム(11)と、光学検出器(21)に接続されている検出器アーム(13)と、バイオセンサ(01)に接続可能であるセンサベース(14)と、を有するＹカプラ(12)、を含む。励起アーム(11)は円錐形の形状を有する。励起アーム(11)の光軸は、検出器アーム(13)の主光軸に対して５°から７０°の範囲の角度で囲む。検出器アームとの接続部分(16)での励起アーム(11)の直径は、検出器アーム(13)の直径の３分の２未満である。本発明は更に、特には血液中の、グルコース含有量を特定するためのアレンジメントに関する。

Description

本発明は、バイオセンサを作動させるための光ファイバアレンジメントに関する。バイオセンサは、特に、血液中のグルコース含有量を特定するのに適しているが、それのみに限るものではない。本発明は、従って、血液中のグルコース含有量を特定するためのアレンジメントにも関する。

光学センサは、とりわけ蛍光ビームを評価するために使用される。多くの場合で、その際、光学アレンジメントによって励起放射が与えられ、そして、適切な蛍光体によって出射されるビームが評価される。出射された蛍光ビームの強度は、その際、監視すべき変数に対する基準であり得る。

例えば、特許文献１には、電磁的なビームを用いて励起可能な試料を調べるためのアレンジメントを記載されている。出射された測定ビームから励起ビームを分離するために、そのアレンジメントは、第１のダイクロイックビームスプリッタであって、第１および第２プリズムであってそれらのベース面において互いに接続されている第１および第２プリズムを備えそして２つのプリズムのベース面の間に配置されたダイクロイック層を備える第１のダイクロイックビームスプリッタ、を有している。光源は、試料の励起に適した電磁的なビームであって、第１プリズムの入射面に結合されるビームを、供給する。放射の一部は、ダイクロイック層にて試料に向かう方向へ反射され、当該試料は第１プリズムの出射面の後方に配置されている。検出器は、試料によって出射され、ビームスプリッタを通過し案内され、そこから測定面で出て行く電磁的な測定ビームを検出するために使用される。そのようなアレンジメントの欠点は、感度が高くそして比較的大きな構造であって、当該構造は、例えば、日常的な状況での、そして、訓練を受けていない人物による、使用することが不可能である。

非特許文献１には、グルコースに敏感なセンサを備えたアレンジメントが記載されており、当該センサはバイオセンサとして光ファイバの端部の形成されている。そのために、ファイバには、１つ以上の蛍光発光物質が配置されており、当該蛍光発光物質は、励起ビームによって励起される。励起ビームはＬＥＤによって供給され、また、レンズを介してファイバに結合（カップリング）される。出射される蛍光ビームの強度は、具体的な利用ケースでは、ファイバを埋め込むことができる組織内の血液中のグルコース含有量に依存する。出射された蛍光ビームは、ファイバ内で検出器へ導かれ、それによって評価される。基本的に、そのようなバイオセンサは血糖含有量の準連続測定に適しており、その結果、必要に応じて患者にインシュリンを与えるために、供給値が例えばインシュリン投与ユニットに提供され得る。しかしながら、励起ビームの提供及びバイオセンサによって供給される蛍光ビームの評価は、最小ユニットで実施することが技術的に困難であるので、患者はより大きなアレンジメントを持ち運ばざるを得ないであろう。

特許文献２には、光源、センサ、およびプロセッサを含むグルコースモニタを記載されている。光源は、試料中のグルコースの蛍光を誘起するために、試料に向けられている励起光を発する。励起光は、試料が試料中の任意のグルコースによって生成される蛍光を含む戻り光を生成させることを、引き起こす。センサは、戻ってくる光を監視し、２つのスペクトル波長帯内の光の強度を表す２つの信号を生成する。第１の信号は、第１の波長帯内の波長を有する戻ってくる光の強度を示す。第２の信号は、第２の波長帯内の光の強度を示す。プロセッサは、試料中のグルコース濃度を特定するために、両方の電気的な信号を処理する。光学部品としては、光伝送のためのファイバまたは導波路、戻り光から励起光を分離するためのダイクロイックフィルタ、スリットを有する絞り、および、プリズムが用いられる。

特許文献３には、低分子量の血漿成分の濃度を生体内測定（in-vivo-Messung）するための解決策を開示している。蛍光ベースのグルコース・センサが、カテーテル測定チャンバと共に、示され、検出装置および光源装置は、光ファイバを介して、チャンバと光学的に連絡している。光源からの励起光は、フィルタを通ってミラーガラス（halb-silberter Spiegel）に到達し、その後、光ファイバの端部へ向かって集束される。一実施形態では、これらの構成要素は、光源にＬＥＤを使用し、光検出器にフォトダイオードを使用し、装置全体を体内に埋め込むことによって、小型化され得る。

特許文献４には、生物学的な試料の蛍光を検出するための光学系が示されている。使用される光学カプラは、蛍光体との連絡のためのファイバと、発光ダイオードと、複数のフィルタと、フォトダイオードと、を含む。

特許文献５には、近位および遠位の端部領域を有する要素を含む光ファイバグルコースセンサを示されており、近位の端部領域は、励起光源と検出器とを備える光学デバイスと結合するように設計されている。遠位端部は血管内に位置決めされ得て、中空空間と反射面とを含み、中空空間はインジケータシステムを含む。

特許文献６及び特許文献７には、光学Ｙカプラであって、ポリマージャケットを有する直行する光導波路と、ポリマージャケットを有する側方で合流する光導波路とから構成されるＹカプラが示されている。直行する光導波路は合流部分で直線的に延び、側方で合流する光導波路は、直行する光導波路中での全反射に対する臨界角よりもより小さい角度αで延びる。直行する光導波路は５０～６０００μｍの直径を有する。

特許文献８には、４つの個別の部分要素からなる導波路ベースのＹカプラが示されている。

特許文献９には、光学マルチモード中間ファイバとして形成されている中間ファイバを用いた、マルチモード光源と光ファイバとの結合アレンジメントが記載されている。中間ファイバは、断面を有する部分領域と先細りする部分領域とを有する。先細りする中間ファイバを用いて、Ｙカプラが形成されている。

特許文献１０には、グルコース検出アレンジメントが記載されており、グルコース検出アレンジメントはセンサ、光源および光検出器を有し、それらは光ファイバによって互いに接続されている。さらに、２本のストランドに分割された光ファイバによって形成されるＹカプラが、使用される。

独国特許第１０ ２０１５ １０１ ８４７ Ｂ４号明細書 独国特許出願公開第６９４ ０８ ９７６ Ｔ２号明細書 米国特許第４，３４４，４３８号明細書 国際公開第２０１４／１１６５９７ Ａ１号 欧州特許出願公開第２ ９８９ ９７５ Ａ１号明細書 独国特許出願公開第４３ ２２ ７３４ Ａ１号明細書 独国特許出願公開第４３ ４１ ０８６ Ａ１号明細書 米国特許第６，５５３，１６４号明細書 独国特許出願公開第６９４ １４ １３９ Ｔ２号明細書 米国特許出願公開第２００４／００７２３５８ Ａ１号明細書

Ｍueller AJ、Knuth M、Nikolaus KS、Krivanek R、Kuester F、Hasslacher Cによる"First clinical evaluation of a new percutaneous optical fiber glucose sensor for continuous glucose monitoring in diabetes" Journal of Diabetes Science and Technology 2013、７（１）：１３－２３．２０１３年１月０１日

特許文献１０に由来し、本発明の課題は、バイオセンサを作動させるための改良されたアレンジメントを提供すること、である。このアレンジメントは、励起ビームを供給すると共に、センサによって生成された測定信号を高感度で検出することができるべきものである。その際、小型で、組み込み可能な構造、バイオセンサへのより確実な機械的接続、及び、高い光学的信頼性、が達成されるべきである。さらに、特には血液中の、グルコース含有量を特定するための改良されたアレンジメントであって、グルコース含有量の可動的で準連続な測定を可能にするアレンジメントを提供することも、課題として見なさる。

この課題およびその他の課題は、添付の請求項１に記載のバイオセンサを作動させるためのアレンジメントによって、または、請求項１７に記載のグルコース含有量を特定するためのアレンジメントによって、解決される。

バイオセンサを作動させるための本発明に従うアレンジメントは励起光源を有し、当該励起光源はバイオセンサのための少なくとも１つの励起ビームを生成する。このアレンジメントは更に、結合ファイバを含み、当該結合ファイバの入射面に励起ビームが結合（カップリング）される。更に、光学Ｙカプラが設けられており、当該Ｙカプラは、結合ファイバの出射面に接続されている励起アームと、光学検出器に接続されている検出器アームと、バイオセンサに接続可能なセンサベースとを有する。検出器アーム及びセンサベースは、特には共通の主光軸を有する。励起アームの光軸は、検出器アームの主光軸に対して５°～７０°、特には５°～３０°の範囲の角度で延びる。励起アームは、細長い円錐状の形状を有し、検出器アームへの入射点における励起アームの直径は、その接続部分における検出器アームの直径の３分の２未満であり、特には半分未満であり、特に好ましくは検出器アームの直径の３分の１未満である。

特には、励起光源は、ＬＥＤチップによって形成されており、当該ＬＥＤチップは例えば５９５ｎｍの励起ビームを出射する。励起ビームは、波長及び光学出力に関して、バイオセンサに適合されており、例えば、２つの波長も、これらがその都度の励起目的にとって望まれる場合には、含むことができる。好ましくは、ＬＥＤチップの発光面は、結合ファイバの入射面から、結合ファイバの直径の０．１～１０倍にあたる間隔だけ離れて、配置されている。

好ましい実施形態によれば、励起光源は、平面状で拡散的に発光する発光体（エミッタ）である。特には、薄膜ＬＥＤにおいて生じるように、発光は薄層から行われる。特に好ましくは、励起光源は、従って、薄膜ＬＥＤによって形成されている。

結合ファイバは、好ましくは、ＰＭＭＡファイバまたはサファイアファイバであり、当該ファイバは、例えば、球面、非球面または平面の入射面を有し、当該入射面は励起光源とは反対側にある。結合ファイバは特には、その長さにわたって一定であり、０．１～２ｍｍ、より好ましくは０．３～０．７ｍｍの範囲の、特に好ましくは０．５ｍｍの、直径、及び、好ましくは励起光源と結合ファイバの入射面との間の距離の７倍～１３倍にあたる長さであって、例えば５～１５ｍｍ、特に好ましくは１０ｍｍの長さ、を有する。結合ファイバの入射面は、励起光源から、特には約０．８～１．２ｍｍ、特に好ましくは約１ｍｍ、離されており、励起ビームはこの間隔内では特には空気中を進む。この距離により、「平坦なビーム」のみが、つまりは結合ファイバの中心軸に対して小さな角度しか持たないビームのみが、結合ファイバへ結合される結果となる。励起光源の出射面積は、結合ファイバの断面積の特には１０～６０％に相当する。

有利な実施形態は、結合ファイバが、軸方向長手方向に湾曲部を有さないこと、すなわち、その長手軸が直線的に延びること、を特徴とする。例えば、結合ファイバは、そのために、剛性材料から構成されていてもよい、又は、湾曲されていないスリーブ内で案内されていてもよい。

好ましい実施形態によれば、結合ファイバの出射面は、カットオフフィルタを介在させて、光学Ｙカプラの励起アームに結合されている。このフィルタによって、励起ビームから、バイオセンサが発する蛍光波長に対応する波長が、フィルタ除去され得て、その結果、これらの波長は検出器にて測定信号としてより容易に検出され得る。カットオフフィルタは、例えばキャリアガラスとして、適用されたフィルタ層を有して、形成されている。結合ファイバの出射面は、このキャリアガラスに接着されていてもよく、その際、フィルタ層に直接接着することも可能である。

特に好ましい実施形態は、既存の光学的出力の最適化された使用を可能にする特別に適合されたビームガイドによって、特徴付けられる。このために、言及した結合ファイバへ、すでに述べた「フラットビーム」が結合（カップリング）される。「平坦なビーム」として、伝搬方向に小さな角度偏差を有するビームが理解される。このようなビームの使用は、とりわけ、カットオフフィルタの効率的な使用も可能とし、当該カットオフフィルタは、励起ビームから特定の波長をカットし、当該波長は従って最早測定結果の質を低減しない。励起ビームがカットオフフィルタの表面へ可能な限り垂直に当たることが求められ、これは、励起ビームが結合ファイバの長手軸から可能な限り小さな角度偏差でこの結合ファイバ内を伝搬し、したがってカットオフフィルタの面法線から可能な限り小さな角度偏差でこの面法線に当たる場合に、達成される。好ましくは、励起ビームは、結合ファイバ内でカットオフフィルタの面法線に対して又は結合ファイバの芯軸に対して、４０°未満の角度で、特に好ましくは３０°未満の角度で、特には２５°未満の角度で、進む。

アレンジメントの有利な実施形態は、励起アームの直径が、その入射面であって結合ファイバの出射面に光学的に結合されている入射面から、検出器アームとの接続部分への方向で、連続的に減少すること（いわゆるテーパ状ファイバ）、を特徴とする。励起アームは、従って長く延ばされた円錐台の形状を有する。接続部分では、つまり、Ｙカプラの励起アーム、検出器アーム、およびセンサベースが集まる位置では、結合アームの直径は、従って、その入射表面でよりも、明らかにより小さい。特には、励起アームの直径は、その長手延伸部に沿って、半分よりも減少する。特には、励起アームは、検出器アームとの接合部分にて、０．１～０．２ｍｍの範囲の直径を有する。励起アームの先細りは、とりわけ、光学弁を形成する役割を果たし、当該光学弁は、励起ビームのセンサベースへの結合（カップリング）を可能にするが、同時に、バイオセンサによって励起アームへ戻される蛍光ビームの望まれない漏出を最小にする。

好ましい実施形態に従えば、結合ファイバの出射面に接続するコーティングされたキャリアガラスと、励起アームの入射面との間には、カットオフフィルタのフィルタ効果を支援するカラーガラス片が存在する。カラーガラス片は、導波路の様態で形成されており、同様に円錐状の形状を有していてもよい。カラーガラス片は色付きの、光学フィルタガラスであり、例えばショット社（Schott AG）によって提供される。

特には、Ｙカプラは、プラスチック、特にはＰＭＭＡ又はＰＣ、から製造される。そのためには、例えば、３Ｄプリントプロセスまたは射出成形プロセスが適している。検出器アーム及びセンサベースの直径は、特には一定であり、例えば０．４～０．６ｍｍの範囲、特に０．５ｍｍである。センサベースは有利には、バイオセンサが患者の皮膚表面に対して基本的に垂直に組織内へ埋め込まれたときに、このバイオセンサがセンサベースの出射面で容易にバイオセンサに接続することができるようにするために、縦方向に約９０°の角度を有する湾曲部を有し得る。

実用的な実施形態は、導波路形態の更なるカラーガラス片を有しており、当該更なるカラーガラス片は検出器と検出器アームの出射面との間に配置されている。このカラーガラス片は、他方でフィルタを支持する機能を果たす。さらに、検出器アームから来る蛍光ビームをコリメートするために、及び、場合によっては依然として含まれる励起ビームをフィルタ除去するために、検出器の前方にレンズおよびフィルタが配置されていると、有利である。

検出器は、特にはフォトダイオードとしてまたは類似の構成部材として、形成されていてもよい。複数の蛍光波長が検出される見込みがある場合、ビームスプリッタを異なる感度の複数の光検出器と組み合わせることが、有利である。

本発明に従い、センサベースは、センサファイバへの機械的な結合のためだけではなく、ビーム偏向のためにも、機能する。特には、そのために、センサベースにはトーリック面が形成されている。

特には血中の、グルコース含有量を特定するための本発明に従うアレンジメントは、バイオセンサ、並びに、ここに記載される実施形態のうちの１つに従うその動作のためのアレンジメント、を含む。

本発明のさらなる利点および詳細は、図面を参照して、好ましい実施形態の以下の説明から、もたらされる。

図１は、バイオセンサを作動させるための本発明に従うアレンジメントの第１の実施形態の概略図を示す。 図２は、バイオセンサを作動させるためのアレンジメントの第２の実施形態の概略図を示す。 図３は、ビーム偏向のためのセンサベース内の光ビーム経路と、低い光損失でセンサファイバ内外に結合する光ビーム経路を示す。

図１は、単純化された側面図で、バイオセンサを作動させるためのアレンジメントを示している。バイオセンサは、ここではセンサファイバ０１として形成されており、当該センサファイバ０１は、その自由端に固定化されたグルコース感受性蛍光発光物質０２を備えている。励起ビームで励起されると、これらの蛍光発光物質は蛍光放射線を発し、その強度は、バイオセンサの端部が配置されている媒体中のグルコース濃度に依存する。媒体は、特に血液であり得る。

バイオセンサを作動させるためのアレンジメントは、励起光源として、ＬＥＤチップ０３、好ましくは薄膜ＬＥＤ、を有する。ＬＥＤチップ０３は、励起ビームを放射し、それを平坦な角度で結合ファイバ０４に導入する。また、励起ビームと結合ファイバの芯との角度は、好ましくは３０°未満である。そのために、図示されている実施形態では、ＬＥＤ０３は、結合ファイバ０４の入射面から約１ｍｍ離して配置されている。結合ファイバの入射面は、自由形状面、球面、非球面または平坦面として、設計することができる。結合ファイバ０４は、例えば、０．５ｍｍの直径及び１０ｍｍの長さを有する。結合ファイバ０４の出射面は、接着剤０６を用いてキャリアガラス０７に固定されている。キャリアガラス０７は、カットオフフィルタとして作用し、励起放射から蛍光発光物質０２によって放射される蛍光放射線の波長をフィルタ除去するために、１つまたは複数のフィルタ層０８を備えている。励起ビームの伝搬方向では、キャリアガラス０７に対して、第１のカラーガラス片０９が続いており、当該カラーガラス片０９はカットオフフィルタの効果を支援する。第１のカラーガラス片０９は、導波路の形態で設計されており、反対側で光学Ｙカプラ１２の励起アーム１１に接続している。励起アーム１１及び第１のカラーガラス片０９は、放射方向に先細りする断面を有する。結合ファイバ０４とは反対を向いているその端部における励起アーム１１の直径は、したがって、例えば０．１～０．２ｍｍにすぎない。

また、Ｙカプラ１２は、検出器アーム１３及びセンサベース１４を有している。接続部分１６では、励起アーム１１は、それ以外の検出器アーム１３からセンサベース１４へと通過する材料に入る。接続部分１６では、検出器アーム１３および励起アーム１１は、５°～７０°、好ましくは５°～３０°、特に好ましくは約１５°の範囲の角度で囲む。検出器アーム１３とセンサベース１４の主光軸は、図示された実施形態では、同軸に延びる。改変された実施においては、検出器アームおよびセンサベースの主光軸も、例えば１０°～４０°の角度変化で、互いに角度をなして延びていてもよい。センサベース１４は、接続部分１６とは反対を向いているその端部では、センサファイバ０１に接続できるようにするために、柔軟に又は湾曲して形成されている。検出器アーム１３及びセンサベース１４は、例えば０．５ｍｍの直径を有している。

励起ビームは、ＬＥＤチップ０３から、結合ファイバ０４、励起アーム１１及びセンサベース１４を介して、センサファイバ０１へ導かれ、そこで蛍光発光物質０２を励起する。これらによって出射される蛍光ビームは、センサファイバ０１を通って、Ｙカプラ１２のセンサベース１４に戻り、次いで大部分が検出器アーム１３内へと進む。接続部分１６とは反対を向いている検出器アーム１３の端部には、第２のカラーガラス片１７が接続しており、当該第２のカラーガラス片１７は導波路形態で形成されている。第２のカラーガラス片１７の出射面で出る蛍光放射線をコリメートするために、光学レンズ１８が設けられており、当該光学レンズ１８には、後続の検出器２１に蛍光ビームを通過させるために、更なるフィルタ１９が続いている。

図２は、バイオセンサを作動させるためのアレンジメントの改変された実施形態を示しており、これは、差し当たり、図１に従う構成に大部分対応している。１つの相違点は、検出器が２つの部分検出器２１ａ及び２１ｂに分割されており、これらは、蛍光ビームの異なる波長を検出するために使用されること、にある。そのために、ビーム方向においてフィルタ１９の後方に、ビームスプリッタ２２があり、当該ビームスプリッタ２２は、蛍光ビームを波長に応じて２つの部分ビームに分割する。当該部分ビームは、その後、それぞれの部分検出器２１ａ、２１ｂに送られる。第２のカラーガラス片１７は、フィルタ１９の効果を支援する。

図３は、例示的に、励起アーム１１内、検出器アーム１３内、接続部分１６の領域内、また更にセンサベース１４内、における光学ビーム経路を示している。センサベース１４は、ビーム偏向及びセンサファイバへの結合（カップリング）及びセンサファイバからの分離（デカップリング）に使用され、同時に、センサベースとセンサファイバとの間を数１００μｍ離す可能性を生じさせる、それにより位置決めは非常に容易になる。図１及び図２から既に分かるように、センサベース１４は、センサファイバ０１に容易に接続することができ且つビーム偏向を実施することができるようにするために、好ましくは湾曲して又は曲げて、設計されている。励起アーム１１における入射面とセンサベース１４における出射面とは、それにより、互いに、４５°より大きい角度、好ましくは約９０°の角度、をなしている。接続部分１６は、特に好ましくは、図３のビーム経路によって示されるように、光学的に漏斗状に設計されている。

接続部分１６の漏斗形状の構成からは、光学帰路に対しても、すなわち、センサファイバ０１から検出器２１に戻るように導かれる蛍光の経路に対しても、大きな利点がもたらされる。図示されたビームガイドによって、光損失は、励起アームが検出器アーム内に合流する点まで、最小化され得る。蛍光発光物質０２から出る比較的低い発光は、それにより、検出器にて特に良好に評価され得る。従って、センサベースとセンサファイバとの間に、数１００μｍの距離が達成され得て、これは、実施に関連する構造にとって、大きな利点である。

好ましくは、センサファイバ０１に対向するセンサベース１４の側面に、レンズ２３が形成されており、とりわけ、センサベースの材料に組み込まれている。レンズ２３は、励起ビームをセンサファイバ０１の入射面へ集束させるために、励起ビームの方向でトーリック面の後方に、配置されている。レンズは、球面レンズまたは非球面レンズとして形成されていてもよい、また場合によっては、反射防止加工されていてもよい。

特に好ましくは、センサファイバ０１の方向でセンサベース１４のレンズ２３の後方にももたらされる開口数は、それが基本的にセンサファイバの開口数に対応するように、適応される。

好ましい実施形態に従って、励起アーム１１は、図１のビーム経路にて明示されるように、接続部分１６の領域において直径内で拡がる。この拡幅は、好ましくは、センサベース１４への方向での直径の、直線的な増加によって、又は非直線的な増加によって、行われる。長手断面に生じる拡幅の円錐部の外周ラインは、従って、任意に形成されていてもよい。

センサベースの湾曲部の領域では、ビームの偏向は、好ましくは、以下の

のように数学的に記載され得るトーリック面２４にて、行われる。
ここで、
トーリック面の第１の半径はＸ軸に関連しており（Ｘ方向の軸の周りの半径）（Ｒ＿ａｒｏｕｎｄ＿Ｘ； Ｃ＝１／Ｒ＿ａｒｏｕｎｄ＿Ｘ）、
ＫＫ＝円錐定数、
Ｙ座標は数式にｙとして入れられ、トーリック面がＹ＝０とＺ＝０の点でその原点を持ちそして反時計回りに４５°回転されていない場合の、Ｚ座標をもたらす、
トーリック面の２番目の半径は、トーリック面が反時計回りに４５°回転されていない場合のＹ軸に関連している（Ｙ方向の軸の周りの半径）。

反射は、トーリック面で、好ましくは全反射として、行われる。例えば、この領域に追加の反射性の層も設けられ得る。これは、センサベースでの材料の屈折率が低すぎて、全反射ができない場合に、有効である。この場合、追加の反射性の層はトーリック面に設けられ得る。

この構成により、励起ビームが励起アーム１１から接続部分１６及びトーリック面２４の領域での広がりを介して励起アームの材料内のレンズ２３へと延びることが、保証される。レンズ２３で初めて、空気又はガスへの遷移が行われ、次いで、センサファイバ０１に入る。

０１ センサファイバ
０２ 蛍光発光物質
０３ ＬＥＤチップ／ＬＥＤ
０４ 結合繊維
０５ －－
０６ 接着剤
０７ キャリアガラス
０８ フィルタ層
０９ 第１のカラーガラス片
１０ －－
１１ 励起アーム
１２ Ｙカプラ
１３ 検出器アーム
１４ センサベース
１５ －－
１６ 接続部分
１７ 第２のカラーガラス片
１８ レンズ
１９ フィルタ
２０ －－
２１ 検出器
２２ ビームスプリッタ
２３ 非球面レンズ
２４ トーリック面

Claims (19)

1. ビームを出射するバイオセンサ（０１）を作動させるためのアレンジメントであって、
   前記バイオセンサのための少なくとも１つの励起ビームを生成する励起光源（０３）と、
   結合ファイバ（０４）であって、その入射面に前記励起ビームが結合される結合ファイバ（０４）と、
   光学Ｙカプラ（１２）であって、前記結合ファイバ（０４）の出射面に接続されている励起アーム（１１）と、光学検出器（２１）に接続されている検出器アーム（１３）と、前記バイオセンサ（０１）に接続可能であるセンサベース（１４）と、を有するＹカプラ（１２）と、
   を含み、
   前記励起アーム（１１）は円錐形の形状を有し、
   前記励起アーム（１１）の光軸は、前記検出器アーム（１３）の主光軸に対して５°から７０°の範囲の角度で囲み、
   前記検出器アーム（１３）との接続部分（１６）での前記励起アーム（１１）の直径は、前記検出器アーム（１３）の直径の３分の２未満である、
   アレンジメント。
2. 前記接続部分（１６）での前記励起アーム（１１）の直径は、その入射面での大きさの半分より小さいこと、を特徴とする請求項１に記載のアレンジメント。
3. 前記検出器アーム（１３）と前記センサベース（１４）が共通の主光軸を有すること、を特徴とする請求項１又は２に記載のアレンジメント。
4. 前記励起光源がＬＥＤチップ（０３）であり、その発光面は前記結合ファイバ（０４）の前記入射面から間隔をおいて配置されており、前記間隔は前記結合ファイバの直径の０．１～１０倍にあたること、を特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のアレンジメント。
5. 前記結合ファイバ（０４）は、前記励起光源（０３）と前記結合ファイバ（０４）の前記入射面との距離の７倍～１３倍にあたる長さであり、特に７～１３ｍｍの範囲にある長さ、を有すること、を特徴とする請求項４に記載のアレンジメント。
6. 前記結合ファイバ（０４）の前記入射面は、平面、球面、非球面又は自由形状面として、設計されていること、を特徴とする請求項４に記載のアレンジメント。
7. 前記結合ファイバ（０４）の前記出射面と前記励起アーム（１１）の前記入射面との間に、カットオフフィルタ（０７、０８）が配置されており、前記カットオフフィルタ（０７、０８）は前記バイオセンサ（０１）から出射可能なビームの波長を前記励起ビームからフィルタ除去すること、を特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のアレンジメント。
8. 前記結合ファイバは、直線状に延びる長手軸を有して形成されていること、を特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のアレンジメント。
9. 前記カットオフフィルタは、キャリアガラス（０７）であって、そこに設けられた光学フィルタ層（０８）を有するキャリアガラス（０７）から構成されており、前記結合ファイバ（０４）の前記出射面は、特には前記フィルタ層（０８）に、接着されていること、を特徴とする請求項７又は８に記載のアレンジメント。
10. 前記キャリアガラス（０７）と前記励起アーム（１１）の前記入射面との間に、導波路形態のカラーガラス片（０９）が配置されていること、を特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載のアレンジメント。
11. 前記検出器アーム（１３）の前記出射面と前記検出器（２１）との間に、前記バイオセンサにより出射されるビームをコリメートするためのレンズ（１８）が、配置されていること、を特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のアレンジメント。
12. 前記レンズ（１８）と前記検出器（２１）との間に、光学フィルタ（１９）が配置されており、
    前記フィルタ（１９）が前記励起ビームの入射する成分を遮断すること、を特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のアレンジメント。
13. 前記検出器アーム（１３）の出射側の端部に、導波路形態のカラーガラス片（１７）が配置されていること、を特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のアレンジメント。
14. 前記励起光源（０３）、前記結合ファイバ（０４）、前記Ｙカプラ（１２）及び前記光学検出器（２１）が、共通のハウジングに組み込まれていること、を特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のアレンジメント。
15. 前記センサベース（１４）は湾曲区間を含み、前記湾曲区間では、ビーム偏向が４５°を超える角度で、特には約９０°で、行われること、を特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載のアレンジメント。
16. 前記センサベース（１４）には、ビームを偏向するトーリック面（２４）が形成されていること、を特徴とする請求項１５に記載のアレンジメント。
17. 特には血液中の、グルコース含有量を特定するためのアレンジメントであって、
    組織内に埋め込み可能であり、励起されるとビームを出射する、バイオセンサ（０１、０２）と、
    前記バイオセンサ（０１、０２）のための少なくとも１つの励起ビームを生成する励起光源（０３）と、
    結合ファイバ（０４）であって、その入射面に前記励起ビームが結合される結合ファイバ（０４）と、
    光学Ｙカプラ（１２）であって、前記結合ファイバ（０４）の出射面に接続されている励起アーム（１１）と、光学検出器（２１）に接続されている検出器アーム（１３）と、前記バイオセンサ（０１、０２）に接続可能であるセンサベース（１４）と、を有するＹカプラ（１２）と、
    を含み、
    前記励起アーム（１１）は円錐形の形状を有し、
    前記励起アーム（１１）の光軸は、前記検出器アーム（１３）の主光軸に対して５°から７０°の範囲の角度で囲み、
    前記検出器アーム（１３）との接続部分（１６）の位置での前記励起アーム（１１）の直径は、前記検出器アーム（１３）の直径の３分の２未満である、
    アレンジメント。
18. 前記バイオセンサは光ファイバ（０１）として形成されており、前記光ファイバ（０１）はその出射面にグルコース感受性の蛍光発光物質（０２）を有し、前記蛍光発光物質（０２）は前記励起ビームで励起されると、蛍光波長を有する蛍光ビームを出射すること、を特徴とする請求項１７に記載のアレンジメント。
19. 請求項１から１６のいずれか１項に記載のバイオセンサを作動させるためのアレンジメントを含むこと、を特徴とする請求項１７又は１８記載のアレンジメント。
    
    

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