JP6193892B2 - ディジタルａｓｉｃセンサ・プラットフォーム - Google Patents

Description

関連出願に対する相互参照

[0001] 本願は、２０１２年２月１０日に出願された米国仮特許出願第６１／５９７，４９６号の優先権を主張する。この特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が本願にも含まれるものとする。

[0002] 発明の分野
[0003] 本発明は、光センサに関し、更に特定すれば、生体動物内における埋め込み、および生体動物内部の媒体における検体濃度の測定のための光化学センサまたは生化学センサに関する。

[0004] 背景の説明
[0005] 米国特許第５，５１７，３１３号は、蛍光に基づく検知デバイスについて記載し、この検知デバイスは、指示分子(indicator molecules)と感光性エレメント、例えば、光検出器とを含む。この特許をここで引用したことにより、その内容全体が本願にも含まれるものとする。広義に言えば、本発明の分野のコンテキストでは、指示分子とは、その１つ以上の光学特性が検体の局所的存在によって影響を受ける分子のことである。米国特許第５，５１７，３１３号によるデバイスでは、光源、例えば、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）が、蛍光指示分子を含有する材料の層内部に少なくとも部分的に配置され、または代わりに導波層内部に少なくとも部分的に配置され、光源によって放出される放射光線(radiation)（光）が指示分子に衝突し、指示分子に蛍光を発生させる。ハイ・パス・フィルタは、指示分子によって放出される蛍光光(fluorescent light)を感光性エレメント（光検出器）に到達させつつ、光源からの散乱光を排除する。

[0006] 米国特許第５，５１７，３１３号に記載されたデバイスに採用された指示分子の蛍光は、検体の局所的存在によって変調される。即ち、減衰または増強される。例えば、複合トリス−（4，7−ジフェニル−1，10−フェナントロリン）ルテニウム（ＩＩ）パークロライド(complex tris-(4,7-diphenyl-1,10-pheanthroline)ruthenium(II) perchlorate)のオレンジ−赤蛍光が、酸素の局所的存在によって抑制される。したがって、この複合体は、酸素センサにおいて指示分子として有利に使用することができる。種々の他の検体によって蛍光プロパティが影響を受ける指示分子も同様に周知である。

[0007] 更に、光を吸収し、吸収のレベルが検体の存在または濃度によって影響を受ける指示分子も周知である。例えば、米国特許第５，５１２，２４６号を参照のこと。この特許をここで引用したことによりその内容全体が本願にも含まれるものとする。この特許は、砂糖のようなポリヒドロキシル化合物(compound)の局所的存在によってスペクトル応答が減衰される組成物(composition)を開示する。

[0008] 米国特許第５，５１７，３１３号に記載されたセンサでは、指示分子を含有する材料が検体に対して浸透性である。つまり、検体は周囲の検査媒体からこの材料内に拡散することができ、これによって指示分子の蛍光に影響を与える。光源、指示分子含有基質材料(matrix material)、ハイ・パス・フィルタ、および光検出器が、指示分子によって放出される蛍光光が光検出器に影響を及ぼし、周囲の媒体内における検体の濃度を示す電気信号が生成されるように構成される。

[0009] 米国特許第５，５１７，３１３号に記載された検知デバイスは、米国特許第５，５１７，３１３号に関する先行技術を構成するデバイスに対して、顕著な改善を表す。しかしながら、生体動物、例えば、生体人間の身体内における種々の検体の検出を可能にするセンサが求められ続けている。

[0010] 米国特許第６，３３０，４６４号、第６，４００，９７４号、第６，７１１，４２３号、および第７，３０８，２９２号は、各々、指示分子と人間の身体に使用するために設計された感光性エレメントとを含む検知デバイスについて記載する。これらの特許をここで引用したことによりその内容全体が本願にも含まれるものとする。これらの特許において記載された検知デバイスによって表される技術的現状に対する進歩にも拘わらず、なおも改良された検知デバイスに対する要望がある。

[0011] 一態様において、本発明は、生体動物内の埋め込み、および生体動物内部の媒体における検体の濃度測定のための光学センサを提供する。この光学センサは、指示分子と、半導体基板と、第１光検出器と、第２光検出器と、光源と、温度変換器と、 比較器と、アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）と、誘導性エレメントと、測定コントローラとを含むことができる。指示分子は、検体の濃度に応答する光学特性を有するとよい。指示分子は、光学センサが生体動物内に埋め込まれると、生体動物内部の媒体における検体と相互作用するように構成されるとよい。第１光検出器は、半導体基板上に実装されてもまたは半導体基板内に製作されてもよく、当該第１光検出器によって受光される光量を示す第１アナログ光測定信号を出力するように構成されるとよい。第２光検出器は、半導体基板上に実装されてもまたは半導体基板内に製作されてもよく、当該第２光検出器によって受光される光量を示す第２アナログ光測定信号を出力するように構成されるとよい。第１および第２光検出器は、当該第１および第２光検出器の間を通る中央線に対して対称的に配置されるとよい。光源は、第１および第２光検出器の間を通る中央線上に位置合わせされた放出点から励起光を指示分子に向けて放出するように構成されるとよい。温度変換器は、半導体基板上に実装されてもまたは半導体基板内に製作されてもよく、光学センサの温度を示すアナログ温度測定信号を出力するように構成されるとよい。比較器は、半導体基板内に製作されるとよく、第１および第２アナログ光測定信号間の差を示すアナログ光差測定信号を出力するように構成されるとよい。ＡＤＣは、半導体基板内に製作されるとよく、（ｉ）アナログ温度測定信号をディジタル温度測定信号に、（ｉｉ）第１アナログ光測定信号を第１ディジタル光測定信号に、（ｉｉｉ）第２アナログ光測定信号を第２ディジタル光測定信号に、および（ｉｖ）アナログ光差測定信号をディジタル光差測定信号に変換するように構成されるとよい。半導体基板内に製作された入力／出力回路は、誘導性エレメントを介して測定情報をワイヤレスで送信し、誘導性エレメントを介して測定コマンドおよび電力をワイヤレスで受信するように構成されるとよい。測定コントローラは、半導体基板内に製作されるとよく、（ｉ）測定コマンドにしたがって、光源を制御し、（ｉｉ）（ａ）ディジタル温度測定信号、（ｂ）第１ディジタル光測定信号、（ｃ）第２ディジタル光測定信号、および（ｄ）ディジタル光差測定信号にしたがって、測定情報を生成し、（ｉｉｉ）測定情報をワイヤレスで送信するように、入力／出力回路を制御するように構成されるとよい。

[0012] 実施形態では、光学センサが化学センサまたは生化学センサであとよい。第１および第２光検出器は、半導体基板内に製作されるとよい。第１および第２光検出器は、相補金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）プロセスを使用して半導体基板内にモノリシックに形成されたフォトダイオードであるとよい。請求項１記載の光学センサは、半導体基板上にある光源実装パッドを含んでもよい。光源実装パッドは、光源が光源実装パッド上に実装されると、第１および第２光検出器の間を通る中央線上に放出点が位置合わせされるように構成されるとよい。光源は、光源実装パッド上に実装されるのでもよい。

[0013] 実施形態では、光学センサは、第１および第２光検出器を電気的に分離する絶縁トラフを含んでもよい。光学センサは、半導体基板内に製作された不揮発性記憶媒体を含むのでもよい。不揮発性記憶媒体は、その内部に測定較正情報を格納してもよく、測定コントローラが、測定コマンドおよび測定較正情報にしたがって、光源を制御するように構成されるのでもよい。不揮発性記憶媒体は、その内部に識別情報を格納してもよく、入力／出力回路は、誘導性エレメントを介して識別情報をワイヤレスで送信するように構成されるのでもよく、測定コントローラは、識別情報をワイヤレスで送信するように入力／出力回路を制御するように構成されるのでもよい。

[0014] 実施形態では、温度変換器が、半導体基板内に製作されたバンド・ギャップに基づく温度変換器であってもよい。比較器は、トランスインピーダンス増幅器であってもよい。入力／出力回路は、半導体基板内に製作された整流器を含むのでもよい。整流器は、ショットキ・ダイオードであってもよい。測定情報は、ディジタル測定情報であってもよい。

[0015] 一実施形態では、指示分子は信号チャネル指示分子であってもよく、光学センサは、光学センサが生体動物内部に埋め込まれたとき、生体動物内部の媒体における検体と相互作用しないように構成された基準チャネル指示分子を含むのでもよい。光源は、オンに切り替えられたとき、励起光を信号チャネル指示分子および基準チャネル指示分子に向けて放出するように構成されるとよく、第１光検出器は、信号チャネル指示分子によって放出される励起光を受光するように構成されるとよく、第２光検出器が基準チャネル指示分子によって放出される励起光を受光するように構成されるとよい。

[0016] 実施形態では、生体動物は生体人間であるとよい。媒体は、間質液または血液であるとよい。検体は、グルコースであるとよい。検体は、酸素でもよい。指示分子は、蛍光指示分子であるとよい。光学センサは、生体動物内部に当該光学センサを埋め込むことを可能にする大きさおよび形状を有するとよく、測定情報は、生体動物内部の媒体における検体の濃度を示すとよい。誘導性エレメントは、コイルを含むのでもよい。誘導性エレメントは、フェライト・コアを含んでもよく、コイルがフェライト・コア上に形成されるのでもよい。

[0017] 他の態様では、本発明は、生体動物内部の媒体における検体の濃度を測定するために、生体動物内部に埋め込まれる光学センサの制御方法を提供する。この方法は、生体動物内部に埋め込まれた光学センサの誘導性エレメントおよび入力／出力回路によって、測定コマンドおよび電力をワイヤレスで受信するステップを含むとよい。入力／出力回路は、光学センサの半導体基板内に製作されるとよい。この方法は、測定コマンドの受信に続いて、光学センサの光源を１回以上オンおよびオフに切り替えるステップを含むとよい。光源は、オンに切り替えられると、検体の濃度に応答する光学特性を有する指示分子に励起光を照射するように構成されるとよい。指示分子は、光学センサが生体動物内部に埋め込まれたとき、生体動物内部の媒体内の検体と相互作用するように構成されるとよい。この方法は、光源がオンに切り替えられている間に、（ｉ）半導体基板上に実装されたまたは半導体基板内に製作された温度変換器によって、光学センサの温度を示す第１アナログ温度測定信号を生成するステップと、（ｉｉ）半導体基板上に実装されたまたは半導体基板内に製作された第１光検出器によって、第１光検出器によって受光された光量を示す第１アナログ光測定信号を生成するステップと、（ｉｉｉ）半導体基板上に実装されたまたは半導体基板内に製作された第２光検出器によって、第２光検出器によって受光された光量を示す第２アナログ光測定信号を生成するステップと、（ｉｖ）半導体基板内に製作された比較器によって、第１および第２アナログ光測定信号間の差を示すアナログ光差測定信号を生成するステップとを含むとよい。この方法は、光源がオフに切り替えられている間に、（ｉ）温度変換器によって、光学センサの温度を示す第２アナログ温度測定信号を生成するステップと、（ｉｉ）第１光検出器によって、第１光検出器によって受光された光量を示す第１アナログ周囲光測定信号を生成するステップと、（ｉｉｉ）第２光検出器によって、第２光検出器によって受光された光量を示す第２アナログ周囲光測定信号を生成するステップとを含むとよい。この方法は、光源がオンまたはオフに切り替えられている間に、（ｉ）半導体基板内に製作されたアナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）によって、第１アナログ温度測定信号を第１ディジタル温度測定信号に変換するステップと、（ｉｉ）ＡＤＣによって、第１アナログ光測定信号を第１ディジタル光測定信号に変換するステップと、（ｉｉｉ）ＡＤＣによって、第２アナログ光測定信号を第２ディジタル光測定信号に変換するステップと、（ｉｖ）ＡＤＣによって、アナログ光差測定信号をディジタル光差測定信号に変換するステップと、（ｖ）ＡＤＣによって、第２アナログ温度測定信号を第２ディジタル温度測定信号に変換するステップと、（ｖｉ）ＡＤＣによって、第１周囲アナログ光測定信号を第１ディジタル周囲光測定信号に変換するステップと、（ｖｉｉ）ＡＤＣによって、第２アナログ周囲光測定信号を第２ディジタル周囲光測定信号に変換するステップとを含むとよい。この方法は、半導体基板内に製作された測定コントローラによって、（ｉ）第１ディジタル温度測定信号、（ｉｉ）第１ディジタル光測定信号、（ｉｉｉ）第２ディジタル光測定信号、（ｉｖ）ディジタル光差測定信号、（ｖ）第２ディジタル温度測定信号、（ｖｉ）第１ディジタル周囲光測定信号、および（ｖｉｉ）第２ディジタル周囲光測定信号にしたがって、測定情報を生成するステップを含むとよい。この方法は、入力／出力回路および誘導性エレメントによって、測定情報を送信するステップを含むとよい。これらの方法ステップは、光学センサが生体動物内部に埋め込まれている間に実行されるとよく、測定情報が、生体動物内部の媒体内における検体の濃度を示すとよい。

[0018] 実施形態では、光学センサが化学センサまたは生化学センサであるとよい。この方法は、半導体基板内に製作された不揮発性記憶媒体内に格納された較正情報を読み出すステップと、較正情報にしたがって光源を制御するステップとを含むのでもよい。この方法は、入力／出力回路および誘導性エレメントによって、半導体基板内に製作された不揮発性記憶媒体に格納された識別情報を送信するステップを含むのでもよい。

[0019] 実施形態では、この方法が、光源がオンに切り替えられている間に、アナログ光源バイアス測定信号を生成するステップと、光源がオンに切り替えられているまたはオフに切り替えられている間、ＡＤＣによってアナログ光源バイアス測定信号をディジタル光源バイアス測定信号に変換するステップとを含むのでもよい。測定情報は、ディジタル光源バイアス測定信号にしたがって生成されるとよい。この方法は、場強度測定回路によって、ワイヤレスに受信された電力が、方法ステップを実行するのに十分か否か判断するステップを含むのでもよい。

[0020] 実施形態では、指示分子が信号チャネル指示分子であるとよく、この方法が、光源がオンに切り替えられているときに、光学センサの信号チャネル指示分子および基準チャネル指示分子に光源によって放出される励起光を照射するステップを含んでもよい。基準チャネル指示分子は、光学センサが生体動物内部に埋め込まれているとき、生体動物内部の媒体における検体と相互作用しないように構成されるとよい。この方法は、第１光検出器によって、信号チャネル指示分子によって放出される光を受光するステップと、第２光検出器によって、基準チャネル指示分子によって放出される光を受光するステップとを含んでもよい。

[0021] 実施形態では、生体動物が生体人間であるとよい。媒体は、間質液または血液であるとよい。検体は、グルコースであるとよい。検体は、酸素であってもよい。指示分子は、蛍光指示分子であるとよい。

[0022] 更に他の態様では、本発明は、生体動物内部への埋め込み、および生体動物内部の媒体における検体の濃度測定のためのセンサを提供する。この光学センサは、 指示分子と、半導体基板と、フォトダイオードと、光源と、アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）と、誘導性エレメントと、入力／出力回路と、測定コントローラとを含むとよい。指示分子は、検体の濃度に応答する光学特性を有するとよい。指示分子は、光学センサが生体動物内部に埋め込まれたときに、生体動物内部の媒体における検体と相互作用するように構成されるとよい。フォトダイオードは、半導体基板内に製作されるとよく、当該光検出器によって受光される光量を示すアナログ光測定信号を出力するように構成されるとよい。光源は、指示分子に励起光を放出するように構成さるとよい。アナログ／ディジタル変換器は、半導体基板内に製作されるとよく、アナログ光測定信号をディジタル光測定信号に変換するように構成されるとよい。入力／出力回路は半導体基板内に製作されるとよく、誘導性エレメントを介して測定情報をワイヤレスで送信し、誘導性エレメントを介して測定コマンドおよび電力をワイヤレスで受信するように構成されるとよい。測定コントローラは、半導体基板内に製作されるとよく、（ｉ）測定コマンドにしたがって、光源を制御し、（ｉｉ）ディジタル光測定信号にしたがって測定情報を生成し、（ｉｉｉ）測定情報をワイヤレスで送信するように入力／出力回路を制御する、ように構成されるとよい。

[0023] 実施形態では、フォトダイオードは、相補金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）プロセスを使用して、半導体基板内にモノリシックに形成されているとよい。このセンサは、半導体基板上に光源実装パッドを含んでもよく、光源が光源実装パッド上に実装されるのでもよい。このセンサは半導体基板内に製作された不揮発性記憶媒体を含むのでもよい。

[0024] 本発明の以上のおよびその他の態様ならびに特徴、更には本発明の種々の実施形態の構造および応用について、添付図面を参照して以下で説明する。

[0025] 添付図面は、本明細書に組み込まれその一部をなすものであり、本発明の種々の実施形態を示す。図面において、同様の参照番号は同一のエレメントまたは機能的に同様のエレメントを示す。加えて、参照番号の一番左側にある数値（１つまたは複数）は、その参照番号が最初に現れる図面を識別する。
図１Ａは、本発明の態様を具体化する光学系センサを示す、簡略模式断面図である。 図１Ｂは、光学系センサを更に詳細に示す斜視図である。 図１Ｃは、光学系センサを更に詳細に示す分解斜視図である。 図１Ｄは、光学系センサを更に詳細に示す側面図である。 図２Ａは、本発明の態様を具体化する光学センサの斜視図を示す。 図２Ｂは、本発明の態様を具体化する光学センサの斜視図を示す。 図３Ａは、本発明の態様を具体化する光学系センサの端部断面図を示す。 図３Ｂは、本発明の一実施形態による、動作中における光学系センサの端部断面図を示す。 図３Ｃは、本発明の態様を具体化する代わりの光学系センサの端部断面図を示す。 図３Ｄは、本発明の一実施形態による、動作中における代わりの光学系センサの端部断面図を示す。 図４は、コイルを誘導性エレメントとして有する、本発明の一実施形態による半導体基板の外部センサ・コンポーネントの接続を示す模式図である。 図５は、回路が半導体基板内に製作された、一実施形態による光センサの回路の主要機能ブロックを示すブロック図である。 図６は、回路が半導体基板内に製作された、一実施形態による光センサの回路の機能ブロックを示すブロック図である。 図７は、本発明の一実施形態による半導体基板のレイアウトを示す。 図８は、本発明の代替実施形態例による半導体基板の代替レイアウトを示す。 図９は、本発明の代替実施形態例による半導体基板の代替レイアウトを示す。 図１０は、本発明の一実施形態によるシリコン基板上における光源実装パッドのレイアウトを示す。 図１１は、本発明の一実施形態によるシリコン基板上における光源実装パッドに実装することができる、フリップ・チップ実装発光ダイオードの断面図である。 図１２は、本発明の一実施形態によるシリコン基板上における光源実装パッドに実装することができる、フリップ・チップ実装発光ダイオードの底面図である。 図１３は、本発明の代替実施形態によるシリコン基板上における光源実装パッドのレイアウトを示す。 図１４は、本発明の一実施形態例にしたがって、第１および第２内部光検出器ならびに第１および第２外部光検出器を支持するように構成されたシリコン基板上に製作された回路の機能ブロックを示す。 図１５は、本発明の態様を具体化する、光センサおよびセンサ・リーダを含む、センサ・システムの一例を示す。 図１６は、本発明の一実施形態にしたがって、光学センサによって実行することができるセンサ制御プロセスを示す。 図１７は、本発明の一実施形態にしたがって、光学センサが受信した測定コマンドを実行するために、光学センサによって実行することができる測定コマンド実行プロセスを示す。 図１８は、本発明の一実施形態にしたがって、測定コマンド実行プロセスのステップにおいて実行することができる測定および変換プロセスを示す。 図１９は、本発明の一実施形態にしたがって、光センサが受信した結果取得コマンドを実行するために、光学センサによって実行することができる結果取得コマンド実行プロセスを示す。 図２０は、本発明の一実施形態にしたがって、光センサが受信した識別情報取得コマンドを実行するために、光学センサによって実行することができる識別情報取得コマンド実行プロセスを示す。 図２１Ａは、本発明の一実施形態による測定および変換プロセスの一実施形態例のタイミングを示す。 図２１Ｂは、本発明の一実施形態による測定および変換プロセスの一実施形態例のタイミングを示す。

[0047] 図１Ａは、本発明の態様を具体化する光学系センサ（「センサ」）１００の簡略模式断面図である。図１Ｂ〜図１Ｄは、それぞれ、センサ１００を更に詳細に示す斜視図、分解斜視図、および側面図である。非限定的な一実施形態では、センサ１００は、センサ筐体１０２（即ち、本体、シェル、スリーブ、またはカプセル）を含む。センサ筐体１０２は、エンド・キャップ１１３を含んでもよい。実施形態例では、センサ筐体１０２は、例えば、アクリル・ポリマー（例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ））のような、適した透光性ポリマー材料で形成されるとよい。

[0048] センサ１００は、指示分子１０４を含むことができる。指示分子１０４は、蛍光指示分子、または吸収指示分子でもよい。非限定的な実施形態では、センサ１００はセンサ筐体１０２の外表面の少なくとも一部に被覆されたまたは埋め込まれた基質層１０６（即ち、グラフィットまたはジェル）を含むことができ、指示分子１０４はこの基質層１０６全域に分散される。基質層１０６は、センサ筐体１０２の表面全体を覆う（図１Ａ参照）か、または筐体１０２の表面の１つ以上の部分のみを覆う（図１Ｃおよび図１Ｄ参照）のでもよい。同様に、指示分子１０４は、基質層１０６全体にわたって分散されるのでも、基質層１０６の１つ以上の部分のみに分散されるのでもよい。更に、基質層１０６をセンサ筐体１０２の外表面上に被覆することの代案として、基質層１０６が、堆積または接着によるというような他の方法で、センサ筐体１０２の外表面上に配置されるのでもよい。

[0049] 基質層１０６を含む実施形態では、基質層１０６は、生体適合性があるポリマー基質を含むのでもよく、当技術分野において周知の方法にしたがって準備されセンサ筐体１０２の表面に被覆される。ある種の実施形態では、生体適合性がある基質材料は、検体に対して浸透性がある。本発明の実施形態と共に使用することができる生体適合性基質材料の例には、メタクリレート（例えば、ＨＥＭＡ）およびハイドロジェルが含まれ、分画分子量機能を実行するように、特に検体に対して、選択的に浸透性にすることができるという利点がある。基質層１０６を含まない代替実施形態では、基質層１０６全体に分散する代わりに、指示分子１０４を単にセンサ筐体１０２の表面上に被覆することもできる。

[0050] 図示する実施形態では、センサ１００は光源１０８を含む。光源１０８は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）または他の光源でもよく、指示分子１０４と相互作用する波長範囲にわたる放射光線を含む、放射光線を放出する。例えば、蛍光系センサの場合、光源１０８は指示分子１０４に蛍光を発生させる波長の放射光線を放出する。非限定的な一実施形態では、光源１０８が、例えば、日亜化学工業株式会社(www.nichia.com)からの型番がEU-U32SBというＬＥＤを使用して実現してもよい。しかしながら、センサ１１０に適用される特定の指示分子および検出しようとする特定の対象検体に応じて、他のＬＥＤまたは光源が使用されてもよい。

[0051] 図示する実施形態では、センサ１００は１つ以上の光検出器１１０（例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタ、または他の感光性エレメント）も含む。光検出器１１０は、蛍光系センサの場合、指示分子１０４によって放出される蛍光光に感応して、光検出器１１０がそれに応答して、指示分子の蛍光レベルを示す信号を生成する。

[0052] 図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、および図１Ｄに示すように、センサ１００の実施形態は、ハイ・パス・フィルタまたはバンド・パス・フィルタのような、１つ以上の光学フィルタを含む場合もある。１つ以上の光学フィルタ１１２は、１つ以上の光検出器１１０の感光側を覆うのでもよい。一実施形態では、１つの光学フィルタ１１２が１つ以上の光検出器１１０の全てを覆うのでもよいが、代替実施形態では、１つ以上の光学フィルタ１１２の各々が１つ以上の光検出器１１０の内１つだけに対応し、１つ以上の光検出器１１０の内この１つだけを覆うのでもよい。１つ以上の光学フィルタ１１２は、光源１０８から生成される放射光線が、１つ以上の光検出器１１０の感光側に入射するのを防止するか、またはその量を著しく減少させることができる。同時に、１つ以上の光学フィルタ１１２は、指示分子１０４によって放出される光（例えば、蛍光光）を通過させ、１つ以上の光検出器１１０の感光側に衝突させることができる。これにより、１つ以上の光検出器１１０によって出力される光測定信号における、光源１０８からの入射放射光線に帰される「ノイズ」を大幅に低減する。

[0053] 図１Ａおよび図１Ｂに示すように、実施形態では、センサ１００が完全に自己充足型であるとよい場合もある。言い換えると、このセンサは、センサに電力を供給するため（例えば、光源１０８を駆動するため）またはセンサ１００から信号を送信するために、センサ筐体１０２の内部または外部に電気リードを引かないように組み立てることができる。代わりに、一実施形態では、センサ１００が、例えば、マイクロバッテリ、マイクロ発電機、および／または他の電源というような、内部の自己充足型電源によって給電されるのでもよい。しかしながら、好ましい一実施形態では、センサ１００は外部電源（図示せず）によって給電されてもよい。例えば、外部電源は、誘導性エレメント１１４（例えば、コイルまたは他の誘導性エレメント）に電流を誘発するために磁場を生成することができる。加えて、センサ１００は、情報を外部データ・リーダ（図示せず）に伝えるために、誘導性エレメント１１４を使用してもよい。実施形態では、外部電源およびデータ・リーダが同じデバイスであってよい場合もある。

[0054] 実施形態では、センサ１００が半導体基板１１６を含む。図１Ａ〜図１Ｄに示す実施形態では、回路が半導体基板１１６内に製作される。この回路は、アナログ回路および／またはディジタル回路を含むことができる。非限定的な一実施形態では、この回路は、相補金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）プロセスを用いて、半導体基板１１６内に形成することができる。しかしながら、他の形成プロセス（例えば、ｎ型金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）またはｎ型金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ））も代わりに使用してもよい。

[0055] また、好ましい実施形態では、回路が半導体基板１１６内に製作されるが、代替実施形態では、回路の一部または全部が半導体基板１１６に実装される、またはそれ以外で取り付けられるのでもよい。言い換えると、代替実施形態では、回路の一部または全部がディスクリート回路エレメント、集積回路（例えば、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ））および／または他の電子ディスクリート・コンポーネントを含んでもよく、そして半導体基板１１６に固着されるのでもよい。半導体基板１１６は、種々の固着されたコンポーネント間に通信経路を設けることができる。

[0056] 実施形態では、１つ以上の光検出器１１０が半導体基板１１６上に実装されてもよいが、好ましい実施形態では、１つ以上の光検出器１１０が半導体１１６内に製作されてもよい。例えば、非限定的な一実施形態では、１つ以上の光検出器１１０がモノリシックに半導体基板１１６内に形成されてもよい。例えば、一実施形態では、１つ以上の光検出器１１０が、相補金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）プロセスを使用して（例えば、ＣＭＯＳプロセスからの拡散を使用する）半導体基板１１６内にモノリシックに形成されてもよい。しかしながら、他の形成プロセス（例えば、ＮＭＯＳまたはＰＭＯＳ）も使用してもよい。

[0057] 実施形態では、光源１０８が半導体基板１１６上に実装されてもよい。例えば、非限定的な一実施形態では、光源１０８が半導体基板１１６上にフリップ・チップ実装されてもよい。しかしながら、実施形態には、光源１０８が半導体基板１１６内に製作されてもよい場合もある。

[0058] 図１Ａ〜図１Ｃに例示する実施形態に示すように、実施形態には、センサ１００が１つ以上のキャパシタ１１８を含む場合もある。１つ以上のキャパシタ１１８は、例えば、１つ以上のアンテナ同調キャパシタおよび／または１つ以上の調整(regulation)キャパシタであってもよい。１つ以上のキャパシタ１１８は、半導体基板１１６内に製作するには大きすぎて実用的でない可能性もある。更に、１つ以上のキャパシタ１１８が、半導体基板１１６内に製作される１つ以上のキャパシタに追加されるのでもよい。

[0059] 実施形態では、センサ１００が反射器（例えば、ミラー）１１９を含んでもよい。図１Ａ、図１Ｃ、および図１Ｄに示すように、反射器１１９は、半導体基板１１６の端部に取り付けることができる。非限定的な一実施形態では、反射器１１９の面部１２１が概略的に半導体基板１１６の上側に対して垂直になり光源１０８に面するように、反射器１１９が半導体基板１１６に取り付けられるとよい（即ち、光源１０８および１つ以上の光検出器１１０が実装または製作される半導体基板の側面）。反射器１９１の面１２１は、光源１０８によって放出される放射光線を反射することができる。言い換えると、反射器１１９は、光源１０８から放出される放射光線がセンサ１００の軸端に入射しないように阻止することができる。例えば、一実施形態では、面１２１は反射性コーティングがその上に施されてもよいが、他の実施形態では、面１２１が反射性材料で構成されてもよい。代替実施形態では、半導体基板１１６の端部に取り付けられる代わりに、反射器１１９は半導体基板１１６の上面側に実装されてもよい（例えば、その上面側の溝の中に）。

[0060] 本発明の一態様によれば、センサ１１０が開発された目的である用途は、動物（人間を含む）の生体における種々の生物的検体の測定であるが、唯一つの用途にしか適していないという訳では決してない。例えば、センサ１１０は、グルコース、酸素、毒素、医薬(pharmaceutical)またはその他の薬物(drug)、ホルモン、および、例えば、人間の身体におけるその他の代謝検体を測定するために使用することができる。基質層１０４および指示分子１０６の具体的な組成は、センサを使用して検出する個々の検体および／または検体を検出するためにセンサを使用する場所（即ち、血液中または皮下組織中）に応じて、様々に異なる可能性がある。しかしながら、好ましくは、基質層１０４があると、指示分子を検体に露出し易くなるはずである。また、指示分子の光学特性（例えば、蛍光指示分子の蛍光レベル）が、この指示分子が露出される特定の検体の濃度の関数となることが好ましい。

[0061] 人間の身体における現場使用を容易にするために、センサ筐体１０２は、一実施形態では、滑らかな楕円形または角を落として丸くした形状に形成されることが好ましい。勿論、他の形状および外形も使用することができる。ある種の実施形態では、センサ１００は、長さＬが約５００ミクロンから約０．８５インチ程度であり、直径Ｄが約３００ミクロンから約０．３インチ程度であると有利である。ある種の実施形態では、センサ１００は全体的に滑らかで角を丸くした表面を有することができる。この外形は、センサ１００が肝心な身体機能と干渉したり過度な痛みや不快を生ずることなく、センサ１００を人間の身体内に、即ち、経皮的にまたは下地の組織の中に（臓器または血管内を含む）埋め込みやすくする。しかしながら、その小さいサイズを考えると、センサ１００は異なる形状および外形を有してもよく、それでもなお、センサが必須な身体機能と干渉したり過度な痛みや不快を生ずることなく、人間の中に埋め込むことが可能であろう。

[0062] 実施形態では、筐体の好ましい長さは、約０．５インチから０．８５インチであり、好ましい直径は、約０．１インチから約０．１１インチである。しかしながら、他の実施形態では、筐体は更に小さくてもよい。

[0063] 更に、人間（または他の動物）の内部に置かれるインプラントはいずれも、「生物適合性がある」材料で構成されるインプラントであっても、単にインプラントが刺激を与えるという事実のために、ある程度、インプラントが挿入される組織内において「異物反応」を生ずることは認められよう。生体動物（例えば、生体人間）の身体内に埋め込まれてもよいセンサ１００のようなセンサの場合、「異物反応」は殆どの場合線維性被包(fibrotic encapsulation)、即ち、瘢痕組織の形成である。センサ１００は、検体（例えば、グルコースおよび酸素）の存在および／または濃度を検出するために使用することができるが、この検体は、その拡散速度または移動(transport)がこのような線維性被包によって阻害される可能性がある。これは単に、線維性被包（瘢痕組織）を形成する細胞が、性質上非常に濃く、通常の組織とは異なる代謝特性を有する可能性があるからである。

[0064] この潜在的な阻害、または指示分子１０４を生物検体に露出するときの遅延を克服するために、センサ１００はセンサ／組織界面層を含むことができる。このセンサ／組織界面層は、例えば、僅かなレベルまたは容認可能なレベルの線維性被包しか形成させないことができる。実施形態では、このセンサ／組織界面層は、米国特許第６，３３０，４６４号に記載されたセンサ／組織界面層の実施形態のいずれにしたがってもよい。この特許をここで引用したことにより、その全体が本願にも含まれるものとする。

[0065] 図２Ａおよび図２Ｂは、センサ１００の斜視図を示す。図２Ａおよび図２Ｂでは、実施形態によってはセンサ１００に含まれることがある反射器１１９が図示されていない。図２Ａおよび図２Ｂに示す実施形態では、誘導性エレメント１１４がコイル２２０を構成する。一実施形態では、コイル２２０は銅製コイルであるが、例えば、スクリーン・プリンティングした金のような他の導電性材料を代わりに使用してもよい。実施形態では、コイル２２０はフェライト・コア２２２の周囲に形成される。コア２２２は、ある実施形態ではフェライトであるが、他の実施形態では、他のコア材料を代わりに使用してもよい。

[0066] 実施形態では、コイル２２０の主要軸（磁気的に）がフェライト・コア２２２の長手方向軸に対して平行になるように、コイル２２０をフェライト・コア２２２の周囲に印刷することによって、フェライト・コア２２２上にコイル２２２が形成される。フェライト・コア上に印刷されたコイルの非限定的な一例が、米国特許第７，８００，０７８号に記載されている。この特許をここで引用したことによりその内容全体が本願にも含まれるものとする。代替実施形態では、コイル２２０がワイヤ巻回コイルであってもよい。しかしながら、コイル２２０が印刷コイルである実施形態は、ワイヤ巻回コイルよりも好ましい。何故なら、各ワイヤ巻回コイルは、製造許容度のために特性が僅かに異なるからであり、関連するアンテナと動作周波数を適正に一致させるために、ワイヤ巻回コイルを使用する各センサを個々に調整する必要もあるかもしれないからである。対照的に、印刷コイルは、自動技法を使用して製造することができ、高度の再生産性および物理特性の均質性や、信頼性が得られ、これはインプラントの用途には重要であり、製造において価格効率を高める。

[0067] 実施形態では、誘電体層がコイル２２０の上に印刷されてもよい。この誘電体層は、非限定的な一実施形態では、ガラス系絶縁体であり、コイル２２０上にスクリーン・プリンティングされ焼き付けられる。一実施形態例では、１つ以上のキャパシタ１１８および半導体基板１１６が、この誘電体を貫通するビア上に実装されてもよい。

[0068] 図２Ａおよび図２Ｂに示す実施形態では、１つ以上の光検出器１１０は、第１光検出器２２４と第２光検出器２２６とを含む。第１および第２光検出器２２４および２２６は、半導体基板１１６上に実装されても、その中に製作されてもよい。図２Ａおよび図２Ｂに示す実施形態では、センサ１００は１本以上の光ファイバ１１２を含んでもよいが、これらは図示されていない。

[0069] 図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の一実施形態によるセンサ１００の端部断面図を示す。図３Ａおよび図３Ｂでは、実施形態によってはセンサ１００に含まれることもある反射器１１９が図示されない。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、実施形態では、基質層１０６が指示メンブレーン１０６’および基準メンブレーン１０６”を有してもよい。非限定的な一実施形態では、検体（例えば、酸素、グルコース等）に感応する指示分子１０４は、指示メンブレーン１０６’および基準メンブレーン１０６”双方に全体的に分散されてもよく、指示メンブレーン１０６’の材料は検体に対して浸透性であるとよく、基準メンブレーン１０６”の材料は検体に対して非浸透性であるとよい。つまり、指示メンブレーン１０６’内の指示分子１０４は検体の存在および／または濃度による影響を受けるとよく、基準メンブレーン１０６”内の指示分子１０４は検体の存在および／または濃度によって影響を受けない、またはほぼ影響を受けないとよい。

[0070] 実施形態では、センサ１００が１つ以上の信号チャネル（即ち、検体検知指示チャネル）および１つ以上の基準指示チャネル（即ち、基準チャネル）を含んでもよい。図３Ａおよび図３Ｂに示す実施形態では、センサ１００は１つのチャネル（例えば、指示メンブレーン１０６’および第１光検出器２２４を含む）と、基準チャネル（例えば、基準メンブレーン１０６”および第２光検出器２２６を含む）とを有する。信号チャネルおよび基準チャネルは、センサ１００が指示測定値（信号チャネルによって）および基準測定値（基準チャネルによって）を得ることを可能にするとよい。基準測定値は、例えば、指示測定値のみで得ることができる読み取り値を更に精度高く得るために使用することができる。

[0071] 動作において、図３Ｂに示すように、光源１０８（例えば、ＬＥＤ）が励起光３２９を放出することができ、励起光３２９は、センサ筐体１０２内を進行し、指示および基準メンブレーン１０６’および１０６”に達する。非限定的な一実施形態では、励起光３２９は、指示および基準メンブレーン１０６’および１０６”内に分散された指示分子１０４に蛍光を発生させることができる。指示メンブレーン１０６’は、センサ１００が埋め込まれる媒体（例えば、間質液（ＩＳＦ）または血液）内における検体に対して浸透性があるので、指示メンブレーン１０６’における指示分子１０４は媒体内の検体と相互作用することができ、励起光３２９によって照射されると、媒体内にある検体の存在および／または濃度を示す指示蛍光光３３１を放出することができる。基準メンブレーン１０６”は、センサ１００が埋め込まれる媒体内の検体に対して非浸透性であるので、基準メンブレーン１０６”内の指示分子１０４は媒体内の検体と相互作用することができず、励起光３２９によって照射されると、媒体内にある検体の存在および／または濃度には影響されないまたはほぼ影響されない基準蛍光光３３３を放出することができる。指示蛍光光３３１は、第１光検出器２２４によって受光することができ、基準蛍光光３３３は第２光検出器２２６によって受光することができる。

[0072] 実施形態では、センサ１００がバッフル３２７を含むとよい場合もあり、例えば、バッフル３２７は、指示および基準メンブレーン１０６’および１０６”内にある指示分子１０４から放射される光のクロストークを防止することができる。一実施形態では、バッフル３２７は、第１および第２光検出器２２４および２２６に影響を及ぼす可能性がある放射光線に対して不浸透であるとよい（例えば、バッフルを黒等に着色するとよい）。また、図３Ａおよび図３Ｂには示されないが、光センサ１００は、付加的に、１つ以上のフィルタ（例えば、１つ以上のフィルタ１１２）も含むとよく、このフィルタは、例えば、光源１０８によって放出される光の波長またはスペクトルを除外するのであるとよい。

[0073] 一実施形態では、指示メンブレーン１０６’内に分散された指示分子１０４は、基準メンブレーン１０６”に分散された指示分子１０４と同じであってもよいが、他の実施形態では、指示メンブレーン１０６’内に分散された指示分子１０４は基準メンブレーン１０６”内に分散された指示分子１０４と異なってもよい。加えて、一実施形態では、指示および基準メンブレーン１０６’および１０６”の各々において１種類の指示分子１０４のみが分散されるのでもよいが、他の実施形態では、異なる種類の指示分子１０４が、指示および基準メンブレーン１０６’および１０６”の各々において分散されてもよい。また、米国特許第６，３３０，４６４号は、指示および基準メンブレーンならびに種々の信号および基準チャネル構成における使用のための種々の指示分子について記載しており、これらは、本発明による異なる実施形態に組み込むこともできる。この特許をここで引用したことによりその内容全体が本願にも含まれるものとする。

[0074] 図３Ｃおよび図３Ｄは、本発明の代替実施形態によるセンサ１００の端部断面図を示す。図３Ｃおよび図３Ｄにおいて、センサ１００の実施形態によっては含まれることもある反射器１１９は示されない。図３Ｃおよび図３Ｄに示すように、実施形態では、検体（例えば、酸素、グルコース等）に感応する指示分子１０４が、基質層／グラフト１０６全体に分散されるとよく、基質層／グラフト１０６は検体に対して浸透性であるとよい。センサ１００は、信号チャネル（例えば、指示分子１０４および第１光検出器２２４を含む）と、基準チャネル（例えば、第２光検出器２２６を含む）とを有することができる。信号チャネルおよび基準チャネルは、センサ１００が指示測定値（信号チャネルによって）および基準測定値（基準チャネルによって）を得ることを可能にするとよい。基準測定値は、例えば、指示測定値のみで得ることができる読み取り値を更に精度高く得るために使用することができる。

[0075] 動作において、図３Ｄに示すように、光源１０８（例えば、ＬＥＤ）は励起光３２９を放出することができ、励起光３２９はセンサ筐体１０２内を進行する。励起光３２９の一部は、基質層１０６内にある指示分子１０４に到達することができる。励起光３２９の一部は、反射光３３５として、基質層１０６から反射されるとよい。非限定的な一実施形態では、指示分子１０４に到達する励起光３２９は、指示分子１０４に蛍光を発生させることができる。基質層１０６における指示分子１０４は、媒体内の検体と相互作用することができ、励起光３２９によって照射されると、媒体内の検体の存在および／または濃度を示す指示蛍光光３３１を放出することができる。光学フィルタ（１つまたは複数）１１２、第１光検出器２２４、および第２光検出器２２６は、第１光検出器２２４が（主に）指示蛍光光３３１を受光し、第２光検出器２２６が（主に）反射光３３５および基質層１０６に遭遇することなく第２光検出器２２６に到達した励起光３２９（例えば、光源１０８から直接受光され、および／またはセンサ筐体１０２から反射した後に受光される励起光３２８）を受光するように構成されるとよい。例えば、実施形態では、光学フィルタ（１つまたは複数）１１２が、光源１０８から放出される励起光３２９の波長を有する光（例えば、反射光３３５および励起光３２９）が第１光検出器２２４に到達するのを防止するように構成することができ、更に指示分子１０４によって放出される指示蛍光光３３１の波長を有する光が第２光検出器２２６に到達するのを防止するように構成することができる。

[0076] 他の代替実施形態では、検体（例えば、酸素、グルコース等）に感応する指示分子１０４および検体には不感応な基準指示分子の双方が、検体に対して透湿性があるとよい基質層１０６全体に分散されてもよい。言い換えると、基質層１０６における指示分子１０４は検体の存在および／または濃度によって影響を受けてもよいが、基質層１０６における基準指示分子は検体の存在および／または濃度によって影響を受けないまたはほぼ影響を受けないとよい。動作において、光源１０８は励起光３２９を放出することができ、励起光３２９は、センサ筐体１０２内を進行し、基質層１０６内にある指示分子１０４および基準指示分子に到達する。励起光３２９は、指示分子１０４および基準指示分子に、異なる波長で蛍光を発生させることができる。基質層１０６における指示分子１０４は、媒体内における検体と相互作用することができ、励起光３２９によって照射されると、媒体内にある検体の存在および／または濃度を示す指示蛍光光３３１を放出することができる。基質層１０６における基準指示分子は、励起光３２９によって励起されると、媒体内の検体の存在および／または濃度によって影響されないまたはほぼ影響されない基準蛍光光３３３を放出することができる。光学フィルタ（１つまたは複数）１１２は、基準指示分子によって放出される基準蛍光光３３３の波長を有する光が第１光検出器２２４に到達するのを防止することができ、更に指示分子１０４によって放出される指示蛍光光３３１の波長を有する光が第２光検出器２２６に到達するのを防止することができる。加えて、光学フィルタ１１２は、励起光３２９の波長を有する光が、第１光検出器２２４および第２光検出器２２６に到達するのを防止することもできる。

[0077] 図４は、コンタクト(contact)（即ち、ピン、パッド、または接続）４２８を示す模式図である。コンタクト４２８は、外部センサ・コンポーネント（即ち、半導体基板１１６外部のセンサ・コンポーネント）を、コイル２２０を誘導性エレメント１１４として有するセンサ１００の非限定的な一実施形態にしたがって半導体基板１１６内に作成された回路に電気的に接続することを可能にする。図４に示すように、実施形態では、コイル２２０が半導体基板１１６のコイル・コンタクト４２８ａおよび４２８ｂに接続されてもよい。非限定的な一例では、コイル２２０は、１つ以上のキャパシタ１１８と並列に、コイル・コンタクト４２８ａおよび４２８ｂに接続されてもよい。キャパシタ１１８は、１つ以上の調整キャパシタであってもよい。

[0078] 図４に示すように、第１および第２光検出器２２４および２２６のような１つ以上の光検出器１１０が半導体基板１１６に実装された実施形態では、実装された第１および第２光検出器２２４および２２６が、図示のように、光検出器のコンタクト４２８ｃ、４２８ｄ、および４２８ｅに接続されてもよい。しかしながら、第１および第２光検出器２２４および２２６のような１つ以上の光検出器１１０が半導体基板１１６内に製作された実施形態では、光検出器のコンタクト４２８ｃ、４２８ｄ、および４２８ｅは必要ない場合もあり、含まれなくてもよい。

[0079] 図４に示すように、光源１０８が半導体基板１１６上に実装された実施形態では、実装された光源１０８が、図示のように、光源コンタクト４２８ｆおよび４２８ｇに接続されるとよい。しかしながら、光源１０８が半導体基板１１６内に製作される実施形態では、光源コンタクト４２８ｆおよび４２８ｇは不要であり、含まれなくてもよい。

[0080] 図４に示すように、実施形態では、１つ以上の調整キャパシタであってもよい１つ以上のキャパシタ１１８がコンタクト４２８ｈおよび４２８ｉに接続されてもよい。しかしながら、他の実施形態では、センサが１つ以上の調整キャパシタを含まなくてもよい場合もあり、半導体基板１１６はコンタクト４２８ｈおよび４２８ｉを含まなくてもよい。

[0081] 図４に示すコンタクト４２８は、半導体基板１１６上に含むことができる全てのコンタクトの網羅的リストではなく、図示する外部センサ・コンポーネントは、半導体基板１１６に接続することができる外部センサ・コンポーネントの網羅的リストではない。半導体基板１１６の実施形態が、１つ以上の追加のコンタクト４２８を含んでもよい場合もあり、実施形態では、１つ以上の追加の外部センサ・コンポーネントが半導体基板１１６に接続されてもよい場合もある。例えば、非限定的な実施形態は、外部温度変換器のために１つ以上のコンタクト４２８を含んでもよく、半導体基板１１６内に製作される回路がリセットされることを可能にする１つ以上のコンタクト４２８を含んでもよく、および／または半導体基板１１６内に製作された回路の検査において補助する１つ以上のコンタクト４２８（例えば、半導体基板１１６内に製作することができる復調器の出力に接続される復調出力コンタクト）を含んでもよい。更に、実施形態では、半導体基板１１６上に製作される回路への電気的接続を可能にするコンタクト４２８の１つ以上が二重パッドを有してもよい。例えば、非限定的な一実施形態では、全てのコンタクト４２８が二重パッドを有してもよい。

[0082] 図５は、前述の回路が半導体基板１１６内に製作される一実施形態によるセンサ１００の回路の主要機能ブロックを示すブロック図である。図５に示す実施形態では、半導体基板１１６内に製作される回路は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路５３０、測定コントローラ５３２、およびアナログ・インターフェース５３４を含むことができる。Ｉ／Ｏ回路５３０は、Ｉ／Ｏフロントエンド・ブロック５３６およびＩ／Ｏコントローラ５３８を含むことができる。

[0083] 図６は、回路が半導体基板１１６内に製作される非限定的な一実施形態によるセンサ１００の回路の機能ブロックを更に詳細に示すブロック図である。図６の実施形態に示すように、実施形態では、Ｉ／Ｏ回路５３０のＩ／Ｏフロントエンド・ブロック５３６が、コイル２２０の形態とすればよい外部誘導性エレメント１１４に、コイル・コンタクト４２８ａおよび４２８ｂを介して接続されるとよい。Ｉ／Ｏフロントエンド・ブロック５３６は、整流器６４０、データ・エキストラクタ６４２、クロック・エキストラクタ６４４、クランプ／変調器６４６、および／または分周器６４８を含むことができる。データ・エキストラクタ６４２、クロック・エキストラクタ６４４、およびクランプ／変調器６４６は、各々、コイル・コンタクト４２８ａおよび４２８ｂを介して、外部コイル２２０に接続されるとよい。整流器６４０は、コイル２２０によって生成される交流電流を、センサ１００に給電するために使用することができる直流電流に変換することができる。例えば、直流電流は、例えば、電圧VDD_Aのような１つ以上の電圧を生成するために使用することができ、電圧VDD_Aは、１つ以上の光検出器１１０を給電するために使用することができる。非限定的な一実施形態では、整流器６４０はショットキ・ダイオードとすればよいが、しかしながら、他の実施形態では他のタイプの整流器を使用することもできる。データ・エキストラクタは、コイル２２０によって生成される交流電流からデータを抽出することができる。データ・エキストラクタ６４４は、コイル２２０によって生成される交流電流からある周波数（例えば、１３，５６MHｚ）を有する信号を抽出することができる。分周器６４８は、クロック・エキストラクタ６４４によって出力された信号の周波数を分周することができる。例えば、非限定的な一実施形態では、分周器６４８は、４：１分周器とするとよく、ある周波数（例えば、１３．５６MHｚ）を有する信号を入力として受け、この入力信号の周波数の１／４に等しい周波数（例えば、３．３９MHｚ）を有する信号を出力する。整流器６４０の出力は、１つ以上の外部キャパシタ１１８（例えば、１つ以上の調整キャパシタ）にコンタクト４２８ｈおよび４２８ｉを介して接続することができる。

[0084] 実施形態では、Ｉ／Ｏ回路５３０のＩ／Ｏコントローラ５３８は、デコーダ／シリアライザ６５０、コマンド・デコーダ／データ・エンコーダ６５２、データおよび制御バス６５４、データ・シリアライザ６５６、および／またはエンコーダ６５８を含むことができる。デコーダ／シリアライザ６５０は、コイル２２０によって生成された交流電流からデータ・エキストラクタ６４２によって抽出されたデータを、デコードし直列化することができる。コマンド・デコーダ／データ・エンコーダ６５２は、デコーダ／シリアライザ６５０によってデコードされ直列化されたデータを受けることができ、このデータからコマンドをデコードすることができる。データおよび制御バス６５４は、コマンド・デコーダ／データ・エンコーダ６５２によってデコードされたコマンドを受け、このデコードされたコマンドを測定コントローラ５３２に転送することができる。また、データおよび制御バス６５４は、測定情報のようなデータを測定コントローラ５３２から受けることもでき、受け取ったデータをコマンド・デコーダ／データ・エンコーダ６５２に転送することができる。コマンド・デコーダ／データ・エンコーダ６５２は、データおよび制御バス６５４から受けたデータをエンコードすることができる。データ・シリアライザ６５６は、エンコードされたデータをコマンド・デコーダ／データ・エンコーダ６５２から受けることができ、エンコードされたデータを受けて直列化することができる。エンコーダ６５８は、データ・シリアライザ６５６から直列化データを受けることができ、この直列化データをエンコードすることができる。非限定的な一実施形態では、エンコーダ６５８が、シリアル化データにマンチェスタ・エンコーディング（即ち、位相エンコーディング）を適用するマンチェスタ・エンコーダであってもよい。しかしながら、他の実施形態では、例えば、８Ｂ／１０Ｂエンコーディングを直列化データに適用するエンコーダというような、他のタイプのエンコーダを代わりにエンコーダ６５８に使用してもよい。

[0085] Ｉ／Ｏフロントエンド・ブロック５３６のクランプ／変調器６４６は、エンコーダ６５８によってエンコードされたデータを受けることができ、誘導性エレメント１１４（例えば、コイル２２０）を通過する電流を、エンコードされたデータの関数として変調することができる。このように、エンコードされたデータは、ワイヤレスで誘導性エレメント１１４によって、変調電磁波として伝えることができる。このワイヤレスで伝えられたデータは、例えば、外部読み取りデバイスのコイル内において変調電磁波によって誘発される電流を測定することによって、この外部読み取りデバイスによって検出することができる。更に、コイル２２０を通過する電流を、エンコードされたデータの関数として変調することによって、コイル２２０がセンサ１００のために動作電力を生成するために使用されている間であっても、エンコードされたデータをワイヤレスでコイル２２０によって、変調電磁波として伝えることができる。例えば、米国特許第６，３３０，４６４号および第８，０７３，５４８号を参照のこと。これらの特許をここで引用したことによりその内容全体が本願にも含まれるものとする。これらの特許は、動作電力を光センサに供給するため、そしてデータをこの光センサからワイヤレスで伝えるために用いられるコイルについて記載する。実施形態では、エンコードされたデータは、データ（例えば、コマンド）がセンサ１００によって受信されていない時間に、センサ１００によってクランプ／変調器６４６を用いて伝えられ、データ抽出器６４２によって抽出される。例えば、非限定的な一実施形態では、全てのコマンドが外部センサ・リーダ（例えば、図１５のセンサ１５００）によって発せられ、センサ１００によって応答されるのでもよい（例えば、コマンドを実行した後、またはコマンド実行の一部として）。実施形態では、誘導性エレメント１１４によって受信される通信、および／または誘導性エレメント１１４によって伝えられる通信は、無線周波（ＲＦ）通信とすることができる。図示する実施形態では、センサ１００は１つのコイル２２０を含むが、センサ１００の代替実施形態は２つ以上のコイル（例えば、データ送信のために１つのコイル、そして給電およびデータ受信のために１つのコイル）を含んでもよい。

[0086] 一実施形態では、Ｉ／Ｏコントローラ５３８が不揮発性記憶媒体６６０も含んでもよい。非限定的な一実施形態では、不揮発性記憶媒体６６０は、電気的消去可能プログラマブル・リード・オンリー・メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）とすることができる。しかしながら、他の実施形態では、フラッシュ・メモリのような、他のタイプの不揮発性記憶媒体を使用してもよい。不揮発性記憶媒体６６０は、書き込みデータ（即ち、不揮発性記憶媒体６６０に書き込まれるデータ）をデータおよび制御バス６５４から受けることができ、読み出しデータ（即ち、不揮発性記憶媒体６６０から読み出されるデータ）をデータおよび制御バス６５４に供給することができる。実施形態では、不揮発性記憶媒体６６０は、統合チャージ・ポンプ(integrated charge pump)を有することもでき、および／または外部チャージ・ポンプに接続することもできる。実施形態では、不揮発性記憶媒体６６０は、識別情報（即ち、トレーサビリティまたは追跡情報）、測定情報、および／または設定パラメータ（即ち、較正情報）を格納することもできる。一実施形態では、識別情報は一意にセンサ１００を識別することができる。一意の識別情報は、例えば、センサ１００の生産およびその後の使用を通じてその完全なトレーサビリティを可能にするとよい。一実施形態では、不揮発性記憶媒体６６０は、種々のセンサ測定値毎に、較正情報を格納することもできる。

[0087] 実施形態では、アナログ・インターフェース５３４が、光源ドライバ６６２、アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）６６４、信号マルチプレクサ（ＭＵＸ）６６６、および／または比較器６６８を含むことができる。非限定的な一実施形態では、比較器６６８がトランスインピーダンス増幅器であってもよいが、他の実施形態では、異なる比較器を使用してもよい。また、アナログ・インターフェース５３４は、光源１０８、１つ以上の光検出器１１０（例えば、第１および第２光検出器２２４および２２６）、および／または温度変換器６７０も含むことができる。非限定的な一実施形態例では、温度変換器６７０がバンド・ギャップに基づく温度変換器であってもよい。しかしながら、代替実施形態では、例えば、サーミスタまたは抵抗温度検出器というような、異なるタイプの温度変換器を用いることもできる。更に、光源１０８および１つ以上の光検出器１１０と同様、１つ以上の代替実施形態では、温度変換器６７０が、半導体基板１１６内に製作される代わりに、半導体基板１１６上に実装されてもよい。

[0088] 光源ドライバ６６２は、測定コントローラ５３２から、光源１０８を駆動するための光源電流を示す信号を受けることができ、光源ドライバ６６２はそれに応じて光源１０８を駆動することができる。光源１０８は、光源ドライバ６６２からの駆動信号にしたがって、放出点から放射光線を放出することができる。この放射光線は、センサ筐体１０２の外表面の少なくとも一部に被覆された基質層１０６全体に分散された指示分子１０４を励起させることができる。１つ以上の光検出器１１０（例えば、第１および第２光検出器２２４および２２６）は、各々、当該光検出器によって受光された光量を示すアナログ光測定信号を出力することができる。例えば、図６に示す実施形態では、第１光検出器２２４は、第１光検出器２２４によって受光された光量を示す第１アナログ光測定信号を出力することができ、第２光検出器２２６は、第２光検出器２２６によって受光された光量を示す第１アナログ光測定信号を出力することができる。比較器６６８は、第１および第２光検出器２２４および２２６からそれぞれ第１および第２アナログ光測定信号を受け、第１および第２アナログ光測定信号間の差を示すアナログ光差測定信号を出力することができる。温度変換器６７０は、センサ１００の温度を示すアナログ温度測定信号を出力することができる。信号ＭＵＸ６６６は、アナログ温度測定信号、第１アナログ光測定信号、第２アナログ光測定信号、およびアナログ光差測定信号から１つを選択することができ、選択した信号をＡＤＣ６６４に出力することができる。ＡＤＣ６６４は、選択されたアナログ信号を信号ＭＵＸ６６６から受けてこれをディジタル信号に変換し、このディジタル信号を測定コントローラ５３２に供給することができる。このように、ＡＤＣ６６４は、アナログ温度測定信号、第１アナログ光測定信号、第２アナログ光測定信号、およびアナログ光差測定信号を、ディジタル温度測定信号、第１ディジタル光測定信号、第２ディジタル光測定信号、およびディジタル光差測定信号に、それぞれ、変換することができ、これらのディジタル信号を測定コントローラ５３２に、１度に１つずつ、供給することができる。

[0089] 実施形態では、アナログ・インターフェース５３４が後方散乱機能性(backscatter functionality)を含んでもよい。例えば、一実施形態では、後方散乱機能性は、疎結合された変圧器によるインピーダンス変調によって実現することができる。インピーダンスは、センサ１００における回路の電力負荷(power loading)を変化させることによって変調すればよい。

[0090] 実施形態では、半導体基板１１６内に製作されたセンサ１００の回路が、付加的に、クロック発生器６７１を含むこともできる。クロック発生器６７１は、入力として、分周器６４８の出力を受け、クロック信号ＣＬＫを生成することができる。クロック信号ＣＬＫは、Ｉ／Ｏフロントエンド・ブロック５３６、Ｉ／Ｏコントローラ５３８、測定コントローラ５３２、およびアナログ・インターフェース５３４の内１つ以上の１つ以上のコンポーネントによって使用することができる。非限定的な一実施形態では、クロック信号ＣＬＫは１．１３MHzの周波数を有するとよいが、他の実施形態では、他の周波数が使用されてもよい。

[0091] 非限定的な一実施形態では、データ（例えば、コマンド・デコーダ／データ・エンコーダ６５２からのデコードされたコマンド、および／または不揮発性記憶媒体６６０からの読み出しデータ）は、Ｉ／Ｏコントローラ５３８のデータおよび制御バス６５４から測定コントローラ５３２に、転送レジスタを介して転送することができ、および／またはデータ（例えば、ライト・データおよび／または測定情報）は、測定コントローラ５３２からＩ／Ｏコントローラ５３８のデータおよび制御バス６５４に、転送レジスタを介して転送することができる。

[0092] 実施形態では、センサ１００の回路が場強度測定回路(field strength measurement circuit)を含むこともできる。実施形態では、場強度測定回路が、入力／出力回路５３０または測定コントローラ５３２の一部であってもよく、あるいは別個の機能コンポーネントであってもよい。場強度測定回路は、受電した（即ち、結合された）電力（例えば、ｍワット単位）を測定することができる。場強度測定回路は、受電した電力がセンサ１００を動作させるのに十分であるか否か検出することができる。例えば、場強度測定回路は、受電した電力がある電圧および／または電流を生成するのに十分であるか否か検出することができる。非限定的な一実施形態では、場強度測定回路は、受電量が少なくとも約３Ｖの電圧および少なくとも約０．５ｍＡの電流を生成するか否か検出するのでもよい。しかしながら、他の実施形態では、受電量が少なくとも異なる電圧および／または少なくとも異なる電流を生成することを検出するのでもよい。

[0093] 図７は、本発明の一実施形態による半導体基板１１６のレイアウトを示す。図７に示す実施形態では、第１および第２光検出器２２４および２２６が半導体基板１１６内に製作され、半導体基板１１６は、光源１０８を実装するための光源実装パッド７７２および７７４を有する。一実施形態では、光源実装パッド７７２および７７４は、半導体基板１１６上に実装された光源１０８のアノードおよびカソードに、それぞれ、接続することができる。図７では、入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路５３０、測定コントローラ５３２、およびアナログ・インターフェース５３４（第１および第２光検出器２２４および２２６ならびに光源１０８以外）が回路７７６として示される。図７に示す実施形態では、回路７７６は半導体基板１１６内に製作される。

[0094] 非限定的な実施形態では、半導体基板１１６は絶縁トラフ７７８を含むことができる。絶縁トラフ７７８は、第１および第２光検出器２２４および２２６を絶縁し電気的に分離することができる。一実施形態では、絶縁トラフ７７８が、第１および第２光検出器２２４および２２６の間を通る中央線上に形成されるとよい。また、実施形態では、光源実装パッド７７２および７７４が、光源実装パッド７７２および７７４上に実装されたときの光源１０８の放出点が、第１および第２光検出器２２４および２２６の間を通る中央線上に位置合わせされるように構成されればよい。同様に、光源１０８がシリコン基板１１６内に製作される実施形態では、製作された光源１０８の放出点が、第１および第２光検出器２２４および２２６の間を通る中央線上に位置合わせされる。実施形態では、対称的な光検出器２２４および２２６（即ち、光源放出点に対して対称的な光検出器）の製作が、ディスクリート部品（例えば、半導体基板１１６上に実装される光検出器）を使用することによって達成できる二重チャネルよりも、互いに同一であることに一層近い二重チャネルを実現することができる。光検出器のチャネルがほぼ同一であると、センサ測定値の精度を向上させることができる。これは、特に、実施形態において、ほぼ同一な二重光検出器チャネルが、それぞれ、信号チャネルおよび基準チャネルとして利用されるときに該当すると考えられる。

[0095] シリコン基板１１６上における第１および第２光検出器２２４および２２６のレイアウトは、図７に示す実施形態に限定されるのではない。他の実施形態は、例えば、図８および図９に示すような、異なる光検出器のレイアウトを使用することもできる。図８は、第１および第２光検出器２２４および２２６の感光性エリアが、光源実装パッド７７２および７７４の間における全域に広がらない、シリコン基板１１６の一実施形態を示す。図９は、第１および第２光検出器２２４および２２６の感光性エリアが光源実装パッド７７２および７７４の上下には広がらない、シリコン基板１１６の一実施形態を示す。

[0096] 図１０は、シリコン基板１１６の一実施形態によるシリコン基板１１６上における光源実装パッド７７２および７７４のレイアウトを示す。光源実装パッド７７２および７７４は、フリップ・チップ実装ＬＥＤの実装に合わせて構成されるフリップ・チップＬＥＤ実装パッドであるとよく、光源１０８は、例えば、図１１の断面図に示すフリップ・チップ実装ＬＥＤ１１８０のような、フリップ・チップ実装ＬＥＤであるとよい。図１１に示すように、フリップ・チップ実装ＬＥＤ１１８０は、アノード１１８２、カソード１１８４、カバー層１１８６、透明電極１１８８、ｐ型半導体（例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ））層１１９０、ｎ型半導体（例えば、GaN）層１１９２、半導体（例えば、サファイア基板）層１１９４、および／またはｎ型背面側金属（例えば、金錫合金（Ａｕ−Ｓｎ））層１１９６を有することができる。図１２は、図１１に示したフリップ・チップ実装ＬＥＤ１１８０の底面図を示し、フリップ・チップ実装ＬＥＤ１１８０がシリコン基板１１６上に実装されたときに光源実装パッド７７２および７７４に接続するアノード１１８２およびカソード１１８４を示す。

[0097] 図１０は一実施形態による光源実装パッド７７２および７７４のレイアウトを示すが、他の実施形態は、他のフリップ・チップＬＥＤ実装パッドのレイアウトを含む、他のレイアウトを使用してもよい。例えば、図１３は、シリコン基板１１６に可能な１つの代替実施形態によるシリコン基板１１６上における光源実装パッド７７２および７７４のレイアウトを示す。更に、シリコン基板１１６は、異なる光源の異なるアノードおよびカソードのレイアウトに接続するために、異なる光源実装パッド・レイアウトが実施されてもよい。

[0098] 実施形態では、シリコン基板１１６が、１つ以上の内部光検出器１１０（即ち、半導体基板１１６内に製作される１つ以上の光検出器）および１つ以上のフォトダイオード１１０を支持するように構成されてもよい。図１４は、第１および第２内部光検出器２２４ａおよび２２６ａならびに第１および第２外部光検出器２２４ｂおよび２２６ｂを支持するように構成されたシリコン基板１１６上に製作された回路の機能ブロックの一実施形態例を示す。図６に示した実施形態に対して、図１４に示すシリコン基板１１６上に製作された回路の機能ブロックの実施形態のアナログ・インターフェース５３４は、付加的に、入力マルチプレクサ（ＭＵＸ）１４９８を含むことができる。入力ＭＵＸ１４９８は、選択的に、第１および第２外部光検出器２２４ａおよび２２６ａの出力、または第１および第２外部光検出器２２４ｂおよび２２６ｂの出力のいずれかを、比較器６６８および／または信号ＭＵＸ６６６への出力として供給することができる。

[0099] 図１５は、本発明の一実施形態によるセンサ１００およびセンサ・リーダ１５００を含むセンサ・システムの一例を示す。図１５に示す実施形態では、センサ１００は、例えば、被験者の手首近くに埋め込むことができる。例えば、図１５に示すように、非限定的な一実施形態では、センサ１００が皮膚１５０２と皮下組織１５０４との間に埋め込まれてもよい。非限定的な一実施形態では、リーダ１５００は、腕時計のように、被験者の腕に装着されてもよい。即ち、リーダ１５００がリストバンド１５０６に取り付けられてもよい。実施形態では、リーダ１５００が従来の腕時計と組み合わせられてもよい。非限定的な一実施形態では、リストバンド１５０６は不透明なリストバンドであり、埋め込まれたセンサ１００に到達する周囲光の量を低減することができる。しかしながら、他の実施形態では、リーダ１５００が被験者に装着されなくても、または他の方法で取り付けられなくてもよく、被験者が単にリーダ１５００を被験者の手首の近くに持って行くことによって、センサ１００をリーダ１５００の近傍に持って行くのでもよい。更に、実施形態では、センサ１００が被験者の手首の近くではなく、例えば、腹部または腕の上部というような、被験者の身体の一部に埋め込まれてもよい。

[00100] 実施形態では、センサ・リーダ１５００が、送受信機１５０８、プロセッサ１５１０、および／またはユーザ・インターフェース１５１２を含むことができる。一実施形態では、ユーザ・インターフェース１５１２が液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含むのでもよいが、他の実施形態では、異なるタイプのディスプレイが使用されてもよい。実施形態では、送受信機１５０８が例えば、コイルのような、誘導性エレメントを含んでもよい。送受信機１５０８は、センサ１００の誘導性エレメント１１４内に電流を誘発するために電磁波を生成することができ（例えば、コイルを使用することによって）、この電磁波でセンサ１００に給電する。また、送受信機１５０８はデータ（例えば、コマンド）をセンサ１００に送信することもできる。例えば、非限定的な一実施形態では、送受信機１５０８は、生成された電磁波がセンサ１００に給電するために使用されるときに変調することによって（例えば、送受信機１５０８のコイルを通過する電流を変調することによって）、データを送信することができる。前述のように、リーダ１５００によって生成された電磁波における変調は、センサ１００によって（例えば、データ・エキストラクタ６４２によって）検出／抽出することができる。更に、送受信機１５０８は、センサからデータ（例えば、測定情報）を受信することもできる。例えば、非限定的な一実施形態では、送受信機１５０８は、センサ１００によって生成された電磁波における変調を検出することによって（例えば、クランプ／変調器６４６によって）、例えば、送受信機１５０８のコイルを通過する電流における変調を検出することによって、データを受信することができる。

[00101] 実施形態では、プロセッサ１５１０が、センサ１００に送信しようとするデータを送受信機１５０８に出力することができ、センサ１００から受信されたデータを送受信機１５０８から受信することができる。一実施形態では、プロセッサ１５１０は、送信のためにデータを送受信機１５０８に出力する前に、センサ１００に送信しようとするデータをシリアル化しエンコードすることができる。同様に、プロセッサ１５１０は、センサ１００から受信したデータをデコードおよび／またはシリアル化することもできる。実施形態では、センサ１００から受信したデータは、測定情報であるとよく、プロセッサ１５１０がこの測定情報を処理して、検体の濃度を判定するとよい。しかしながら、他の実施形態では、センサ１００は測定情報を処理して検体の濃度を判定することもでき、センサ１００から受信したデータが、判定された検体の濃度であってもよい。実施形態では、プロセッサ１５１０が、検体の濃度を表す値をユーザ・インターフェース１５１２に表示させて、ユーザ（例えば、被験者、医者、および／または他の者）がその値を読み取れるようにすることもできる。また、実施形態では、プロセッサ１５１０がユーザ・インターフェース１５１２からユーザ入力（例えば、検体の濃度というようなセンサ読み取り値を求めるユーザの要求）を受けることもできる。

[00102] 実施形態では、センサ・リーダ１５００が１つ以上の光検出器を含んでもよい。一実施形態では、センサ・リーダ１５００が１つ以上の光検出器を使用して、周囲光を検出することができ、過剰な光が検出された場合、ユーザ・インターフェース１５１２を通じてユーザに警告を発することができる。実施形態では、センサ・リーダ１５００およびセンサ１００を含むシステムが、米国特許第７，１５７，７２３号に記載された周囲光検出および警告発生方法を組み込んでもよい。この特許をここで引用したことにより、その内容全てが本願にも含まれるものとする。更に、実施形態では、センサ・リーダ１５００が１つ以上の入力／出力ポートを含んでもよい。入力／出力ポートは、センサ・リーダ１５００と他のデバイス（例えば、コンピュータ）との間におけるデータの送信（例えば、トレーサビリティ情報および／または測定情報）およびデータの受信（例えば、センサ・コマンドおよび／または設定パラメータ）を可能にする。

[00103] 回路７７６ならびに第１および第２光検出器２２４および２２６が半導体基板１１６内に製作されてもよい実施形態では、例えば、図７〜図９に示すものでは、半導体基板１１６がカスタム集積回路を設けることもできる。この集積回路は、外部の受動コンポーネント（例えば、キャパシタ１１８）および／または光源１０８（例えば、ＬＥＤ）に対して最小限の接続しか必要としない１つのチップに、光センサ・インターフェースの全機能を融合する。実際に、実施形態では、半導体基板１１６内に製作された回路に接続されるセンサ１００の外部コンポーネントの数は、５個以下に減らすことができる（例えば、１つ以上のキャパシタ１１８、誘導性エレメント１１４、および／または光源１０８）。更に、実施形態では、光源１０８も半導体基板１１６内に製作することもできる。外部コンポーネントの個数削減、および関連する接続数の減少は、センサのロバスト性向上に寄与すること、および／または製造の複雑さを低減することができる。

[00104] 本発明の態様によれば、半導体基板１１６内に製作される回路は、１つ以上の光検出器１１０および／または光源１０８を含むことができ、離れて給電されるワイヤレス・インターフェースを介してデータを受信および送信する能力と共に、光学変換(optical transduction)を設けることができる。言い換えると、センサ１００の機能性は、遠隔給電および双方向ワイヤレス・データ通信を含むことができる。半導体基板１１６内に製作される回路は、その離れて給電されるインターフェースを介して受電される電力をチェックし、ブロックの全てに電力を供給するのに、調整電圧(regulated voltage)で十分であることをチェックする能力を有することができる。

[00105] 以上で説明したように、本発明の実施形態では、半導体基板１１６内に製作される回路は、アナログ・フロント・エンド（例えば、アナログ・インターフェース５３４）におけるチップの種々のブロック（例えば、比較器６６８および／またはＡＤＣ６６４）の完全性をチェックする診断測定を実行する能力も有することができる。１つ以上の光検出器１１０は、光を電流変換に供給し、集積された比較器（例えば、トランスインピーダンス増幅器）６６８およびＡＤＣ６６４によって更に処理することもできる。また、アナログ・インターフェース５３４は、温度変換器６７０も有することができ、実施形態では、温度変換器６７０が、集積されたバンド・ギャップに基づく温度センサであってもよい。実施形態では、温度変換器６７０は、温度を独立した測定値として提示することおよび／または光学的補償またはシステムの補償のために提示することができる。何故なら（例えば、一実施形態では）、温度変換器６７０の出力は、１つ以上の光検出器１１０によって受け取られる蛍光情報と共に処理される場合もあるからである。

[00106] 実施形態では、アナログ・インターフェース５３４は、測定コントローラ４３２の制御下で動作し、測定シーケンス（例えば、測定コマンド実行プロセス１７００。これは、図１７および図１８を参照して以下で説明する）を実行し、次いでその結果をセンサ・リーダ１５００に報告することができる。一実施形態では、測定シーケンスが予めロードされたシーケンス（即ち、予め格納されたタイミング・シーケンス）であってもよい。実施形態では、測定シーケンスが光検出器２２４からの１回以上の測定、第２光検出器２２６からの１回以上の測定、第１および第２光検出器２２４および２２６からの電流を比較する１回以上の差分測定、シリコン基板１１６および／またはセンサ１００の１回以上の温度測定、１回以上の場電流測定（即ち、誘導性エレメント１１４を通じて受電した放射電力の測定）、１回以上の励起電流源調整測定（即ち、光源１０８が調整されていることをチェックするための測定）、１回以上の電圧測定、および／またはアナログ・インターフェース５４３の種々のコンポーネント・ブロックの適正な機能性を確認するための１回以上の診断測定のために、多数のタイム・スロットを有することもできる。種々の実施形態において、センサ１００は、連続読み取りのために使用すること、および／または離れて問い合わせられた測定のための要求に応じた起動のために使用することもできる。

[00107] 実施形態では、これらの測定の各々がＡＤＣ６６４によってディジタル化されてもよく、ＡＤＣ６６４も半導体基板１１６内に製作されるのでもよい。ＡＤＣ６６４は１つ以上のアナログ測定値をディジタル測定値に変換するので、実施形態では、双方向ワイヤレス・データ通信が、双方向ディジタル・ワイヤレス・データ通信になればよい。ディジタル・データ通信は、アナログ・データ通信に対して信号の完全性を改良することができ、実施形態では、センサ１００が、アナログ・データ通信ではなく、ディジタル・データ通信のみを利用するのでもよい。非限定的な一実施形態では、データの全部または一部が、チェックサムを含む周知のプロトコルにしたがって送信される。

[00108] 図１６は、本発明の一実施形態にしたがって、光学センサ１００によって実行することができるセンサ制御プロセス例１６００を示す。光学センサ１００は、例えば、生体動物（例えば、生体人間）に埋め込まれてもよい。センサ制御プロセス１６００は、１つ以上のコマンドおよび電力をワイヤレスで受信するステップ１６０２から開始することができる。一実施形態では、電力はセンサ１００が受信することができる変調電磁波の形態とすればよい。この変調電磁波は、誘導性エレメント１１４内に電流を誘発することができ、入力／出力回路５３０は、誘発された電流を、センサ１００を動作させるための電力に変換し、誘発された電流からコマンドを抽出しデコードすることができる。非限定的な一実施形態では、整流器６４０を使用して、誘発された電流をセンサ１００のための動作電力に変換してもよく、データ・エキストラクタ６４２が、誘導性エレメント１１４において誘発された電流からデータを抽出することができ、デコーダ／シリアライザ６５０が抽出されたデータをデコードおよびシリアル化することができ、コマンド・デコーダ／データ・エンコーダ６５２が、このデコードおよびシリアル化された抽出データから１つ以上のコマンドをデコードすることができる。１つ以上のデコードされたコマンドは、次いで、データおよび制御バス６５４を通って測定コントローラ５３２に送ることができる。実施形態では、センサ１００によって受信される１つ以上のコマンドおよび電力が、センサ・リーダ１５００の送受信機１５０８によって送信されるのでもよい。

[00109] ステップ１６０４において、光学センサ１００は受信したコマンドを実行することができる。例えば、一実施形態では、光学センサ１００は、測定コントローラ５３２の制御下で受信したコマンドを実行することができる。ステップ１６０２において受信したコマンドを実行するために光学センサ１００によって実行することができるコマンド実行プロセスの例について、図１７〜図２０を参照して以下で説明する。

[00110] センサ１００によって受信および実行することができるコマンドの例には、測定コマンド、結果取得コマンド、および／またはトレーサビリティ情報取得コマンドを含むことができる。測定コマンドの例は、測定シーケンス・コマンド（即ち、測定のシーケンスを実行し、このシーケンスを終了した後、結果的に得られた測定情報を送信するコマンド）、測定および保存コマンド（即ち、測定のシーケンスを実行し、このシーケンスを終了した後、結果的に得られた測定情報を送信せずに、結果的に得られた測定情報を保存するコマンド）、および／または単独測定コマンド（即ち、１回の測定を行うコマンド）を含むことができる。単独測定コマンドは、１回の測定から得られた測定情報を保存および／または送信するコマンドであってもよい。測定コマンドは、設定パラメータ（即ち、較正情報）を含んでもまたは含まなくてもよい。設定パラメータを有さない測定コマンドは、例えば、格納されている設定パラメータ（例えば、不揮発性記憶媒体６６０内に）を使用して実行されればよい。結果的に得られた測定情報の保存および送信双方を行う測定コマンドというような、他の測定コマンドも可能である。センサ１００によって受信および実行することができるコマンドは、格納された設定パラメータを更新するコマンドも含むことができる。以上で説明したコマンドの例は、センサ１００によって受信および実行することができる全てのコマンドを網羅するのではない。センサ１００は、以上で羅列したコマンドの内１つ以上および／または１つ以上の他のコマンドを受信および実行できるのでもよい。

[00111] 図１７は、本発明の一実施形態にしたがって、光学センサ１００によって受信された測定コマンドを実行するために、光学センサ１００によってセンサ制御プロセス１６００のステップ１６０４において実行することができる測定コマンド実行プロセス１７００を示す。測定コマンド実行プロセス１７００は、ワイヤレスで受電した電力が、受信される測定コマンドを実行するためには十分であるか否か判断するステップ１７０２から開始することができる。言い換えると、ステップ１７０２では、センサ１００は、誘導性エレメント１１４に電流を誘発することができる電磁場または電磁波が、受信される測定コマンドの実行のために十分な動作電力を生成できる程十分強いか否か判断することができる。以下で説明するように、コマンドの実行は、光源１０８を使用して指示分子１０４に照射することを含むのでもよい。一実施形態では、ステップ１７０２が場強度測定回路によって実行されてもよい。場強度測定回路は、測定コントローラ５３２の一部であってもよく、またはシリコン基板１１６上にある回路７７６の別のコンポーネントであってもよい。

[00112] 実施形態では、センサ１００がステップ１７０２において、ワイヤレスで受電した電力が、受信した測定コマンドを実行するには不十分であると判断した場合、測定コマンド実行プロセス１７００はステップ１７０４に進むことができ、ここでセンサ１００は、ワイヤレスで受電した電力が受信した測定コマンドを実行するには不十分であることを示すデータを送信することができる（例えば、入力／出力回路５３０および誘導性エレメント１１４によって）。実施形態では、不十分電力データは、単に、電力が不十分であることを示すだけでもよいが、他の実施形態では、不十分電力データが、現在受信されている、受信された測定コマンドを実行するために必要な電力のパーセンテージを示してもよい。

[00113] 一実施形態では、受電した電力が不十分であることを検出したとき、測定コントローラ５３２は、不十分電力データをデータおよび制御バス６５４に出力することができる。データおよび制御バス６５４は、この不十分電力データをコマンド／データ・エンコーダ６５２に転送することができ、コマンド／データ・エンコーダ６５２が不十分電力データをエンコードすることができる。データ・シリアライザ６５６は、エンコードされた不十分電力データをシリアル化することができる。エンコーダ６５８は、シリアル化された不十分電力データをエンコードすることができる。クランプ／変調器６４６は、誘導性エレメント１１４（例えば、コイル２２０）を通る電流を、エンコードされた不十分電力データの関数として変調することができる。このように、エンコードされた不十分電力データは、変調電磁波として、誘導性エレメント１１４によってワイヤレスで送信することができる。実施形態では、エンコードされ、センサ１００によってワイヤレスで送信された不十分電力データは、センサ・リーダ１５００によって受信することができ、センサ・リーダ１５００はユーザ・インターフェース１５１２上にメッセージを表示することができる。このメッセージは、センサ１００によって受電された電力が不十分であること、および／または受電された電力が不十分な度合いを示す。

[00114] 実施形態では、センサ１００がステップ１７０２において、ワイヤレスで受電した電力が、受信した測定コマンドを実行するのに十分であると判断した場合、測定コマンド実行プロセス１７００はステップ１７０６に進むことができ、ここで、測定および変換プロセスを実行することができる。測定および変換プロセスは、例えば、測定コントローラ５３２の制御下で、アナログ・インターフェース５３４によって実行することができる。一実施形態では、測定および変換シーケンスが、１つ以上のアナログ測定値を生成すること（例えば、温度変換器６７０、光源１０８、第１光検出器２２４、第２光検出器２２６、および／または比較器６６８の内１つ以上を使用して）、および１つ以上のアナログ測定値を１つ以上のディジタル測定値に変換する（例えば、ＡＤＣ６６４を使用する）ことを含んでもよい。ステップ１７０６において実行することができる測定変換プロセスの一例について、図１８を参照して以下で更に詳しく説明する。

[00115] ステップ１７０８において、光学センサ１００は、ステップ１７０６において実行された測定および変換シーケンスの間に生成された１つ以上のディジタル測定値にしたがって、測定情報を生成することができる。ステップ１７０６において生成された１つ以上のディジタル測定値に応じて、測定情報は、センサ１００が埋め込まれた媒体内における検体の存在および／または濃度を示すことができる。一実施形態では、ステップ１７０６において、測定コントローラ５３２が１つ以上のディジタル測定値を受け、測定情報を生成すればよい。

[00116] ステップ１７１０において、光学センサ１００は、ステップ１７０８において生成した測定情報を保存すべきか否か決定することができる。実施形態では、測定コントローラ５３２が、測定情報を保存すべきか否か決定してもよい。一実施形態では、測定コントローラ５３２が、受信した測定コマンドに基づいて、測定情報を保存すべきか決定するのでもよい。例えば、測定コマンドが測定および保存コマンド、または結果的に得られた測定情報を保存することを含む他の測定コマンドである場合、測定コントローラ５３２は、ステップ１７０８において生成された測定情報を保存すべきであると決定することができる。それ以外の場合、測定コマンドが測定シーケンス・コマンド、または結果的に得られた測定情報を保存することを含まない他の測定コマンドである場合、測定コントローラ５３２は、ステップ１７０８において生成された測定情報を保存すべきでないと決定することができる。

[00117] 実施形態では、ステップ１７１０において、センサ１００が、ステップ１７０８において生成した測定情報を保存すべきであると決定した場合、測定コマンド実行プロセス１７００はステップ１７１２に進むことができ、ここで、センサ１００は測定情報を保存することができる。一実施形態では、ステップ１７０８において生成された測定情報を保存すべきであると決定した後、測定コントローラ５３２は、測定情報をデータおよび制御バス６５４に出力するのでもよい。データおよび制御バス６５４は、測定情報を不揮発性記憶媒体６６０に転送することができる。不揮発性記憶媒体６６０は、受け取った測定情報を保存することができる。実施形態では、測定コントローラ５３２は、測定情報と共に、不揮発性記憶媒体６６０において測定情報を保存するアドレスも出力するとよい場合もある。実施形態では、不揮発性記憶媒体６６０が、先入れ先出し（ＦＩＦＯ）または後入れ先出し（ＬＩＦＯ）メモリとして構成されてもよい。

[00118] 実施形態では、ステップ１７１０において、センサ１００が、ステップ１７０８において生成した測定情報を保存すべきでないと決定した場合、またはステップ１７１２において測定情報を保存した後、測定コマンド実行プロセス１７００はステップ１７１４に進むことができ、ここで、光学センサ１００は、ステップ１７０８において生成した測定情報を送信すべきか否か決定することができる。実施形態では、測定コントローラ５３２が、測定情報を送信すべきか否か決定してもよい。一実施形態では、測定コントローラ５３２が、受信した測定コマンドに基づいて、測定情報を送信すべきか否か決定するのでもよい。例えば、測定コマンドが測定シーケンス・コマンド、または結果的に得られた測定情報を送信することを含む他の測定コマンドである場合、測定コントローラ５３２は、ステップ１７０８において生成した測定情報を送信すべきであると決定することができる。それ以外の場合、測定コマンドが測定および保存コマンド、または結果的に得られた測定情報を送信することを含まない他の測定コマンドである場合、測定コントローラ５３２は、ステップ１７０８において生成した測定情報を送信すべきでないと決定することができる。

[00119] 実施形態では、センサ１００がステップ１７１４において、ステップ１７０８において生成した測定情報を送信すべきであると決定した場合、測定コマンド実行プロセス１７００はステップ１７１６に進むことができ、ここで、センサ１００は測定情報を送信することができる。一実施形態では、ステップ１７０８において生成した測定情報を送信すべきであると決定した後、測定コントローラ５３２は、測定情報をデータおよび制御バス６５４に出力することができる。データおよび制御バス６５４は、測定情報をコマンド・デコーダ／データ・エンコーダ６５２に転送することができ、コマンド・デコーダ／データ・エンコーダ６５２が測定情報をエンコードすることができる。データ・シリアライザ６５６は、エンコードされた測定情報をシリアル化することができる。エンコーダ６５８は、シリアル化された測定情報をエンコードすることができる。クランプ／変調器６４６は、誘導性エレメント１１４（例えば、コイル２２０）を通る電流を、エンコードされた測定情報の関数として変調することができる。このように、エンコードされた測定情報を、誘導性エレメント１１４によって、変調電磁波としてワイヤレスで送信することができる。実施形態では、エンコードされた測定情報がセンサ１００によってワイヤレスで送信されると、センサ・リーダ１５００によって受信することができる。センサ・リーダ１５００は、検体の濃度を表す値を表示することができるので、ユーザ（例えば、被験者、医者、および／または他の者）はその値を読み取ることができる。

[00120] 実施形態では、センサ１００が（ａ）ステップ１７０４において不十分電力データを送信した後、（ｂ）ステップ１７１４において、ステップ１７０８において生成した測定情報を送信すべきでないと決定した後、または（ｃ）ステップ１７１６において測定情報を送信した後、光学センサ１００によって受信された測定コマンドを実行するために光学センサ１００によってセンサ制御プロセス１６００のステップ１６０４において実行することができる測定コマンド実行プロセス１７００を完了することができ、この時点において、センサ制御プロセス１６００はステップ１６０２に戻ることができる。

[00121] 図１８は、本発明の一実施形態にしたがって、測定コマンド実行プロセス１７００のステップ１７０６において実行することができる測定および変換プロセスの一例である、測定および変換プロセス１８００を示す。

[00122] ステップ１８０２において、センサ１００は、受信した測定コマンドにしたがって１回以上の測定を行うために設定パラメータ（即ち、較正情報）をロードすることができる。例えば、一実施形態では、測定コントローラ５３２は、アナログ・インターフェース５３４の１つ以上のコンポーネント（例えば、光源１０８、第１光検出器２２４、第２光検出器２２６、比較器６６８、および／または温度変換器５３４）に設定パラメータを設定することによって、１つ以上の設定パラメータをロードするのでもよい。実施形態では、不揮発性記憶媒体６６０が、保存される設定パラメータを格納することもできる。更に、先に注記したように、実施形態では、測定コマンドが設定パラメータを含んでもまたは含まなくてもよい。非限定的な一実施形態では、測定コマンドが１つ以上の設定パラメータを含む場合、測定コントローラ５３２は、アナログ・インターフェース５３４の１つ以上のコンポーネントに、設定パラメータを設定するのでもよく、１つ以上の設定パラメータが測定コマンドに含まれる。しかしながら、測定コマンドが１つ以上の設定パラメータを含まない場合、測定コントローラ５３２は、不揮発性記憶媒体６６０に格納された、保存されている設定パラメータを得て、アナログ・インターフェース５３４の１つ以上のコンポーネントに、不揮発性記憶媒体６６０から得られた、保存されている設定パラメータを設定することができる。

[00123] ステップ１８０４において、センサ１００は、１回の測定または測定シーケンスのどちらを実行するか決定することができる。実施形態では、測定コントローラ５３２は、受信した測定コマンドを参照することによって（即ち、１回の測定を実行する測定コマンドか、または測定シーケンスを実行する測定コマンドか）１回の測定または測定シーケンスの決定を行うのでもよい。例えば、実施形態では、測定コマンドが測定シーケンス・コマンド、測定および保存コマンド、または測定シーケンスのための他のコマンドである場合、測定コントローラ５３２は、測定シーケンスを実行すべきであると決定することができる。しかしながら、測定コマンドが単独測定コマンドである場合、測定コントローラ５３２は、１回の測定を実行すべきであると決定することができる。

[00124] 実施形態では、センサ１００がステップ１８０４において、測定シーケンスを実行すべきであると決定した場合、センサ１００は、測定および変換プロセス１８００の測定および変換シーケンス・ステップ１８０６〜１８２０を実行することができる。しかしながら、他の実施形態では、センサ１００が測定および変換シーケンス・ステップ１８０６〜１８２０の一部、および／または追加の測定および変換シーケンス・ステップを実行してもよい。

[00125] ステップ１８０６において、センサ１００は光源バイアス測定および変換を実行することができる。例えば、実施形態では、光源１０８がオンである間（即ち、測定コントローラ５３２の制御下で光源１０８が励起光を放出し指示分子１０４に照射している間）、アナログ・インターフェース５３４はアナログ光源バイアス測定信号を生成することができる。一実施形態では、ＡＤＣ６６４がアナログ光源バイアス測定信号をディジタル光源バイアス測定信号に変換してもよい。測定コントローラ５３２は、ディジタル光源バイアス測定信号を受け、この受け取ったディジタル光源バイアス測定信号にしたがって測定情報を生成することができる（例えば、測定コマンド実行プロセス１７００のステップ１７０８において）。非限定的な一実施形態では、アナログ・インターフェース５３４が、光源１０８に給電する電流源の出力において電圧および電流をサンプリングすることによって、アナログ光源バイアス測定信号を生成するのでもよい。

[00126] ステップ１８０８において、センサ１００は光源オン温度測定および変換を実行することができる。例えば、実施形態では、光源１０８がオンである間（即ち、測定コントローラ５３２の制御下で光源１０８が励起光を放出し指示分子１０４に照射している間）、アナログ・インターフェース５３４は、センサ１００の温度を示す第１アナログ温度測定信号を生成することができる。一実施形態では、光源１０８がオンである間に温度変換器６７０が第１アナログ温度測定信号を生成するのでもよい。ＡＤＣ６６４は、第１アナログ温度測定信号を第１ディジタル温度測定信号に変換することができる。測定コントローラ５３２は、第１ディジタル温度測定信号を受け、この受け取った第１ディジタル温度測定信号にしたがって、測定情報を生成することができる（例えば、測定コマンド実行プロセス１７００のステップ１７０８において）。

[00127] ステップ１８１０において、センサ１００は、第１光検出器測定および変換を実行することができる。例えば、実施形態では、光源１０８がオンである間（即ち、測定コントローラ５３２の制御下で光源１０８が励起光を放出し指示分子１０４に照射している間）、第１光検出器２２４は、第１光検出器２２４が受光する光量を示す第１アナログ光測定信号を生成し、この第１アナログ光測定信号を信号ＭＵＸ６６６に出力することができる。信号ＭＵＸ６６６は、第１アナログ光測定信号を選択することができ、ＡＤＣ６６４は、第１アナログ光測定信号を第１ディジタル光測定信号に変換することができる。測定コントローラ５３２は、第１ディジタル光測定信号を受け、この受け取った第１ディジタル光測定信号にしたがって、測定情報を生成することができる（例えば、測定コマンド実行プロセス１７００のステップ１７０８において）。

[00128] 非限定的な一実施形態では、第１光検出器２２４は信号チャネルの一部であってもよく、第１光検出器２２４によって受光される光は、指示メンブレーン１０６’全体に分散された指示分子１０４によって放出されればよく、第１アナログ光測定信号は、指示測定値になることができる。

[00129] ステップ１８１２において、センサ１００は、第２光検出器測定および変換を実行することができる。例えば、実施形態では、光源１０８がオンである間（即ち、測定コントローラ５３２の制御下で光源１０８が励起光を放出し指示分子１０４に照射している間）、第２光検出器２２６は、第２光検出器２２６が受光する光量を示す第２アナログ光測定信号を生成し、この第２アナログ光測定信号を信号ＭＵＸ６６６に出力することができる。信号ＭＵＸ６６６は、第２アナログ光測定信号を選択することができ、ＡＤＣ６６４は、第２アナログ光測定信号を第２ディジタル光測定信号に変換することができる。測定コントローラ５３２は、第２ディジタル光測定信号を受け、この受け取った第２ディジタル光測定信号にしたがって、測定情報を生成することができる（例えば、測定コマンド実行プロセス１７００のステップ１７０８において）。

[00130] 非限定的な一実施形態では、第２光検出器２２６は、基準チャネルの一部であってもよく、第２光検出器２２６によって受光される光は、基準メンブレーン１０６”全体に分散された指示分子１０４によって放出されればよく、第２アナログ光測定信号は、基準測定値になることができる。

[00131] ステップ１８１４において、センサ１００は差分測定および変換を実行することができる。例えば、実施形態では、光源１０８がオンである間（即ち、測定コントローラ５３２の制御下で光源１０８が励起光を放出し指示分子１０４に照射している間）、（ｉ）第１光検出器２２４が、第１光検出器２２４によって受光する光量を示す第１アナログ光測定信号を生成することができ、（ｉｉ）第２光検出器２２６が、第２光検出器２２６によって受光する光量を示す第２アナログ光測定信号を生成することができる。比較器６６８は、第１および第２アナログ光測定信号を受け、第１および第２アナログ光測定信号間の差を示すアナログ光差測定信号を生成することができる。比較器６６８は、アナログ光差測定信号を信号ＭＵＸ６６６に出力することができる。信号ＭＵＸ６６６は、アナログ光差測定信号を選択することができ、ＡＤＣ６６４は、アナログ光差測定信号をディジタル光差測定信号に変換することができる。測定コントローラ５３２は、ディジタル光差測定信号を受け、この受け取ったディジタル光差測定信号にしたがって、測定情報を生成することができる（例えば、測定コマンド実行プロセス１７００のステップ１７０８において）。

[00132] 非限定的な一実施形態では、第１光検出器２２４が信号チャネルの一部であってもよく、第２光検出器２２６が基準チャネルの一部であってもよく、アナログ光差測定信号が、（ａ）指示メンブレーン１０６’全体に分散され、センサ１００が埋め込まれた媒体内の検体濃度によって影響を受けた指示分子１０４によって放出された光と、（ｂ）基準メンブレーン１０６”全体に分散され、センサ１００が埋め込まれた媒体内の検体濃度によって影響されない指示分子１０４によって放出された光との差を示すことができる。

[00133] ステップ１８１６において、センサ１００は第２光検出器周囲測定および変換を実行することができる。例えば、実施形態では、光源１０８がオフである間（即ち、光源１０８が、測定コントローラ５３２の制御下で光を放出していない間）、第２光検出器２２６が、第２光検出器２２６によって受光する光量を示す第２アナログ周囲光測定信号を生成し、この第２アナログ周囲光測定信号を信号ＭＵＸ６６６に出力することができる。信号ＭＵＸ６６６は、第２アナログ周囲光測定信号を選択することができ、ＡＤＣ６６４は、第２アナログ周囲光測定信号を第２ディジタル周囲光測定信号に変換することができる。測定コントローラ５３２は、第２ディジタル周囲光測定信号を受け、この受け取った第２ディジタル周囲光測定信号にしたがって、測定情報を生成することができる（例えば、測定コマンド実行プロセス１７００のステップ１７０８において）。

[00134] 非限定的な一実施形態では、第２光検出器２２６が基準チャネルの一部であってもよく、第２光検出器２２６によって受光する光が、基準メンブレーン１０６”全体に分散された指示分子１０４によって放出されればよく、第２アナログ周囲光測定信号が周囲基準測定値になることができる。

[00135] ステップ１８１８において、センサ１００は、第１光検出器周囲測定および変換を実行することができる。例えば、実施形態では、光源１０８がオフである間（即ち、光源１０８が、測定コントローラ５３２の制御下で光を放出していない間）、第１光検出器２２４は、第１光検出器２２４によって受光する光量を示す第１アナログ周囲光測定信号を生成し、この第１アナログ周囲光測定信号を信号ＭＵＸ６６６に出力することができる。信号ＭＵＸ６６６は、第１アナログ周囲光測定信号を選択することができ、ＡＤＣ６６４は、第１アナログ周囲光測定信号を第１ディジタル周囲光測定信号に変換することができる。測定コントローラ５３２は、第１ディジタル周囲光測定信号を受け、この受け取った第１ディジタル周囲光測定信号にしたがって測定情報を生成することができる（例えば、測定コマンド実行プロセス１７００のステップ１７０８において）。

[00136] 非限定的な一実施形態では、第１光検出器２２４は、信号チャネルの一部であってもよく、第１光検出器２２４によって受光される光は、指示メンブレーン１０６’全体に分散された指示分子１０４によって放出されればよく、第１アナログ周囲光測定信号は周囲指示測定値になることができる。

[00137] ステップ１８２０において、センサ１００は光源オフ温度測定および変換を実行することができる。例えば、実施形態では、光源１０８がオフである間（即ち、光源１０８が、測定コントローラ５３２の制御下で光を放出していない間）、アナログ・インターフェース５３４は、センサ１００の温度を示す第２アナログ温度測定信号を生成することができる。一実施形態では、温度変換器６７０が、光源１０８がオフである間に第２アナログ温度測定信号を生成してもよい。ＡＤＣ６６４は、第２アナログ温度測定信号を第２ディジタル温度測定信号に変換することができる。測定コントローラ５３２は、第２ディジタル温度測定信号を受け、この受け取った第２ディジタル温度測定信号にしたがって測定情報を生成することができる（例えば、測定コマンド実行プロセス１７００のステップ１７０８において）。

[00138] したがって、測定および変換プロセス１８００のシーケンス・ステップ１８０６〜１８２０が実行される実施形態では、測定コントローラ５３２は、（ｉ）第１ディジタル温度測定信号、（ｉｉ）第１ディジタル光測定信号、（ｉｉｉ）第２ディジタル光測定信号、（ｉｖ）ディジタル光差測定信号、（ｖ）第２ディジタル温度測定信号、（ｖｉ）第１ディジタル周囲光測定信号、および（ｖｉｉ）第２ディジタル周囲光測定信号にしたがって、測定情報を生成することができる。非限定的な一実施形態では、センサ１００の測定コントローラ５３２および／またはセンサ・リーダ１５００によって実行される検体の濃度計算は、ディジタル周囲光信号を対応するディジタル光測定信号から減算することを含むのでもよい。また、検体の濃度計算は、誤差検出を含んでもよい。実施形態では、測定コントローラ５３２は、例えば、米国特許第７，２２７，１５６号に記載されている方法のような、周囲光の影響を減衰させる方法を組み込むこともできる。この特許をここで引用したことにより、その内容全体が本願にも含まれるものとする。実施形態では、測定コントローラ５３２は、アナログ・インターフェース５３４から受け取ったディジタル測定信号のみを含む測定情報を生成するのでもよい。しかしながら、他の実施形態では、測定コントローラ５３２は、アナログ・インターフェース５３４から受け取ったディジタル信号を処理し、センサ１００が埋め込まれた媒体内の検体濃度を判定し（即ち、計算および／または推定する）、測定情報は、付加的にまたは代わりに、判定された濃度を含むこともできる。

[00139] 実施形態では、センサ１００がステップ１８０４において、測定シーケンスを実行すべきであると決定した場合、測定および変換プロセス１８００はステップ１８２２に進むことができ、ここで１回の測定および変換が実行される。実施形態では、受け取った測定コマンドに基づいて、ステップ１８２２において実行される１回の測定および変換は、ステップ１８０６〜１８２０において実行される測定および変換の内いずれでもよい。したがって、測定および変換プロセス１８００のステップ１８２２が実行される例では、測定コントローラ５３２は、１つのディジタル測定信号のみを受けるのでもよく、測定コントローラ５３２によって生成される測定情報（たとえば、測定コマンド実行プロセス１７００のステップ１７０８において）は、一実施形態では、単に測定コントローラによって受け取られる１つのディジタル測定信号であってもよい。

[00140] 実施形態では、光源１０８が、ステップ１８０６の実行前にオンに切り替えられ、ステップ１８１４の実行後までオフに切り替えられないのでもよい。しかしながら、これは必須ではない。例えば、他の実施形態では、光源１０８が、ステップ１８０６〜１８１４の測定部分の間オンに切り替えられ、ステップ１８０６〜１８１４の変換部分の間オフに切り替えられるのでもよい。

[00141] 更に、図１８は、測定および変換プロセス１８００の可能な１つのシーケンスを示すが、測定および変換プロセス１８００のステップ１８０６〜１８２０がいずれかの特定のシーケンスで実行される必要はない。例えば、一代替実施形態では、光測定および変換ステップ１８０６〜１８１４が異なる順序で実行されてもよく（例えば、１８０８、１８１２、１８１４、１８１０、１８０６）、および／または周囲光測定および変換ステップ１８１６〜１８２０が異なる順序で実行されてもよい（例えば、１８１８、１８２０、１８１６）。実施形態では、光源オン温度測定値は、個々の測定各々においてエラー・フラグを提示するために使用することもできる（例えば、比較器を使用して、光源オン温度測定値を閾値と比較することによって）。他の代替実施形態では、周囲光測定および変換ステップ１８１６〜１８２０が、光測定および変換ステップ１８０６〜１８１４の前に実行されてもよい。更に他の代替実施形態では、測定および変換プロセス１８００のステップ１８０６〜１８２０が、光測定および変換ステップ１８０６〜１８１４ならびに周囲光測定および変換ステップ１８１６〜１８２０の一方のステップの全てが完了し、その後他方の１つ以上のステップが実行されるというシーケンスで実行されてもよい（例えば、一実施形態では、ステップ１８０６〜１８２０が１８０６、１８０８、１８１０、１８１８、１８１６、１８１２、１８１４、１８２０というシーケンスで実行されてもよい）。

[00142] 図２１Ａおよび図２１Ｂは、図１８を参照して説明した測定および変換プロセス１８００の一実施形態例のタイミングを示す。

[00143] 図１９は、本発明の一実施形態にしたがって、光学センサ１００が受信した結果取得コマンドを実行するために、光学センサ１００によってセンサ制御プロセス１６００のステップ１６０４において実行することができる結果取得コマンド実行プロセス１９００を示す。測定コマンド実行プロセス１９００は、保存されている測定情報を引き出すステップ１９０２から開始することができる。例えば、引き出される測定情報は、図１７に示した測定コマンド実行プロセス１７００のステップ１７１２の間に保存されたのでもよい。実施形態では、測定情報は不揮発性記憶媒体６６００に保存される。測定コントローラ５３２からの要求に応答して、不揮発性記憶媒体６６０は、保存されている測定情報をデータおよび制御バス６５４に出力することができる。実施形態では、データおよび制御バス６５４は、引き出された測定情報を測定コントローラ５３２に転送することができる。しかしながら、代替実施形態では、データおよび制御バス６５４は、引き出された測定情報を最初に測定コントローラ５３２に転送することなく、引き出された測定情報をコマンド・デコーダ／データ・エンコーダ６５２に転送してもよい。

[00144] 実施形態では、不揮発性記憶媒体６６０は、データおよび制御バス６５４に、不揮発性記憶媒体６６０に最後に保存された測定情報を出力することができる。代替実施形態では、不揮発性記憶媒体６６０は、データおよび制御バス６５４に、不揮発性記憶媒体６６０に保存されている最も古い測定情報を出力するのでもよい。他の代替実施形態では、不揮発性記憶媒体６６０は、データおよび制御バス６５４に、測定コントローラ５３２によって具体的に要求された測定情報を出力するのでもよい（例えば、読み取り要求と共に不揮発性記憶媒体６６０に送られるアドレスによって）。

[00145] 保存されていた測定情報が引き出された後、結果取得コマンド実行プロセス１９００はステップ１９０４に進むことができ、ここで、センサ１００は引き出された測定情報を送信することができる。一実施形態では、測定コントローラ５３２は、引き出された測定情報をデータおよび制御バス６５４に出力することができる。データおよび制御バス６５４は、測定情報をコマンド・デコーダ／データ・エンコーダ６５２に転送することができ、コマンド・デコーダ／データ・エンコーダ６５２は引き出された測定情報をエンコードすることができる。データ・シリアライザ６５６は、引き出されてエンコードされた測定情報をシリアル化することができる。エンコーダ６５８は、引き出されてシリアル化された測定情報をエンコードすることができる。クランプ／変調器６４６は、誘導性エレメント１１４（例えば、コイル２２０）を通る電流を、引き出されてエンコードされた測定情報の関数として変調することができる。このように、引き出されてエンコードされた測定情報は、誘導性エレメント１１４によって、変調電磁波として送信することができる。実施形態では、引き出されエンコードされた測定情報がセンサ１００によってワイヤレスで送信されると、センサ・リーダ１５００によって受信することができる。

[00146] 図２０は、本発明の一実施形態にしたがって、光学センサ１００が受信した識別情報取得コマンドを実行するために、光学センサ１００によってセンサ制御プロセス１６００のステップ１６０４において実行することができる識別情報取得コマンド実行プロセス２０００を示す。識別情報取得コマンド実行プロセス２０００は、格納されている識別情報を引き出すステップ２００２から開始することができる。実施形態では、識別情報が不揮発性記憶媒体６６０に格納される。測定コントローラ５３２からの要求に応答して、不揮発性記憶媒体６６０は識別情報をデータおよび制御バス６５４に出力することができる。実施形態では、データおよび制御バス６５４は、引き出された識別情報を測定コントローラ５３２に転送することができる。しかしながら、代替実施形態では、データおよび制御バス６５４は、引き出された識別情報を最初に測定コントローラ５３２に転送することなく、引き出された識別情報をコマンド・デコーダ／データ・エンコーダ６５２に転送してもよい。

[00147] 格納されていた識別情報が引き出された後、識別情報取得コマンド実行プロセス２０００はステップ２００４に進むことができ、ここでセンサ１００は引き出された識別情報を送信することができる。一実施形態では、測定コントローラ５３２は、引き出された識別情報をデータおよび制御バス６５４に出力することができる。データおよび制御バス６５４は、識別情報をコマンド・デコーダ／データ・エンコーダ６５２に転送することができ、コマンド・デコーダ／データ・エンコーダ６５２は、識別情報をエンコードすることができる。データ・シリアライザ６５６は、エンコードされた識別情報をシリアル化することができる。エンコーダ６５８は、シリアル化された識別情報をエンコードすることができる。クランプ／変調器６４６は、誘導性エレメント１１４（例えば、コイル２２０）を通る電流を、引き出されエンコードされた識別情報の関数として変調することができる。このように、エンコードされた識別情報は、ワイヤレスで誘導性エレメント１１４によって、変調電磁波として送信することができる。実施形態では、エンコードされた識別情報がセンサ１００によってワイヤレスで送信されると、センサ・リーダ１５００によって受信することができる。

[00148] センサ１００は、当該センサが受信する他のコマンドを実行することができてもよい。例えば、センサ１００は、設定パラメータ更新実行プロセスを実行することもできる。このプロセスは、設定パラメータを更新するコマンドを実行するために光学センサ１００によってセンサ制御プロセス１６００のステップ１６０４において実行することができる。実施形態では、設定パラメータ更新実行プロセスが、不揮発性記憶媒体６６０に格納された１つ以上の設定パラメータ（即ち、初期化情報）を置き換えるのでもよい。一実施形態では、設定パラメータを更新するコマンドを受信すると、測定コントローラ５３２は、コマンドと共に受信した１つ以上の設定パラメータを、データおよび制御バス６５４に出力することができる。データおよび制御バス６５４は、この設定パラメータ（１つまたは複数）を不揮発性記憶媒体６６０に転送することができる。不揮発性記憶媒体６６０は、受信された設定パラメータ（１つまたは複数）を格納することができる。非限定的な一実施形態では、受信された設定パラメータ（１つまたは複数）は、不揮発性記憶媒体６６０に以前に格納されていた１つ以上の設定パラメータと置き換わることもできる。

[00149] 以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら余すところなく説明した。これらの好ましい実施形態に基づいて本発明について説明したが、本発明の主旨および範囲内で、ある種の変更、変形、および代替構成も、説明した実施形態に対して行うことができることは当業者には明白であろう。

Claims (37)

1. 生体動物内部の媒体における検体の測定のための光学センサであって、
   前記検体の濃度に応答する光学特性を有する指示分子であって、前記生体動物内部の媒体における検体と相互作用するように構成される、指示分子と、
   半導体基板と、
   前記半導体基板上に実装されたまたは前記半導体基板内に製作された第１光検出器であって、当該第１光検出器によって受光される光量を示す第１アナログ光測定信号を出力するように構成され、前記第１光検出器によって受光される光は、前記指示分子によって放出された光を含む、第１光検出器と、
   前記半導体基板上に実装されたまたは前記半導体基板内に製作された第２光検出器であって、当該第２光検出器によって受光される光量を示す第２アナログ光測定信号を出力するように構成され、前記第１および第２光検出器が、当該第１および第２光検出器の間を通る中央線に対して対称的に配置される、第２光検出器と、
   前記第１および第２光検出器の間を通る中央線上に位置合わせされた放出点から励起光を前記指示分子に向けて放出するように構成された光源と、
   前記半導体基板上に実装されまたは前記半導体基板内に製作され、前記光学センサの温度を示すアナログ温度測定信号を出力するように構成された温度変換器と、
   前記半導体基板内に製作され、前記第１および第２アナログ光測定信号間の差を示すアナログ光差測定信号を出力するように構成された比較器と、
   前記半導体基板内に製作され、（ｉ）前記アナログ温度測定信号をディジタル温度測定信号に、（ｉｉ）前記第１アナログ光測定信号を第１ディジタル光測定信号に、（ｉｉｉ）前記第２アナログ光測定信号を第２ディジタル光測定信号に、および（ｉｖ）前記アナログ光差測定信号をディジタル光差測定信号に変換するように構成された、アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）と、
   誘導性エレメントと、
   前記半導体基板内に製作され、前記誘導性エレメントを介して測定情報をワイヤレスで送信し、前記誘導性エレメントを介して測定コマンドおよび電力をワイヤレスで受信するように構成された入力／出力回路と、
   前記半導体基板内に製作された測定コントローラであって、
   （ｉ）前記測定コマンドにしたがって、前記光源を制御し、
   （ｉｉ）（ａ）前記ディジタル温度測定信号、（ｂ）前記第１ディジタル光測定信号、（ｃ）前記第２ディジタル光測定信号、および（ｄ）前記ディジタル光差測定信号にしたがって、前記測定情報を生成し、
   （ｉｉｉ）前記測定情報をワイヤレスで送信するように、前記入力／出力回路を制御するように構成される、測定コントローラと、
   を含み、前記測定情報は、前記生体動物内部の媒体における検体の濃度を示す、光学センサ。
2. 請求項１記載の光学センサにおいて、前記光学センサが化学センサまたは生化学センサである、光学センサ。
3. 請求項１記載の光学センサにおいて、前記第１および第２光検出器が、前記半導体基板内に製作される、光学センサ。
4. 請求項３記載の光学センサにおいて、前記第１および第２光検出器が、相補金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）プロセスを使用して前記半導体基板内にモノリシックに形成されたフォトダイオードである、光学センサ。
5. 請求項１記載の光学センサであって、更に、前記半導体基板上にある光源実装パッドを含み、前記光源が前記光源実装パッド上に実装されると、前記第１および第２光検出器の間を通る前記中央線上に放出点が位置合わせされるように構成され、
   前記光源が前記光源実装パッド上に実装される、光学センサ。
6. 請求項１記載の光学センサであって、更に、前記第１および第２光検出器を電気的に分離する絶縁トラフを含む、光学センサ。
7. 請求項１記載の光学センサであって、更に、前記半導体基板内に製作された不揮発性記憶媒体を含む、光学センサ。
8. 請求項７記載の光学センサにおいて、前記不揮発性記憶媒体が、その内部に測定較正情報を格納しており、前記測定コントローラが、前記測定コマンドおよび前記測定較正情報にしたがって、前記光源を制御するように構成される、光学センサ。
9. 請求項７記載の光学センサにおいて、前記不揮発性記憶媒体が、その内部に識別情報を格納しており、前記入力／出力回路が、前記誘導性エレメントを介して前記識別情報をワイヤレスで送信するように構成され、前記測定コントローラが、前記識別情報をワイヤレスで送信するように前記入力／出力回路を制御するように構成される、光学センサ。
10. 請求項１記載の光学センサにおいて、前記温度変換器が、前記半導体基板内に製作されたバンド・ギャップに基づく温度変換器である、光学センサ。
11. 請求項１記載の光学センサにおいて、前記比較器がトランスインピーダンス増幅器である、光学センサ。
12. 請求項１記載の光学センサにおいて、前記入力／出力回路が、前記半導体基板内に製作された整流器を含む、光学センサ。
13. 請求項１２記載の光学センサにおいて、前記整流器がショットキ・ダイオードである、光学センサ。
14. 請求項１記載の光学センサにおいて、前記測定情報がディジタル測定情報である、光学センサ。
15. 請求項１記載の光学センサにおいて、前記指示分子が、信号チャネル指示分子であり、前記光学センサが、更に、前記生体動物内部の前記媒体における検体と相互作用しないように構成された基準チャネル指示分子を含み、
    前記光源が、オンに切り替えられたとき、励起光を前記信号チャネル指示分子および基準チャネル指示分子に向けて放出するように構成され、前記第１光検出器が、前記信号チャネル指示分子によって放出される励起光を受光するように構成され、前記第２光検出器が前記基準チャネル指示分子によって放出される励起光を受光するように構成される、光学センサ。
16. 請求項１記載の光学センサにおいて、前記生体動物が生体人間である、光学センサ。
17. 請求項１記載の光学センサにおいて、前記媒体が間質液である、光学センサ。
18. 請求項１７記載の光学センサにおいて、前記検体がグルコースである、光学センサ。
19. 請求項１７記載の光学センサにおいて、前記検体が酸素である、光学センサ。
20. 請求項１記載の光学センサにおいて、前記媒体が血液である、光学センサ。
21. 請求項１記載の光学センサにおいて、前記指示分子が蛍光指示分子である、光学センサ。
22. 請求項１記載の光学センサにおいて、前記光学センサが、前記生体動物内部に当該センサを埋め込むことを可能にする大きさおよび形状を有し、前記測定情報が、前記生体動物内部の前記媒体における検体の濃度を示す、光学センサ。
23. 請求項１記載の光学センサにおいて、前記誘導性エレメントがコイルである、光学センサ。
24. 請求項１記載の光学センサにおいて、前記誘導性エレメントが、更に、フェライト・コアを含み、前記コイルが前記フェライト・コア上に形成される、光学センサ。
25. 生体動物内部の媒体における検体を測定するために光学センサを制御する方法であって、
    （ａ）前記光学センサの誘導性エレメントおよび入力／出力回路を用いて、測定コマンドおよび電力をワイヤレスで受信するステップであって、前記入力／出力回路が、前記光学センサの半導体基板内に製作される、ステップと、
    （ｂ）前記測定コマンドの受信に続いて、前記光学センサの光源を１回以上オンおよびオフに切り替えるステップであって、前記光源が、オンに切り替えられると、前記検体の濃度に応答する光学特性を有する指示分子に励起光を照射するように構成され、前記指示分子が、前記生体動物内部の前記媒体内の検体と相互作用するように構成される、ステップと、
    （ｃ）前記光源がオンに切り替えられている間に、
    （ｉ）前記半導体基板上に実装されたまたは前記半導体基板内に製作された温度変換器を用いて、前記光学センサの温度を示す第１アナログ温度測定信号を生成するステップと、
    （ｉｉ）前記半導体基板上に実装されたまたは前記半導体基板内に製作された第１光検出器を用いて、前記第１光検出器によって受光された光量を示す第１アナログ光測定信号を生成するステップであって、前記第１光検出器によって受光される光は、前記指示分子によって放出された光を含む、ステップと、
    （ｉｉｉ）前記半導体基板上に実装されたまたは前記半導体基板内に製作された第２光検出器を用いて、前記第２光検出器によって受光された光量を示す第２アナログ光測定信号を生成するステップと、
    （ｉｖ）前記半導体基板内に製作された比較器を用いて、前記第１および第２アナログ光測定信号間の差を示すアナログ光差測定信号を生成するステップと、
    （ｄ）前記光源がオフに切り替えられている間に、
    （ｉ）前記温度変換器を用いて、前記光学センサの温度を示す第２アナログ温度測定信号を生成するステップと、
    （ｉｉ）前記第１光検出器を用いて、前記第１光検出器によって受光された光量を示す第１アナログ周囲光測定信号を生成するステップと、
    （ｉｉｉ）前記第２光検出器を用いて、前記第２光検出器によって受光された光量を示す第２アナログ周囲光測定信号を生成するステップと、
    （ｅ）前記光源がオンまたはオフに切り替えられている間に、
    （ｉ）前記半導体基板内に製作されたアナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）を用いて、前記第１アナログ温度測定信号を第１ディジタル温度測定信号に変換するステップと、
    （ｉｉ）前記ＡＤＣを用いて、前記第１アナログ光測定信号を第１ディジタル光測定信号に変換するステップと、
    （ｉｉｉ）前記ＡＤＣを用いて、前記第２アナログ光測定信号を第２ディジタル光測定信号に変換するステップと、
    （ｉｖ）前記ＡＤＣを用いて、前記アナログ光差測定信号をディジタル光差測定信号に変換するステップと、
    （ｖ）前記ＡＤＣを用いて、前記第２アナログ温度測定信号を第２ディジタル温度測定信号に変換するステップと、
    （ｖｉ）前記ＡＤＣを用いて、前記第１周囲アナログ光測定信号を第１ディジタル周囲光測定信号に変換するステップと、
    （ｖｉｉ）前記ＡＤＣを用いて、前記第２アナログ周囲光測定信号を第２ディジタル周囲光測定信号に変換するステップと、
    （ｆ）前記半導体基板内に製作された測定コントローラを用いて、（ｉ）前記第１ディジタル温度測定信号、（ｉｉ）前記第１ディジタル光測定信号、（ｉｉｉ）前記第２ディジタル温度測定信号、（ｉｖ）前記ディジタル光差測定信号、（ｖ）前記第２ディジタル温度測定信号、（ｖｉ）前記第１ディジタル周囲光測定信号、および（ｖｉｉ）前記第２ディジタル周囲光測定信号にしたがって、測定情報を生成するステップと、
    （ｇ）前記入力／出力回路および誘導性エレメントを用いて、前記測定情報を送信するステップと、
    を含み、前記測定情報が、前記生体動物内部の前記媒体内における検体の濃度を示す、方法。
26. 請求項２５記載の方法において、前記光学センサが化学センサまたは生化学センサである、方法。
27. 請求項２５記載の方法であって、更に、
    前記半導体基板内に製作された不揮発性記憶媒体内に格納された較正情報を読み出すステップと、
    前記較正情報にしたがって前記光源を制御するステップと、
    を含む、方法。
28. 請求項２５記載の方法であって、更に、前記入力／出力回路および誘導性エレメントを用いて、前記半導体基板内に製作された不揮発性記憶媒体に格納された識別情報を送信するステップを含む、方法。
29. 請求項２５記載の方法であって、更に、
    前記光源がオンに切り替えられている間、アナログ光源バイアス測定信号を生成するステップと、
    前記光源がオンに切り替えられているまたはオフに切り替えられている間、前記ＡＤＣを用いて前記アナログ光源バイアス測定信号をディジタル光源バイアス測定信号に変換するステップと、
    を含み、前記測定情報が、前記ディジタル光源バイアス測定信号にしたがって生成される、方法。
30. 請求項２５記載の方法であって、更に、場強度測定回路を用いて、前記ワイヤレスに受信された電力が、ステップ（ｂ）から（ｇ）までを実行するのに十分か否か判断するステップを含む、方法。
31. 請求項２５記載の方法において、前記指示分子が信号チャネル指示分子であり、前記方法が、更に、
    前記光源がオンに切り替えられているときに、前記光学センサの前記信号チャネル指示分子および基準チャネル指示分子に前記光源によって放出される励起光を照射するステップであって、前記基準チャネル指示分子が、前記生体動物内部の前記媒体における検体と相互作用しないように構成される、ステップと、
    前記第１光検出器によって、前記信号チャネル指示分子によって放出される光を受光するステップと、
    前記第２光検出器によって、前記基準チャネル指示分子によって放出される光を受光するステップと、
    を含む、方法。
32. 請求項２５記載の方法において、前記生体動物が生体人間である、方法。
33. 請求項２５記載の方法において、前記媒体が間質液である、方法。
34. 請求項３３記載の方法において、前記検体がグルコースである、方法。
35. 請求項３３記載の方法において、前記検体が酸素である、方法。
36. 請求項２５記載の方法において、前記媒体が血液である、方法。
37. 請求項２５記載の方法において、前記指示分子が蛍光指示分子である、方法。

Images