JPH11508792A - 血液成分レベル測定制御用埋込可能センサ及びシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は、血液成分レベルを測定、制御、監視及び報告できる埋込可能センサ及びシステムである。哺乳類の血管組織(20，24)で少なくとも１つの血液成分レベルを生体内で感知するためのこの埋込可能センサ(14)は、紫外線から可視光線までの少なくとも１つの輻射線源、光線が組織と相互作用する場合、光線を組織に向けるために配置されたもの、及び少なくとも１つの検出器を具備する。この発明はグルコース又は酸素のような血液成分レベルを測定制御するための装置も包含し、且つ埋込赤外線源及び感知した赤外線を表す出力信号を発生するためのセンサモジュールを具備する。このシステムは、出力信号のスペクトル分析を実行する、出力信号に応答するプロセッサモジュールを具備し、制御信号を発生する。このシステムは、制御信号に応答して医薬品の処方量を分与し又は器官機能を制御するための他の装置(16)を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】 血液成分レベル測定制御用埋込可能センサ及びシステム 発明の分野 この発明は、血液グルコース(blood glucose)、酸素、抗生物質(antibiotics) 、酵素(enzymes)、ホルモン、腫瘍マーカ(tumor markers)、脂肪酸及びアミノ酸 レベルを含むがそれらに限られない、血液のような体液中の成分レベルを感知す る医療装置に関する。この発明は、感知レベルに応答して血液成分レベルを制御 、監視及び報告し、且つ血液成分の連続監視制御を実行し、積極的治療とそのよ うな治療に随伴する臨床的利益を可能にするシステムにも関する。 発明の背景 体内の代謝過程(Metabolic processes)は、体内で作られ且つ放出される化学 物質の正確な管理により進行する。これらの化学物質は、体内で持続するか又は 存在する生体器官(vital organs)、組織及び過程の、機能及び状態を制御してい る。多くの場合、これらの化学物質は、哺乳類の場合のように血液を含む体液で 発見できる。血液中のこれらの化学物質は、一般的に血液成分と称される。 血液成分 グルコース グルコースのような血液成分は人体のための重要な栄養源及びインジケータで ある。適度なないしは激しい運動時間中、筋肉はエネルギーを放出するために大 量のグルコースを利用する。加えて、食事後数時間内は大量のグルコースが筋肉 細胞によって吸収される。このブトウ糖は筋肉グリコーゲンの形で貯蔵され、筋 肉の短時間の極端な使用をし一度に数分エネルギーをスパートするため後に筋肉 により使用できる。その上、グルコースは脳及び脊髄(spiral cord)機能のため に必要な栄養源である。グルコースは、脳、網膜(retia)及び性線胚上皮(germin al epithelium of the gonads)により通常利用できこれらの器官が必要とするエ ネルギーを十分な量で供給する唯一の栄養源である。脳組織は、血液グルコース の着実な供給を絶対に必要とする。血液グルコースレベルが50mg/dl 未満に低下すると通常、記憶喪失(memory loss)、激昂(agitation)、錯乱(confu sion)、被刺激反応(irritability)、発汗(sweating)、頻拍(tachycardia)及び高 血圧(hypertension)が起こる。脳障害(Brain failure)は、血液グルコースレベ ルが30mg/dl未満に低下する時起こり、そしてそれは昏睡状態(coma)、換気低下( hypoventilation)、血管の不安定状態(vascular instability)と関係する。死亡 さえ起こることがある。従って、この必要な栄養源を得るために十分な高さのレ ベルに血液グルコース濃度を維持することは重要である。 しかし同時に、血液グルコース濃度があまり高く上昇しないと言うことも大切 である。グルコースは細胞外体液(extracellar fluid)で大きい浸透圧(osmotic pressure)を作用させる。グルコース濃度が過大なレベルに上昇する場合、これ により水が細胞から引き出され、重大な細胞脱水状態(cellular dehydration)が 起こる。200mg/dlを超える血糖値はしばしば、腎臓による浸透利尿(osmotic diu resis)を発生する、腎閾値を超え、身体から体液及び電解質を激減させる。 血液グルコースの着実な供給は膵臓及び肝臓により厳密に制御されている。食 事後、胃内消化(gastric digestion)及び腸吸収(intestinal absortion)が門静 脈血液(portalvenous blood)により、炭水化物、遊離脂肪酸及びアミノ酸の量が 増加する。食事後吸収されたグルコースの60％がグリコーゲンの形で肝臓に直ぐ 貯蔵される。 食事の間に、グルコース濃度が低下し始める時、肝臓のグリコー ゲンが脱燐化(dephosphorolated)され、大量のグルコースが肝臓から血流に拡散 される。大きい器官である肝臓は、その重量の60％をグリコーゲンとして貯蔵で きる。対照的に、筋肉組織はグリコーゲンとしてその重量の２％しか貯蔵できず 、それ自体のエネルギーの蓄えとして筋肉が使用するのにかろうじて足りるだけ である。 通常、血液グルコース濃度は、膵臓によって分泌される２つのホルモン、イン シュリン及びグルカゴンにより調節される。血液グルコースレベルの増加及び程 度が小さいが、遊離脂肪酸及びアミノ酸の血液レベルの増加に直ぐに応答して、 インシュリンは膵臓から双峰方式で放出される。インシュリンは、エネルギーに 利用されるため、グリコーゲン又はトリグリセリドとして貯蔵され又は蛋白質の ような複雑な化合物に合成されるため、細胞への栄養源の移動を促進する。 ある人は真性糖尿病(diabetes mellitus)を発病し、血液グルコースを適切に 調整するのに十分な量でインシュリンを分泌しない。インシュリンの不足は、細 胞へのグルコース、脂肪酸及びアミノ酸のような栄養源の細胞膜移動を抑制し、 それによりその細胞に、エネルギー及び細胞増殖のために他の化合物の使用をさ せる。糖尿病は細胞によるそれらの栄養源の利用を低下し、その結果、血液グル コース濃度を顕著に増加し、脂肪組織(adipose tissue)からのトリグリセリドの 移動を増加し、血液脂肪酸及びコレステロール濃度を顕著に増加し、且つ細胞レ ベルで蛋白質を顕著に減少する。糖尿病から起こる重度の末端器官合併症(end-o rgan complications)の多くは、異常なアミノ酸吸収及び蛋白質消耗に派生して 起こる細胞消耗による。異常な脂肪酸代謝は低密度リポプロテイン（ＬＤＬ）、 コレステロール及び遊離脂肪酸の血液濃度レベルを上昇し、その全てがアテロー ム性動脈硬化症(atherosclerosis)及び閉塞性血管疾患(obstructive vaculardis ease)につながる。糖尿病患者はケトン症(ketosis)を起こす傾向もあり、脱水症 状、酸性症(acidosis)及びストレス下の電解質平衡異常を発生する。疾患の幾つ かの形では、インシュリン注射が必要になることもあり、網膜症、失明及び肝臓 疾患のような他の慢性合併症が通常起こる。 膵臓は、インシュリンと全く反対の細胞機能を有するホルモンであるグルカゴ ンも分泌する。血液グルコース濃度が90mg/dl未満に低下する時、グルカゴンは 肝臓を刺激し、グリコーゲンから大量のグルコースを放出させる。インシュリン 抑制とグリコーゲン放出のこのシステムは、グルコース濃度が危険な低レベルに 低下することを防止する。 要するに、グルコースは絶食中80〜90mg/dlの狭い範囲内で調節され、高炭水 化物の食事後140mg/dlに増加する。肝臓は貯蔵及び緩衝機能を果たすので、食事 中及び長期の断食中グルコースが脳に利用できる。 タイプＩ糖尿病は膵臓のベータ細胞によるインシュリン合成の絶対的不足を示 し、且つ栄養及びインシュリン治療を積極的に行わなければ、最も重症の臨床過 程を起こす。インシュリン治療後高頻度で起こる症候性低血糖症に伴って、血液 グルコースの広い変動が通常起こる。末端器官の機能不全は、通常急速なアテロ ーム性動脈硬化症、細胞蛋白消耗及び小さい血管疾患による。 タイプII糖尿病は、食物の摂取後ゆっくりと膵臓からインシュリンを放出する 。血液インシュリンレベルは、過血糖症(hyperglycemia)を防止するほど十分に 上昇しない。しかし、この疾患の幾つかの形では、インシュリンレベルが上昇す ることもある。それに加えて、タイプII糖尿病患者の末梢組織は少数の膜組織受 容体を有し、これらの受容体の調節機能を低下することもある。ケトン症(Ketoa cidosis)は普通起こらない。しかし、過血糖症及び過大滲圧状態が起こり、昏睡 状態及び死亡につながることもある。インシュリン治療は通常のグリセミアレベ ルを維持するのが必要なこともあり、必要でないこともある。他の治療法は、大 量のインシュリンを放出するため膵臓を刺激する、減量、減食及び低血糖症用薬 剤の経口投与を含む。 長期の厳密なグルコース制御が末端器官合併症の発生を大きく減少できること は疑いない。Ｑ．Ｉ．Ｄ．インシュリン注射による糖尿病患者の血液グルコース 濃度の制御は、もちろん、長年行われている。しかし、このタイプの処理は多く の重大な欠陥を有している。すなわち、グルコース分析用の血液を得るために、 毎日、１回以上指を針で刺さなければならない。多くの患者は、指を刺す時、不 安と不快感を持つ。血液サンプルが得られた後、サンプルは、グルコース濃度に 対応する色変化を発生する試薬及び酵素を被覆した表面に露出させなければなら ない。分析を実施する患者や医療実践者は色変化を正確に解釈し、グルコースレ ベルに基づいたインシュリン用量を注射しなければならない。患者によっては、 血液中のグルコース濃度を測定するために手持ち式グルコメータを使用している 。多くの糖尿病患者が、注射に直面した時不安と不快感を体験し、注射に抵抗す る。患者によっては、必要な注射を行う者がいず、自分で注射するのも困難なこ とがある。用量も問題が多い。色変化を誤って解釈することもあり、患者が注射 をしなかったり、予定が狂うこともめずらしくない。加えて、患者はグルコメー タを使用することにさえ困難を覚える。現在、通常使い捨てを使用する傾向のあ る注射器(syringe)は、危険な医療廃棄物の問題を大きくしている。 上記の問題の幾らかは過去に部分的に処理されているが、これらの問題を処理 した過去の試みは完全に満足できるものではなかった。血液グルコースを測定す るための非侵襲的光学技術が開発されたが、これらの技術は、必要な場合インシ ュリン注射を行うことに系合する問題を解決していない。血液グルコースを測定 するための非侵襲的光学技術は、センサと組織間の境界が操作と接触圧によって 常に変化するので、エラーを起こしやすい。皮膚及び四肢の血液も拍出量、体温 及び活動レベルで相当変化する。これらの非侵襲光学技術は、血液グルコースレ ベルに関する情報を導出するため、典型的には赤外線（ＩＲ）源、及び吸収、反 射又は幾つかの他のパラメータを測定する検出器を使用する。ＩＲ源及び検出器 からの有効な光路距離は、皮下体脂肪(subcutaneous body fat)と日々のセンサ を配置する位置の変動で変化する。加えて、非侵襲ＩＲ源は非連続方法で血液グ ルコースを測定し、それにより糖尿病治療装置としてでなく、グルコース測定装 置しての機能に制限される。 インシュリン及び他の化学物物質を施すための埋込ポンプは既知である。 埋 込センサ及びインシュリンポンプシステムを使用して、必要に応じて、血液グル コースを自動的に測定し、インシュリンを施す方法が提案されている。後者のシ ステムは、患者の体内への試薬の導入を必要とする血液サンプルの化学分析を実 行するためにセンサを合体していることが知られている。典型的には、試薬は定 期的に補充する必要があり、皮膚表面下に達して、新しい試薬を時々注入しなけ ればならない。どのようなセンサを使用しても、インシュリンは、皮膚に細針を 通して、ポンプリザーバに約６週間毎になお注入しなければならない。その上、 市販の埋込ポンプは化学療法と痙性歩行困難(spastic leg disorders)の治療の ためのバクロフェン（Baclofen）との融合のためにのみＦＤＡの認可を得ている 。インシュリンの注入のため埋込れたポンプは人体での試験に成功しているが、 クローズドループ制御用のセンサなしで埋め込んでも、臨床的利点がない。 酸素 細胞は、基礎代謝のために酸素及び栄養源の連続供給を必要とする。酸素は肺 により効率的に吸収され、且つ組織への適切な運搬のために血液中のヘモグロビ ンと結合されなければならない。酸素供給量は、心臓のポンプ作用（毎分当たり の血液流量）及びヘモグロビンに結合し且つ血漿（plasma）内に溶解した酸素量 で決まる。 組織に達すれば直ぐに、酸素はヘモグロビン分子から放出され、間質体液によ り各細胞に拡散する。すべての哺乳類細胞の働き手（ワークホース）はミトコン ドリアである。ミトコンドリアの内の表面に拘束された一連の酵素が、クレーブ スサイクルと言われるグルコースの代謝中に発生した電子を移動させる。酸素は 最終電子受容体として働き、 ＡＴＰ、 ＮＡＤＨ熱、及び廃棄物とし て二酸化炭素を発生する。ＡＴＰ及びＮＡＤＨのような高エネルギーリン酸化合 物が発生し、大部分の細胞代謝過程のためのエネルギーを供給する。エネルギー のためＡＴＰを必要とする過程の例は：イオン勾配(ionic gradients)、能動膜 運搬(active membrane transport)、細胞内合成(intracellular sysnthesis)及 び細胞再生(cell reproduction)を含む。脳及び心臓の筋肉のような高代謝組織 は、酸素その他の栄養源の不適切な供給に殆ど耐えられない。低血流状態を発生 する状態は心臓ポンプ機能の障害、出血(hemorrhage)、脱水及び敗血症(sepis) を含む。組織は、供給された栄養源の大部分を引出し、この低血流状態を補償し ようとする。 酸素供給量がＡＴＰを発生するための好気性状態での必要量を供給するのに不 十分な時、代わりになる代謝通路（metabolic pathways）が支配的になり、乳酸 が蓄積される。嫌気性代謝は高エネルギー化合物の供給を不十分にし、細胞機能 は直ぐに劣化する。イオン勾配は失われ、修復機構が機能するのを止める。持続 的な低流量状態は、腎臓、脳及び肝臓を含む種々の末梢器官の虚血性損傷(ische mic damage)につながる。低酸素血症(Hypoxemia)及び代謝酸性症（metabolic ac idosis）は器官不全(organ failure)を起こし、哺乳類を死亡させる。 大型の多細胞生体は酸素と栄養源の供給用配分組織を必要とする。心臓、血管 及びヘモグロビン分子は酸素及び他の栄養源を末梢組織まで効率的に運ばれるの で、全ての細胞が栄養源毛細管の拡散距離内に入る。典型的には、心臓は毎分5. 0リットルを超える拍動性血液流量（拍出量）を与える。運動、感染又は術後の ような代謝活動の増加期間中に、心臓血管系は、酸素必要量の増加にみあうよう に、心臓出力を数倍増加することを要求される。多くの疾患状態は心臓血管系を 危うくし、酸素及び栄養源の不適切な供給量しか組織に達しない。高血圧、虚血 心臓疾患、弁疾患又はアルコールによる慢性心臓障害は米国における死亡の最も あり ふれた原因である。 障害のある心臓は組織の代謝の必要を満足する十分な量の血液を送ることがで きないので、疲労、息切れ(shortness of breath)及び不十分な運動許容力(exer cise tolerance)が普通である。加えて、不整脈(cardiac arrhythmia)がさらに 順方向血流を危うくする。医師はこれらの問題の幾つかを解決するため、投薬(m edications)と酸素補給で介入し、酸素処理及び生体器官への血流を改善できる だけである。 血液成分検出用装置及び埋込センサ 血液グルコース検出用装置は半透性膜及び酵素被覆表面を使用した埋込センサ を有し、また血液グルコースの連続測定用に酸素電極が研究されてきた。このセ ンサは重大なドリフトを有し、且つホスト反応並びに膜及び酵素面の汚染により 直ぐ故障した。皮下組織内に埋込まれ且つ酵素被覆表面及び外部プロセッサへの 電気出力端子を有する針タイプ電流測定グルコースセンサは既知だが、埋込みで 感度低下とセンサドリフトが起こる。細ワイヤの形のこのタイプのセンサは中空 針により皮下組織に挿入され、酵素減少及び膜汚染のため３〜４日毎に交換しな ければならない。加えて、皮下組織内のグルコース濃度は血液グルコースより20 分の遅れがあり、且つ血液値の70〜80％で変動する。 パルス酸素計のような血液酸素検出用装置は周知である。酸素計は、ヘモグロ ビンにより吸収された光量を２種類の周波数で測定し、血液酸素を測定する。酸 化ヘモグロビンは２つの特定の周波数で還元ヘモグロビンと違った量で光を吸収 することが観察されている。例えば、660ナノメータで、還元ヘモグロビンは酸 化ヘモグロビンの10倍の光量を吸収することが知られ、他方酸化ヘモベロビンは 940ナノメータの赤外線波長でさらに多量の光量を吸収する。加えて、吸収され た光は、心臓からの動脈血液量を拍動させることによって生じる拍動正弦形成分 を有する。 典型的なパルス酸素計は、センサによる検出のために放出された光を体組織に 通すために、非侵襲的方法で配置された２個の発光ダイオード（ＬＥＤ）及び検 出センサを有する。光は、体組織を通るので、上記の通りに部分的に吸収され、 それから人体中の血液酸素を推計するために検出される。 パルス酸素計は、組織を非侵襲的に徹照(transilluminating)し、生体内の血 液酸素飽和度(blood oxygen sauration)の連続測定のために開発された。しかし 、これらの装置は幾つかの欠点を有する。パルス酸素計は、身体外部に取り付け られ且つ非侵襲的なので、人の組織、典型的には耳や指内の血液を通って伝達さ れる赤及び赤外線光だけを測定できる。その結果、幾つかの不正確さが、皮膚、 軟組織(soft tissue)、骨、静脈血液(venous blood)及び動脈血液(arterial blo od)のような介在組織を通る光の吸収及び分散による酸化ヘモグロビンの測定に 入り込む。加えて、パルス・酸素計のセンサは周囲の光、低灌流(low perfusion )及び身体運動からの干渉を受けやすい。パルス・酸素計は先行技術で既知であ り、且つ参照により本件に合体した、ケビンK.トレンパー及びスチーブンJ.バー カー著「パルス・酸素計」、Anesthesiology，Vol 70、p.70〜108、1989年掲載 で詳細に説明されている。 従って、血液サンプルの採取、試薬注入を必要にせず且つグルコース濃度、酸 素、脂肪酸濃度及びアミノ酸濃度のような血液成分のレベルを連続して監視して 、血液成分のレベルを制御する必要がある。この発明は、完全に埋込んで且つ生 体で使用でき、連続して長期間使用でき、さらに信頼でき且つ安全なセンサを提 供することにより、この必要性を充足する。 この発明は、例えばグルコース及び酸素並びに腫瘍マーカ、抗生物質、酵素、 ホルモン、脂肪酸及びアミノ酸レベルを含むが、それらに限定されるものではな い血液成分の、正確で、連続した監視及び制御を達成できる能力を提供し、それ により、臨床及び治療上の打開策を提供している。 発明の概要 この発明は、血液成分レベルを測定、制御、監視及び報告できる埋込センサ及 びシステムである。この発明は、哺乳類血管組織における少なくとも１種類の血 液成分レベルを生体内で感知するための埋込可能装置を含む。内部装置は通信シ ステム及び較正システムを具備する。 発明の一つの側面では、埋込可能装置は、組織に輻射線を向けるために配置さ れた、赤外線から可視光線までの少なくとも１つの輻射線源を具備する。輻射線 は組織との相互作用によって影響され、多数の検出器によって検出される。各検 出器は、上記組織により影響される輻射線を受け取るために、それぞれの組織に 配置されている。各々の検出器は、輻射線の離散狭帯域を透過するフィルタを有 する。各々の検出器は、上記狭帯域内で検出された輻射線を表わす出力信号を供 給する。 発明の他の側面では、埋込可能装置は、組織に輻射線を向けるために配置され た、赤外線から可視光線までの少なくとも２つの輻射線源を具備する。輻射線は 組織との相互作用により影響され、少なくとも１つの検出器により検出される。 検出器は、上記組織により影響される輻射線を受け取るために、それぞれの組織 に配置されている。各々の輻射線源は離散狭帯域の選択数の輻射線を放出するよ うにされており、且つ各々の検出器は離散狭帯域で放出された輻射線を検出する ようにされている。各々の検出器は、上記離散狭帯域内の検出された輻射線を代 表する出力信号を発生する。 他の側面では、この発明は哺乳類における血液成分レベルの測定と制御との両 方を実施するための装置を含み、且つ動脈、静脈、血管膜又は血管組織を具備す るが、それらに限定されるものではない、血管組織を通る赤外線の方向を定める ための埋込赤外線源及びセンサモジュールを具備する。センサモジュールは、組 織を通った後の赤外線を感知し、且つ感知された赤外線を表わす出力信号を発生 する。赤外線源からの出力信号に応答するプロセッサモジュール及びセンサモジ ュールは出力信号のスペクトル分析を実行し、且つそこから血液成分レベルを表 わす制御信号を導出する。血液成分レベルを制御、監視及び報告するため、プロ セッサモジュール又はプロセッサモジュールと通信する他の装置が使用される。 発明の一つの側面では、制御信号に応答してインシュリンの用量を配分し、グ ルコースのレベルを制御するために、インシュリンポンプが使用される。発明の 他の側面では、制御信号に応答して血液中の酸化ヘモグロビンレベルを制御する ために、埋込心臓ペースメーカ及び体内型心臓細動除去器（defibrillator）(Ｉ ＣＤ)が使用される。発明のさらに他の側面では、制御信号に応答して心臓薬、 抗生物質又は化学療法薬を含みそれらに限られない医薬品のレベル及び投薬を制 御するために、埋込分与装置（implanted dispensing device）が使用される。 発明のなお他の側面では、制御信号に応答して腫瘍マーカレベルが監視及び報告 される。発明の全ての側面で、このシステムは、感知及び測定される全ての血液 成分を監視及び報告できる。 発明の他の側面では、心臓障害及び呼吸障害のような慢性疾患を有する患者の 頻繁な客観データを得るため、埋込酸素付加量、ヘモグロビン及び灌流センサが 提供される。医師が外来患者として問題を扱えるよう、早い時点で心臓血管代償 機能不全(cardiovascular decompensation)を探知する目的で、患者はヘモグロ ビン酸素飽和(hemoglobin oxygen saturation)の変化（パルス・酸素計）、ヘモ グロビン濃度（赤外線測定）及び組織灌流の変化(容積変化図(plethys-mograph) )について監視される。そのため、緊急処理室への訪問とＩＣＵへの入室が相当 減少するだろう。センサからのデータはメモリチップ内に記憶され、データが患 者個人のバックグラウンドに関して確定されているデータから著しく変化すれば 、医師は自動的に通知を受けるだろう。 典型的には、心臓血管患者は、顕在症状が現れ、緊急治療室への入室後ＩＣＵ における急性手当が必要になるまで、著しい心臓血管代償機能不全への注意を喚 起されない。この発明の埋込センサによると、医師は心臓血管代償機能不全を早 い時点で探知でき、必要に応じて是正治療を取れるだろう。 この発明によるメモリに記憶されたデータは、疾患過程の生来の病歴を患者や 臨床医に直接的又は遠隔的に提供できる。医師はデータの客観的な提示に基づき 治療を施し、且つ加えられた治療の効果についての情報を直ぐ取得できるだろう 。この発明は、センサにより測定される組織に対する のような酸素供給 の主要な決定因を提供する。 例えば、心筋梗塞(myocardial infarction)並びに心臓障害及び肺水腫(pulmon ary edema)開始の後、患者が安定してから、センサが局部麻酔下で埋め込まれる 。センサはデータを直ぐに提供、収集し、且つ酸素付加量、灌流、ヘモグロビン 濃度及び不整脈の変化に関して患者を遠隔監視する体外装置にデータを通信する 。いったん退院すれば、センサは酸素付加量、灌流、ヘモグロビン濃度の著しい 変化及び不整脈に関してデータを体外に供給する。患者の状態に応じて、 データはメモリに記憶されるか、必要に応じて解釈のため患者又は医療要員に直 接供給される。従って、この発明は、客観的な測定データに応じて投薬を容易に し、急性な事態に先立って心臓収縮、さらに組織血流を改善する。 発明の他の側面では、その埋込装置が、輻射線を組織に向けるために配置され た赤外線から可視スペクトルまでの範囲の、少なくとも２つの離散したスペクト ル帯域から成る少なくとも１つの輻射線源を具備する。輻射線は組織との相互作 用により影響され、且つ少なくとも１つの検出器により検出される。各々の輻射 線源における種々のスペクトル帯域は実質的に一直線上にあり、且つ実質的に同 一の組織と相互作用する。検出器は、輻射線源からのその組織により影響される 輻射線を受け取る組織に対応して配置されている。 別々のスペクトル帯域の区別は、固有の時間又は周波数変調を有する各々のス ペクトル帯域により行われる。各々の検出器は、前記輻射線源からの検出輻射線 を表す出力信号を与える。通信手段が、検出器からプロセッサに出力信号を中継 するため、備えられている。血液中の血液成分レベルを確定するため、プロセッ サが使用されている。 図面の簡単な説明 発明を説明する目的で、ここで好適な形状を図面に示す；しかし、この発明は 図示される正確な配置及び手段に限定されないことに留意されるべきである。 図１は、血管を通る血流を監視するためセンサ列が配置された、埋込インシュ リンポンプと結合している状態の、患者に埋め込めるこの発明の１つの実施例の 、埋込可能グルコースセンサを図示する。 図２は、埋込可能インシュリンポンプ並びに系合処理及び制御電子機器を具備 するプロセッサモジュールととにセンサを示した、図１のセンサの拡大図である 。 図３は、個々の光電セルの分布を示す、図２のセンサの線３−３の横断面部で ある。 図４は、図３のセンサの線４−４の縦断面図である。 図５は、体壁膜(parietal peritoneum)のような血管膜を通る血流を監視する ためにセンサアレイが配置されている、患者に埋め込めるであろうこの発明の別 の実施例の埋込可能グルコースセンサを示す。 図６は、図５のセンサの実施例の拡大図であり、そのセンサを、埋込可能イン シュリンポンプ及び関連するプロセシング及び制御用電子機器含むプロセッサモ ジュールと関係づけて示す。 図７は、図６のセンサの線７−７の断面図である。 図８は、個々の光電セルの分布を示す、図６のセンサの上面図である。 図９は、長方形のアレイに個々の光電セルを配置した、部分的に分解したこの 発明の第３の実施例を示す。 図10は、図９のセンサの線10-10の断面図である。 図11は、図９のアレイの個別光電セルの拡大平面図である。 図12は、この発明の第４の実施例の断面図である。 図13aは、体外受信、較正及び通信用モジュールと関連して示した、通信手段 を有する埋込可能血液成分センサモジュールの機能ブロックダイヤグラムを示す 。 図13bは、この発明の好適な実施例に従って監視された典型的酸素供給過程を 示す。 図13cは、この発明の好適な実施例の少なくとも１対の検出器及びセンサエレ メントを有する埋込可能酸素センサモジュールを示す。 図13dは、図13cに示す少なくとも２対の検出器及びセンサエレメントにより測 定される固有の率で血管膜を通る多くのパルス波のプレチスモグラフを示す。 図14は、この発明の好適な実施例の血液酸素制御装置の略図である。 図15aは、この発明の他の好適な実施例の血液酸素レベル制御装置の略図であ る。 図15bは、この発明の好適な実施例の血管組織の光容積脈波形及びＥＣＧ細動 （fibrillation）の略図である。 図16aは、この発明の好適な実施例の赤外線サンサの略図である。 図16bは、抗生物質のような医療血液成分を測定及び制御するために使用する 図16aの赤外線センサの略図である。 図17は、この発明の他の好適な実施例の赤外線サンサの略図である。 図18aは、この発明の埋込血液成分センサモジュールと系合して使用する体外 較正及び通信用モジュールの図である。 図18bは、この発明の埋込血液成分センサモジュールと系合して使用する体外 較正用手持ちユニットの図である。 図18cは、図18aの体外較正及び通信用モジュールと通信するこの発明の埋込装 置の動作を示す機能ブロックダイヤグラムである。 発明の記述 図面を参照すれば同様な数字が同様な要素を示し、図１は埋込血液成分監視制 御システム10を示す。 グルコース監視制御システム 図１は、患者12に外科手術で埋め込めるセンサ及びインシュリンポンプを具備 する血液グルコース監視制御システム10を示す。図１が全ての細部で解剖学的な 正確さを意図するものではないことは了解されるべきである；むしろ、それはど のようにシステム10が埋め込まれるかを一般的に示すことを意図している。さら に、便宜上この発明は血液グルコースの監視制御に関連して図示し且つ記述され ているが、この発明はこれに制限されるものでなく、例として挙げたのであり、 脂肪酸又はアミノ酸のような他の血液成分の監視制御も、制限なしに含むことが 理解されるべきである。この発明の幾つかの好適な実施例を下記に示す。 図２でよくわかるように、システム10は信号ケーブル18を介してプロセッサ／ ポンプモジュール16に接続されたセンサアッセンブリ14を具備する。下記に詳細 に記述されるセンサアッセンブリ14は、血管20をほぼ囲むように配置できる開口 部を有する。プロセッサ／ポンプモジュール16は、肝臓への直接移動用の門動脈 でもよい静脈24のような第２の血管へチューブ22を介してインシュリンを分与す る状態が図示されている。別の方法として、プロセッサ／ポンプモジュールは、 １方弁を含む非トロンボーゲンマルチルーメンカテーテルを介して、肝臓の門(h ilum)に近接した腹膜(peritoneal)スペースに直接インシュリンを分与する。イ ンシュリンは門動脈系に急速に吸収され、肝臓に運ばれる。プロセッサ／ポンプ モジュール16は患者の身体内に埋込まれ状態で図示されているが、プロ セッサ／ポンプモジュール16のポンプ部分はこの発明から逸脱せず、患者が着用 したり、その他の方法で携帯される外部装置であってもよい。外部ポンプを使用 する場合、インシュリンは、腹膜腔又は門動脈への最終的な運搬のため、患者の 皮下に埋込まれた注入ポートに経皮して送りうる。別の方法として、インシュリ ンは、患者の皮下組織内に長期的に残置した針をもつ外部装置によっても送れる 。その上、外部ポンプを使用する時、プロセッサ／ポンプモジュール16のプロセ ッサ部分は外部ポンプにコマンド信号を送信するためにデータ遠隔計測部分を必 要とする。インシュリンリザーバ及びポンプ、遠隔計測装置及び注入ポートは全 く周知のものであり、従ってここで詳細に記述する必要はない。 プロセッサ／ポンプモジュール16は在来のインシュリンリザーバ及びポンプを 含む。インシュリンリザーバ及びポンプに加えて、プロセッサ／ポンプモジュー ル16は、センサアッセンブリへの信号を発生し且つそこからの信号を処理するた め、及びインシュリンポンプ自体への制御信号を発生するため、電子マイクロプ ロセッサー及び関連する電子回路を含む。プロセッサ／ポンプモジュール16は、 電子回路、センサアッセンブリ14及びインシュリンポンプに給電する長寿命バッ テリーをさらに具備する。 血液成分センサ センサアッセンブリ14は図３及び４に詳細に図示されている。センサアッセン ブリ14は、横断面が一般にＣ形状である本体部分26を有する。従って、本体部分 26は本体部分26を貫通する縦方向チャンネル及びこの縦方向チャンネルとつなが っている縦方向ギャップ28を有する。本体部分26は、容易に加工され且つ長期の 埋込のためのバイオコンパチブルを有するチタニウム又はエポキシのような半剛 直性材料から製作するのが好ましい。センサアッセンブリ14のこの形状と半剛直 性材料とにより、アッセンブリ14を血管20近くに密に近く配置でき、且つ光線源 及び個別光学検出器を血管20に関して最適な位置に配置できる。従って、光線源 と光学検出器間の間隔は、最適な信号取得のため、できるだけ小さく且つ一定値 に近くできる。 図３及び４に図示するセンサ14の実施例では、赤外線から可視スペクトルまで の輻射線を使用してもよいが、この発明から逸脱せず、光線源及び光学検出器は 赤外線（ＩＲ）源及びＩＲ検出器を用いることができる。図では、個別のＩＲ源 及び個別のＩＲ検出器が３つのグループ又は列、30，32及び34に一緒にまとめら れている。各アレイは１つのＩＲ源(それぞれ、30a、32a及び34a)及び２つのＩ Ｒ検出器(それぞれ、30b，30c;32b，32c及び34b，34c)を具備する。個別のＩＲ 源30a，32a及び34aは、図示実施例では、血管20の一方の側に位置した小型赤外 線ダイオードでありうる。ＩＲ源30a，32a及び34aは、プロセッサ／ポンプモジ ュール16で発生し且つ導体のそれぞれ36a，38a及び40aを介してＩＲ源30a，32a 及び34aに伝達された信号により駆動される。同様に、個別の検出器30b，30c;32 b，32c;及び34b，34cからの出力信号は、導体のそれぞれ36b 36c;38b,38c;及び4 0b，40cを介してプロセッサ／ポンプモジュール16に伝達される。導体36，38及 び40は一緒に仕上げられ、センサアレイ14をプロセッサ／ポンプモジュール16と 結合する信号ケーブル18を形成する。ケーブル18は、延長部42を通って本体部分 から出るが、延長部42はケーブル18を支持するのに役立ち、且つケーブルが屈曲 又は鋭い曲げを受けることから導体36，38及び40が偶発破損する機会を最小にす る。望むならば、ケーブル18を、ケーブル18をさらに保護するため、ひずみ緩和 スリーブ44を通って延長部42から出てもよい。 各ＩＲ源30a，32a及び34aは、光学フィルタのそれぞれ46b,46c;48b,48c;及び5 0aと関連している。各フィルタは輻射線の種々の離散狭帯域を伝達する。同様な 方式で、各検出器30b,30c;32b,32c及び34b,34cは光学フィルタのそれぞれ46b,46 c;48b,48c;及び50b,50cと関連している。この方法では、各光学輻射線源と特定 の列30，32又は34でそれと関連せしめられている検出器は離散狭帯域のみで動作 する。 この実施例では、検出器30b，32b及び34bは、血管20を通って関連光線源から 伝達される光を検出するため、ＩＲ源30a，32a及び34aと直径上で反対の位置に 配置されている。従って、輻射線源と検出器間の角度は180°である。（発せら れてない光は、この発明の目的のためには、反射されていると想定されることが あるので、これらの検出器は反射光の決定にも使用できるだろう。伝達された光 量を確定し且つ光線源から放出された光量からこの量を控除して、反射され た光線を計算できる。）検出器30c，32c及び34cは関連光線源から180°未満の角 度で配置され、且つ血管20から反射又は分散されたＩＲ線を検出するために配置 されている。 この発明の実施例はＩＲ源及び系合検出器の３つの列を使用して記述されてい るが、正確な構成がこの発明に決定的と言うものではないことに注意する事が大 切である。この発明は、反射、分散及び伝達ＩＲ線を検出するために単一のＩＲ 源及び多数の検出器を使用して、実施してもよい。このような実施例では、ＩＲ 源はそれと関連した狭帯域フィルタを有せず、広帯域ＩＲを放出するだろう。し かし、各検出器はそれと関連した狭帯域フィルタを有し、それにより所定の波長 にのみ応答するだろう。 導体36の集合、38の集合及び40の集合は、電気導体又は光ファイバのどちらで もよい。すなわち、ＩＲ源及びＩＲ検出器は、センサアッセンブリ14自体の範囲 内、この場合導体が電気導体であり且つプロセッサ／ポンプモジュール16とセン サアッセンブリ14間で電気信号を運ぶものの範囲内、又はプロセッサ／ポンプモ ジュール16の範囲内、この場合導体が光ファイバであり且つプロセッサ／ポンプ モジュール16とセンサアッセンブリ14間に赤外線を運ぶものの範囲内に配置して よい。 ＩＲ源30a，32a及び34aにより発生したＩＲ線が血管20の壁を通って、従って 血管を流れる血液を通して、ＩＲ源を横切り且つこれに対して直角に配置された 検出器30b，30c;32b，32c;及び34b，34cに向けられることが理解されるだろう。 幾つかの検出器により検出されたＩＲ線は、もちろん、血管20とそこを流れる血 液との相互作用により影響される。その結果、数個の検出器からの出力信号を分 析して、血管20を流れる血液中のグルコース、脂肪酸及びアミノ酸のレベルにつ いての情報を導出できる。必須ではないが、好適には、選定センサ／検出器の対 が種々の測定技術に使用される。例えば、30a，30bの対が赤外線伝達量を測定す るために使用され、且つ30a，30cの対が赤外線分散を測定するために使用される だろう。すなわち、幾つかの検出器からの出力信号は、測定された血液の種々の 特性を得るために、種々の方法で処理できる。 先行技術の電気・化学グルコースセンサとは対照的に、センサ列14は血液と直 接接触させる必要があり、試薬を補充する必要がなく、そして無限に動作するこ とができる 他の血液成分センサ 他の実施例では、線源30a又は32a又は32a)は多数のＬＥＤ又は多数のレーザー ダイオードから構成して、各々の波長がほぼ同一の光路を有し且つ実質的に同一 の組織と相互作用するように、別々の波長の各々が同一の直線上に又は非常に密 接になるように配置してよい。検出器30b又はc、32b又はc及び34b又はcは線源の それぞれ30a，32a及び32cからの個別波長からの光を検出する。プロセッサは、 別の周波数又は別の時間の各々の波長パルスを有するので、種々の波長を区別で きる。プロセッサが別々の周波数又は時間的情報によって種々の波長を区別でき るので、狭波長フィルタ46a、48a及び50aはこの実施例では不必要である。多く の場合単一の線源と検出器が適切だが、多数の線源及び多数の検出器は冗長性な いし種々の化学的スペシーズを測定する能力を提供する。センサの動作は、他の 点では、先の実施例に記述したものと同一である。 血管膜センサ境界 この発明による装置10’の他の形状が図５〜８に示されている。別の形状10’ では、装置は壁側腹膜(parietalperitoneum)52の部分のような高度に血管の多い 膜を通って流れる血液を監視する。壁側腹膜は、その高度に血管が多い特性、半 透明性、一定温度及び活発な血流のため、測定には理想的な組織である。図６と ７でよくわかるように、（図６に想像の形で示した）壁側腹膜52のような血管膜 部分はセンサアッセンブリの他の形状58の２つの半体54及び56の間にサンドイッ チ状に配置されている。センサアッセンブリ58は、前述の通り、センサアッセン ブリ14を製作するのに使用したのと同一タイプの材料から成形するのが好ましい 。センサアッセンブリ58にこの形状と半剛直性材料を使用しているので、アッセ ンブリ58を腹組織52にぴったり締めつけることができ、且つ個別のＩＲ源62a〜6 2d及び個別ＩＲ検出器64a〜64d，66a〜66d，68a〜68d及び70を組織52に関して最 適な位置に配置できる。 センサアッセンブリ58の一方の半体、例えば、半体56は個別ＩＲ源62a〜62eを 具備し、他方の半体、例えば、半体54は個別検出器64の集合、66の照合、68の集 合及び70を具備する。検出器は３つのグループ、例えば、64a，66a及び68aに一 緒にまとめられ、且つ62aのような線源の反対側に位置している。検出器の１の グループが線源62eの反対側に位置させることもできるが、単一の検出器70だけ が線源62eの反対側に位置した状態で示されている。 ＩＲ源62の集合は、プロセッサ／ポンプモジュール16で発生し且つ導体のそれ ぞれ72a〜72eを介してＩＲ源62a〜62eに伝達された信号によって駆動される。同 様に、個別検出器64a〜64e，66a〜66e，68a〜68e及び70からの出力信号は、導体 のそれぞれ、74a〜74e，76a〜76e，78a〜78e及び80を介してプロセッサ／ポンプ モジュール16に伝達される。導体72の集合は一緒にされ、単一のケーブル82を形 成し、他方導体74の集合、導体76の集合、導体78の集合及び80は一緒にされ、単 一のケーブル84を形成する。ケーブル82及び84は、センサケーブル58をプロセッ サ／ポンプモジュール16に接続する単一の信号ケーブル86（図６を参照のこと） に合体されている。 導体36，38及び40の場合と同様、導体72，74，76，78の集合及び80は電気導体 又は光ファイバーのどちらでもよい。すなわち、ＩＲ源62の集合及びＩＲ導体64 ，66，68の集合及び70は、センサアッセンブリ58自体の範囲内、この場合導体が 電気導体であり且つプロセッサ／ポンプモジュール16とセンサアッセンブリ58間 で電気信号を運ぶものの範囲内、又はプロセッサ／ポンプモジュール16の範囲内 、この場合導体が光ファイバであり且つプロセッサ／ポンプモジュール16とセン サアッセンブリ58間で赤外線を運ぶものの範囲内、に配置してよい。 ＩＲ源62の集合により発生したＩＲ線は、腹組織52、従ってその組織を流れる 血液を介して、ＩＲ源をめぐって位置している検出器64，66，68の集合及び70に 向けられる。前述の実施例と同様に、各線源又は検出器は狭帯域フィルタと系合 し、それにより、各線源及びは特定のアレイでそれと系合する検出器は、ＩＲ線 の離散狭帯域のみで動作する。検出器64，66，68の集合及び70により検出された ＩＲ線は、もちろん、組織52及びこれを流れる血液との相互作用により影響され る。その結果、検出器からの出力信号を分析すれば、組織52を流れる血液 についての情報を導出できる。必須ではないが好ましくは選定されたセンサ／検 出器の対は種々の測定技術、例えば、赤外線伝達、赤外線反射及び赤外線分散の ために使用される。こうして、個別検出器からの出力信号は、測定される血液の 種々の特性を得るために種々のやり方で処理することができる。 他のセンサ構成 センサアッセンブリの第３の実施例88を、図９及び８に示す。これらの図では 、センサアッセンブリ88は、センサアッセンブリの相対する半体92及び94に配置 した輻射線源／検出器90の全体として長方形の列を具備し、各半体が血管膜52の 相対する側にある。必須ではないが、好ましくは線源／検出器90は各々の半体92 及び94に相対するように配置され、それにより、一方の半体上の列が他の半体上 の列とほぼ並ぶようにする。 個別線源／検出器90は、図11に示す。線源／検出器90は全体として円形で、且 つ赤外線が放出される線源セグメント96を中心部分に具備している。不活性緩衝 リング98は線源セグメント96を囲む。第２の不活性緩衝リング100は、緩衝リン グ98から半径方向に離れ且つこれを囲む。緩衝リング98及び100は、ＩＲ線を放 出しないし、応答しないと言う意味で不活性である。緩衝リング98と100間の線 源／検出器90の部分は多数の検出器セグメント 102に分割され、セグメントの各 々は狭帯域フィルタと系合し、それにより光線の選定された帯域に応答する。こ こで、例えば、線形可変フィルタを使用できる。この方法では、各検出器セグメ ント102は離散狭帯域のみで動作する。第２の多数の検出器セグメント104は緩衝 リング100の半径外方に配置され、セグメントの各々モ狭帯域フィルタと系合し 、それにより線の選定された帯域に応答する。 単一線源／検出器90が反射及び分散ＩＲの両方を測定するために動作でき、又 は線源／検出器の単一の対が多くの離散線帯域全体の反射、分散及び伝達光を測 定するために動作できる点は評価される。 図12は図７及び10に示すものと類似したセンサアッセンブリの実施例106を図 示し、但し、２つの半体108及び110は図７及び10の検出器の半体と同様に、固定 間隔により分離されていない。その代わりに、半体108及び110は相互に近 づいたり、相互に離れたりして移動でき、且つギャップ112は調整ねじ114により 調整してもよい。ねじ114のヘッド部分が半体108と同様に一方の半体に止められ るが、自由に回転できることが好適である。ねじの軸部分は相対する半体のねじ 付穴116に受け入れられる。従って、ねじ114を回転し、半体108と110間のギャッ プ112の幅を血管膜52に対して個別線源及び検出器の最適な間隔に容易に調整で きる。 酸化及び組織灌流監視 図13bは、このコンセプトを次式が用いて要約できることを示す： Ａ． 酸素供給量＝ 拍出量Ｘ酸素飽和度(%)×ヘモグロビン濃度(gm/dl)Ｘ1.39 ＋酸素(PaO2)の分圧×0.0031 Ｂ． 拍出量＝ 心拍率×１回拍出量 拍出量は血液流量（リットル／分）の測定値であり、心拍率×１回拍出量とし て定義できる。１回拍出量は心臓の動悸毎に放出される血液量で、且つ心臓に戻 る血液量、心臓筋肉の収縮性状態及び順方向血流への後負荷又はインピーダンス の度合いにより影響される。(72bt/分×80ml/bt＝5,760ml/分)。心拍率は、図13 bに示すプレチスモグラフパルス波を計数して測定できる。 １回拍出量は、最大振幅、カーブ下の面積、アップストローク比及び波伝搬速 度を含む図13dに示すプレチスモグラフパルス波を標準処理技術に従って分析し て、推定できる。最近の研究は、スワンガンツカテーテル及びトランスソパギー ・エコーカルジオグラフ侵襲監視法を利用したパルス波分析と関連している。最 近のパルス酸素計技術は、線源と検出器間の組織に灌流する血液量を反映するパ ルス波を示す。パルス検出アルゴリズムは、血管組織をめぐる光減衰量の変化（ フォトプレチスモグラフィ）を評価する。拡張期(diastolic)組織床の光路長さ 及び収縮期(systolic)組織床の光路長さが測定される。２つの値間の差は、動脈 血液によってのみ影響される光の光路長さである。マイクロプロセッサは、２つ の線源ダイオードにより放出される両方の波長と系合した光吸収比を連続して計 算する。血液流量が減少すれば、従来のパルス酸素計は信号のゲインを増加し、 血液流量やパルス波速度を測定しようとしない。信号及びノイズ拒否アルゴリズ ムのゲインが十分であれば、正確な酸素飽和度測定は、組織血液流量の基準線の 10%未満への低下にもかかわらず、維持できる。幾つかの市販のパルス酸素計は 、通常の振幅プレチスモグラフ波形及び正確なヘモグロビン酸素飽和度読み取り 値を維持するのに必要な信号ゲイン(2x、4x、8x等)を示す。パルス波を発生した 原信号データの分析は、最大振幅、カーブ下の面積、アップストローク比及び波 伝搬速度を含む。この源信号データは、動悸１回当たりの１回拍出量（動悸１回 当たりの放出される血液量）を推計するのに利用できる。波伝搬速度は、パルス 波が第２の対での僅かな時間的遅れ及び第３の対での追加の時間的遅れを伴って 検出されるように、直列に配置した２つ以上の線源／検出器対を使用して測定で きる。センサ対間の距離が既知で且つ固定されているので、パルス波速度を計算 できる。パルス波の総結合分析は、１回拍出量を推計するため、従って拍出量の オンライン推計に使用される。 輻射線の吸収及び分散量は、光学境界として薄い半透明膜を使用して著しく減 少される。非侵襲式パルス酸素計測技術に比較して、高い信号ノイズ比が判明し ている。 Ｃ． 血液内の酸素量＝ ヘモグロビン酸素飽和度(%)×ヘモグロビン濃度(gm/dl)Ｘ1.39 ＋酸素(PaO2)の分圧×0.0031 ヘモグロビン酸素飽和度は、酸素の分圧が100mm Hgを超える時、ヘモグロビン が98%以上の飽和度であるＳ状の乖離カーブを反映する。飽和度はゆっくりと低 下し、ベモグロビンが60mm Hgの酸素分圧で95%飽和する。この分圧以下では、酸 素飽和度は急激に低下する。通常利用されるパルス酸素計測技術はこの情報を正 確に且つ高信頼度で提供する。 赤外線分光分析は、血液ヘモグロビン濃度を正確に測定できる。酸素の1.39ミ リリットルがヘモグロビンの１グラムと結合できるので、血液の総酸素量は光学 手段を使用して測定できる。血漿に溶解する酸素量は無視でき(酸素(PaO2)の分 圧×0.00311)、臨床的重要度は殆どない。 埋込、酸素付加量、ヘモグロビン及び灌流センサの目的は、心臓障害及び呼吸 器障害のような慢性疾患を有する患者についての頻繁な客観的なデータを入手す ることである。医師が外来として問題を処理できるように、早い時点で心臓血管 代償機能不全を探知する目的で、患者はヘモグロビン酸素飽和度の変化（パルス 酸素計）、ヘモグロビン濃度（赤外線測定）及び組織灌流の変化（フォトプレチ スモグラフ波形の分析）に関して監視されるだろう。緊急室への訪問及びＩＣＵ への入室は著しく減少するだろう。センサからのデータはメモリーチップ内に記 憶され、診療所訪問中又は電話で医師により調査される。一つの例では、医師は 、データが個別の患者の通常のパターンから著しく変化すれば、自動的に通知さ れる。典型的には、患者は、重大な心臓血管代償機能不全が緊急室を経てＩＣＵ への入室を必要とする症状として発生するまで待つ。この埋込センサを使用すれ ば、医師は代償機能不全を早い時点で検出して、外来として是正治療を開始でき るだろう。メモリチップに記憶されたデータは疾患過程の病歴をクリニックの医 師に与えるだろう。医師は客観的数字に基づき医薬療法を決定し、この療法によ り生じる利益をデータから結論できる。組織への酸素供給量の主要な決定因の全 てはこのセンサにより測定できる。例えば、患者は、心臓障害及び心筋梗塞後の 肺水腫を発生したとする。ＩＣＵで安定すればすぐに、センサが局部麻酔で埋込 まれ、且つデータがオンラインで収集されるだろう。退院すればすぐに、センサ は酸素追加量の著しい変化、灌流、ヘモグロビン濃度及び不整脈について患者を 監視するだろう。著しい変化が起こらなければ、データはメモリチップに記憶さ れ、患者の定期的通院の間の医師の解釈のためダウンロードされる。心臓収縮性 を改善し且つ組織血流を改善する医薬品は、ばくぜんとした患者の症状ではなく 、客観的最終点まで過不足なく定量できるだろう。 この光学技術の他の臨床用途として、出力信号と内部心臓細動除去器（ＩＣＤ ）とを統合することがある。心臓の重大な不整脈による瀕死状態の経験後、患者 にＩＣＤが埋め込まれる。残念なことに、このＩＣＤにプログラミングされたエ レクトロカルデオグラム・アルゴリズムは、特定の場合に生命を脅かす不整脈を ノイズから区別できない。不適切な細動除去が時間の30%で起こると推定される 。埋込可能フォトプレチスモグラフセンサ（パルス酸素計）を使用すれば、組織 血流データを細動除去用アルゴリズムと統合できる。ＥＣＧ及び組織血流の両方 が、 生命を脅かす不整脈が細動除去前にあると言うことでは一致しなければならない 。 プログラマブルペースメーカを有するクローズドループフィードバックは、心 拍率を増減し、且つペースメーカのタイミング間隔を微同調し、身体活動の種々 のレベル中の組織の酸素付加量及び灌流の必要を生理的に満足する手段を提供す る。センサは左の心臓に戻る中心静脈のまわりに配置されるだろう。 静脈酸素飽和度の測定は拍出量及び末梢組織への酸素供給の適性を反映する。 運動中、筋肉及び他の組織への血液流量は数倍増加する。 心臓が、固定したある低速でペースされている時、組織は供給される酸素のよ り大きいパーセンテージの酸素を引き出す。低静脈飽和度は、拍出量を増加し且 つ血液の酸素運搬容量を増加して、酸素供給量を増加する必要を示す（輸注赤血 細胞（輸液赤血液細胞(transfusion red blood cells)、鉄治療）。静脈酸素飽 和度が減少すれば、心拍率が増加し、且つ心房と心室収縮間のタイミング間隔を 最適にし、拍出量を調整する信号がペースメーカに送られる。酸素債が満足され るとすぐに、心拍率は基準線の値にゆっくり戻るだろう。この方法では、ペース メーカは末梢組織の酸素要求量の増加を補償するだろう。 図13aは、埋込センサ330(図13cに示す)及び体外モニタ210と通信する埋込制御 モジュール300(詳細は図示していない)を具備する血液酸素及び灌流監視制御シ ステム200の機能ダイヤグラムを示す。体外モニタ210は、直接血液較正モジュー ル400（下記に詳細に説明される）及びセルラー電話220、緊急医療警告システム （図示されていない）又は手持ち監視装置（図18bに示す）を含みそれらに限ら れない他の通信システムと通信する。 血液酸素灌流監視制御モジュール200は、それを用いてヘモグロビン酸素飽和 度及び組織灌流を測定、制御、監視及びその測定値を報告する場合、患者に外科 手術で埋込まれる。図13bに示す通り、血液酸素測定値は、血液が心臓により送 られる時、脈拍ベースで血液に供給される酸素量として表される。身体に供給さ れる血液酸素量は、次式に従って表せる。 Ｏ₂(供給量)＝＊Ｈｂ＊ＳａＯ₂＊1.39＋ＰａＯ₂＊0.0031 ここで、 Ｃ．Ｏ．＝拍出量＝心拍率×１回拍出量(liters/mn)、 Ｈｂ＝ヘモグロビン濃度mg/dl、 ＳａＯ₂＝ヘモグロビン酸素飽和度、%、 1.39＝１ｇのヘモグロビンに結合した1.39mlの酸素を表す定数、 ＰａＯ₂＝血漿に溶解した酸素の分圧、 0.0031＝血漿に溶解した酸素量を表す定数、 である。 血液酸素は、血管境界を通る血液の拍動性灌流による酸素の推定量として測定 される。血管境界は動脈、静脈、血管膜又は血管組織を含みそれらに限られない と了解される。酸素測定値は、上記の標準パルス酸素計測法により得られる。こ の発明の好適実施例では、酸素は埋込制御モジュール300及び少なくとも１対の センサアッセンブリ33（図13cに示す）により測定される。 図13cは、図７、10及び12に示すものと同様なセンサアッセンブリ330の実施例 を示す。しかし、２つの半体310及び320は、血管膜430により決まる間隔分だけ 離れて一列に配列した要素を有する。一列配置を一緒に対にして、血管膜340を 通る酸化及び還元ヘモグロビンの拍動流を表すプレチスモグラフ表現を得るため 必要になる多数の対の列が得られる。図13bに示すプレチスモグラフを作成する ために１対の列だけが必要であり、且つ多数の列がパルス波の速度を測定するた めに必要である。 図13cに示すセンサ330の実施例では、赤外線から可視スペクトルまでの輻射線 を使用してもよく、線源及び光学検出器はこの発明から逸脱することなく、赤外 線（ＩＲ）源及びＩＲ検出器も用いうる。図では、個別ＩＲ源310a〜d及び個別 検出器320a〜dは対に一緒にまとめられ、対になった列330が形成される。複数の 対の列はそれぞれ、多数のＩＲ源及びＩＲ検出器も具備する。個別ＩＲ源310a〜 dは、図示実施例では、血管膜340の片側に位置した小型赤外線ダイオードでもよ い。ＩＲ源310a〜dは、制御モジュール300に発生し且つ導体（図示されていない ）を介してＩＲ源310a〜dに伝達される信号により駆動される。同様に、個別検 出器320a〜dからの出力信号は、別個の導体（図示されていない）を介して制御 モジュール300に伝達される。 各ＩＲ源310及び検出器320は、血液酸素飽和を検出する目的で放出された光線 の選定された帯域を選択的に放出及び検出するための光学フィルタ（図示され ていない）又は時間ベース又はコード化された選別器（図示されていない）と関 連させてもよい。 この実施例では、ＩＲ源310及び検出器320は、血管膜340を通って伝達される 光を検出するため、ある直径上で互に反対の位置に配置されている。 発明のこの実施例は対になったＩＲ源及び関連する検出器の単一列を使用して 記述されたが、その正確な構成がこの発明に重要と言うことはないことに注意す るのは重要である。実際上、この発明は、例えば、反射、分散及び伝達ＩＲ線を 検出するために多数の対になった列を使用して実施してもよい。 図13dは、４対の列を使用する時の、拍動性血液酸素灌流のプレチスモグラフ を示す。 埋込制御モジュール300は、（図13dに示す）灌流データを作成するためのパル ス酸素計モジュール（図示されていない）を構成するのが好適である。制御モジ ュール300には、灌流データを分析するための、及びペースメーカ又は細動除去 器を含みこれに限られない血液酸素調整装置に制御モジュール300により通信で 送られる制御信号を発生するためのプロセッサモジュール（図示されていない） も組み込まれている。 図14は、血液酸素のレベルを確定するために灌流データを測定するセンサ330 を有する制御モジュール300を示す発明の好適な一側面の図である。上記のセン サ330は周波数の少なくとも２つの選定帯域を使用し、制御モデル300のプロセッ サモジュール（図示されていない）に分析される酸化ヘモグロビンレベルに対応 する検出信号を発生する。 制御モジュール300には、埋込ペースメーカ360に制御情報を通信で送るための 通信モジュール（図示されていない）も組み込んでいる。ペースメーカ360は、 制御モジュール300から受け取られた制御情報に応答して、望ましい血液酸素レ ベルを発生するべく必要に応じて血液を送るよう、心臓1000（例示目的で示され ている）を調整する。 制御モジュール300は、制御モジュール300にプログラムされている記憶血液酸 素値に従って心拍率及び心房と心室収縮間のタイミング間隔を制御するためペー スメーカを調整することにより、血液酸素を制御する。プログラムされた血液 酸素値は、通信モジュールを介して制御モジュール300に記憶（ストア）される 。以下で詳細に説明する制御モジュール300を制御且つ較正するため、体外通信 装置（図１8aに示す）が使用される。 図15aは発明の他の好適面の図であり、組織への動悸１回当たりで供給される 血液量を推計するために灌流データを測定するセンサ330を有する制御モジュー ル330を示す。制御モジュール300は、埋込まれた細動除去器380に制御信号を通 信で送るための通信モジュール（図示されていない）を合体している。細動除去 器380は、制御モジュール300及び固有の内部ＥＫＧシステム381（例示目的で示 されている）からの制御情報に応答して、内部細動除去器の不適切な動作、言い 換えれば、そのディスチャージを防止するために、心臓1000（例示のため示され ている）を調整する。 内部細動除去器が時々、不規則な動悸パターンを不適切に細動除去することは 知られている。これが起こる時、血液酸素レベルは重大な影響を受けるはずであ る。この状態を防止するため、制御モジュール300により測定された血液酸素レ ベルが使用され、心臓機能が適切かどうかが確認される。制御モジュール300及 びセンサ330が、拍動性灌流を測定するため、フォトプレチスモグラフを使用す るので、実際の細動除去は血液酸素の瞬間的な損失として検出できる。 図15aでは、十分な組織灌流と酸素付加量を含む心臓の正規洞性調律の電気的 活動がプレチスモグラフで確認される。トレースの圧力が上昇すると、心臓調律 は心室頻拍(ventricular tachycardia)へ、それから心室細動へ、と劣化する。 組織灌流及び酸素付加も劣化し、拍動流が失われる。 図15bは、心室細動トレースの継続及び時々の拍動性組織血流の欠如を示す。 内部細動除去は、心臓調律を十分な拍動性組織血流を有する正規調律に転換する 電撃を発生する。 図15aは、心臓の同時及びＥＫＧ記録を含む血管組織プレチスモグラフを示す 。従って、心臓細動除去を妨げて、血液酸素を制御するために灌流データを使用 することは、この発明の非常に重要な特徴である。この特徴は、不適切な心臓細 動により起こる中断なしに血液酸素が常に一貫して維持されることを高度に保証 する。 特別な血液成分監視、制御及び報告システム 勿論、血液グルコース及び血液酸素の測定及び制御に関して線源及び検出器の 種々のグループ分類を利用した実施例が記述されたが、この発明が線源／検出器 グループ分類又は血液成分の特別な数に全く制限されていないし、線源及び検出 器が特別な構成に配置されることが必ずしも必要でないことは了解されなければ ならない。 図16aは、この発明の他の好適な実施例に従った赤外線センサ330及び通信モジ ュール装備の制御モジュール330（図示されていない）の略図である。制御モジ ュール300及びセンサ330は、皮膚真下で身体に埋込まれる。センサ330は静脈、 動脈のまわりに配置されるか又は血管組織に挿入され、選定血液成分を測定制御 できる。制御モジュール300は通信モジュールを介し、外部監視警告装置を含み これに限られない装置又は通信ネットワークまで血液成分の測定レベルを体外に 通信で送ることができる。 図16bは、局部感染392（例示のため示されている）を治療するのに使用される 抗生物質のような医療血液成分を測定制御するために使用される、図16aに示す 赤外線センサ330の略図である。この発明は、この実施例に限定されず、化学療 法薬及び心臓薬を含みそれらに限られないどんな薬用血液成分も送り、測定及び 制御するために利用してもよい。加えて、血液中の薬品の測定レベルは監視装置 により体外で監視できるか、又は通信ネットワークに適応している外部通信シス テムにより、遠隔位置に提供される。 血液成分を監視することに加えて、センサ330及び制御装置300が、血液成分レ ベルを測定し且つ遠隔監視機器に体外で報告するため、使用できる。例えば、前 立腺ガン検出用の前立腺固有の抗原（ＰＳＡ）及び結腸ガン検出用の結腸胚抗原 （ＣＥＡ）を含むが、それらに限られるものではない、腫瘍マーカのような血液 成分は、常に採血したり且つ検査室で検査する必要と不便さがなく、安全に且つ 好都合に連続して監視できる。毎日腫瘍マーカを測定することによって、腫瘍の 再発は、身体中に転移する前の早い時点に検出される。これは、各々の固有の血 液成分との相互作用に適切な光学センサ及び検出器を選択し、且つ適切な帯域 幅で動作させて実行できる。 例えば、上記の通り、血液酸素は、酸化及び還元ヘモグロビンの検出のため、 660マノメータ及び940マノメータで動作する２対のセンサ及び検出器を使用して 酸化ヘモグロビンにより測定できる。 埋込可能光学センサインターフェイス（ＩＯＳＩ） 図17aは、この発明の他の好適実施例に従った赤外線センサの略図である。セ ンサ1330は、同調フォーク（音又）形状で且つ血管組織に外科的に埋込まれる。 この形状は、図17b及び17cに示す筋肉や血管膜のような血管の豊富な組織への挿 入及び保持を容易にする。センサは、片端で結合し且つ固定間隔で相互に分離し た２つの平行アーム1320を有する。各アームは、組織を刺すために他方の端に尖 った先端1332を有する。センサが組織に挿入される時、血管インターフェース13 34がアーム1310，1320間に形成される。アーム1310，1320は、血管インターフェ ース1340を照明し且つ上記の望ましい血液成分を検出するための光学源及び検出 器を具備する少なくとも１つの電磁的感度をもつアレイを有する。 図18aは、体外較正／通信モジュール410の図である。図18bは、上記の埋込可 能血液成分センサ及び制御モジュールと組み合わせて使用する手持ちモニタ、デ ィスプレイ及び通信ユニット450の図である。較正及び制御モジュール410は埋込 制御モジュール300と系合した通信モジュール（図示されていない）と通信し、 較正データを提供し、制御モジュール300により発生した測定データを体外ディ スプレイし、且つ報告する。 体外較正及び通信モジュール410は埋込制御モジュール300に直接通信で較正デ ータを送り、制御モジュール300及びそのセンサ330による測定の正確な較正を可 能にする。較正データは、グルコース酸化酵素試薬ストリップ420のような一般 に利用できる方法によって体外較正及び通信モジュール410により形成される。 通信モジュール410及び制御モジュール300は、体内通信用にされた一般に利用 できる通信方法を具備している。 図18cは、図18aに示す体外較正及び通信モジュールと通信する、この発明に 従った埋込装置の動作を示す機能ブロックダイヤグラムである。 体外較正及び通信モジュール 前述の通り、プロセッサ/ポンプモジュール16は、センサアッセンブリ14への 信号を発生し且つそこからの信号を処理するため、及びインシュリンポンプ自体 への制御信号を発生するための電子マイクロプロセッサ及び関連電子回路を具備 する。マイクロプロセッサは、多数スペクトル相関、及び低周波数バイアスと高 周波数ノイズを除去する整合デジタル帯域フィルタ作用を行うためにアルゴリズ ムを実行するようにプログラムされているのが好適である。このようなアルゴリ ズムは関連分野の技術に熟達した者に周知であり、それ故詳細に記述することを 要しない。その上、この発明は特定のアルゴリズムに限定されていず；むしろ、 望ましい多数スペクトル相関及びフィルタ機能を行うために最適であれば、どん なアルゴリズムも使用してもよく、この発明から逸脱しない。この発明は正確な グルコースレベル測定を提供するが、正確な測定がインシュリンポンプ16の制御 にとって決定的でないことにも注意すべきである。ハウスサーモスタットが動作 するのと同様な方法で、ポンプ16は、グルコースレベルが所定レベル以下に低下 するまで、インシュリンの固定量を放出するように制御できる。従って、このよ うな制御を行えるどんなアルゴリズムもこの発明の範囲内にある。このアルゴリ ズムは、グルカゴンボーラス（60mg/dl以下の血液グルコースレベル傾向が150mg /dl以上の血液グルコースレベルを増加する時の、１mgのグルカゴン）を放出す るために、インシュリンポンプ16を制御してもよい。 プロセッサ／ポンプモジュール16は、外部プロセッサ及び外部インシュリンポ ンプにセンサデータを送信するため、遠隔計測送信機を具備してもよい。インシ ュリンは、皮下に又は腹膜の空洞や門静脈に送るための皮下浸剤用ポートに噴射 してもよい。 プロセッサモジュール16は、外部較正用遠隔計測受信機を具備してもよい。再 較正が必要な場合、システム10は、毎週又は毎月に指を刺して採取した血液のグ ルコース測定値と比較し、例えば、標準技術を使用してグルコース酸化酵素／過 酸化水素反応の熱量計測分析を使用し、外部で再較正してよい。次に、外部較正 測定からの絶対グルコース量は、較正のためにプロセッサに送信できる。 別の方法として、各々の線源は固有の時間又は周波数変調を含む光の多数の離 散帯域から構成し、それにより種々のスペクトル帯域を区別してもよい。 各検出器用の狭帯域フィルタを装備する代わりに、線源からの種々のスペクト ル帯域の各々が固有の時間又は周波数変調され、それにより種々のスペクトル範 囲を区別でき且つ狭帯域フィルタを不要にできる。 他の実施例では、線源310（又は310b，310c又は310d）が多数のＬＥＤ又は多 数のレーザーダイオードから構成され、別々の波長の各々が同一の直線上になる か又は非常に密接な間隔で配置され、それにより、各波長がほぼ同一の光路を持 ち、且つほぼ同一の組織と相互作用する。検出器320a，b，c又はdは、輻射線源 のそれぞれ320a，b，c又はdからの個別波長からの光を検出する。 プロセッサは、各波長パルスが別々の周波数又は別々の時間を有していること によって、種々の波長を区別する。プロセッサが種々の周波数又は時間情報によ って種々の波長を区別できるので、狭波長フィルタ46a，48a及び50aはこの実施 例では不必要である。多くの場合単一の線源及び検出器が適切だが、多数の線源 及び多数の検出器は冗長性ないし種々の化学的スペシーズを測定する能力を提供 する。センサの動作は、他の点では、前の実施例に記述したものと同一である。 フーリエ変換赤外線分光（ＦＴＩＲ）分析 一般に利用できるフーリエ変換赤外線分光分析（ＦＴＩＲ）を利用して、セン サ出力データを血液グルコースレベル、血液脂肪酸レベル及び血液アミノ酸レベ ルと相関できる。 この発明は他の特別な形状で実施してよく、これらはその精神又はその必須な 属性から逸脱するものでなく、従って、この発明の範囲を示すものとしては、前 述の明細書よりも添付請求項を参照すべきである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年９月２５日 【補正内容】 請求の範囲： １． 哺乳類の血管組織の少なくとも１つの血液成分レベルを生体内で感知する ための埋込可能装置であって、 赤外線から可視光線までの間の少なくとも１つの輻射線源であって、前記組織 に前記輻射線を向けて前記輻射線が直接に前記組織との相互作用により影響され るように配置されたもの、及び 複数の埋込可能検出器であって、各々が輻射線の離散狭帯域に透過なフィルタ と関連し、前記狭帯域において検出された輻射線を表す出力信号を与え、直接に 前記組織との相互作用により影響される輻射線を受け取るよう組織に関して位置 しているもの、 を具備している埋込可能装置。 ２． 前記輻射線源及び前記検出器が配置されている内周部を有するチャンネル であってさらに、 内部に血管を収容し、且つ前記輻射線源及び検出器に近接して血管を配置する 内周寸法を有するもの、 を具備する、請求項１による哺乳類の血管組織の少なくとも１つの血液成分レ ベルを生体内で感知するための埋込可能装置。 ３． 第１半体及び第２半体をさらに具備し、一方の半体が少なくとも１つの輻 射線源を支持し、他方の半体が前記の複数の検出器の少なくとも１つを支持し、 前記の両半体が離れて位置し、前記血管組織を内部に収容し且つ前記輻射線源及 び検出器内に前記組織を配置するためのギャップをその間に規定する、 請求項１による埋込可能装置。 ４． 前記の両半体が相互に分離し、前記ギャップのサイズを変化するように、 相互に対して往復移動し、相互に近づいたり離れたりする特徴をさらに有する、 請求項３の埋込可能装置。 ５． 前記ギャップを調整自在に変化するように、前記の両半体を一緒に調整的 に固定し且つ調整自在にする調整自在ファスナをさらに具備する、 請求項４による哺乳類の血管組織の少なくとも１つの血液成分レベルを生体内 で感知するための埋込可能装置。 ６． 調整自在ファスナが前記の両半体の一方に回転自在ねじ及び前記の両半体 の他方に前記ねじを収容するねじ穴を有する、 請求項５による埋込可能装置。 ７． 前記の少なくとも１つの輻射線源及び前記の複数の検出器が一直線上の列 に配置され、前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記輻射線源に向い合って 配置され、且つ前記輻射線源と前記検出器間に前記組織を収容するのに十分な距 離だけそこから離れている、請求項１による埋込可能装置。 ８． 前記の少なくとも１つの輻射線源及び前記の複数の検出器が平面上の列に 配置され、前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記輻射線源のに向い合って 配置され、且つ前記輻射線源と前記検出器間に前記組織を収容するのに十分な距 離だけそこから離れている、 請求項１による埋込可能装置。 ９． 前記の検出器の少なくとも１つが前記輻射線源に向い合って配置され、且 つ前記検出器の少なくとも１つが前記輻射線源の次に配置されている、 請求項１による哺乳類の血管組織の少なくとも１つの血液成分レベルを生体内 で感知するための埋込可能装置。 １０． 前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記組織により分散された輻射 線を検出するように配置されている、請求項１による埋込可能装置。 １１． 前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記組織を通って伝達された輻 射線を検出するように配置されている、 請求項１による埋込可能装置。 １２． 前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記組織により反射される輻射 線を検出するように配置されている、 請求項１による埋込可能装置。 １３． 前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記組織により分散される輻射 線を検出するように配置され、且つ前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記 組織を通って伝達される輻射線を検出するように配置されている、 請求項１による埋込可能装置。 １４． 前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記組織により分散される輻射 線を検出するように配置され、前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記組織 により伝達される輻射線を検出するように配置され、且つ前記の複数の検出器の 少なくとも１つが前記組織により発射される輻射線を検出するように配置されて いる、 請求項１の埋込可能装置。 １５． 少なくとも１つの光ファイバが、前記輻射線源及び検出器の選定した１ つと前記組織間に前記輻射線を送るように前記輻射線源の少なくとも選定した１ つと関連して使用される、 請求項１による哺乳類の血管組織の少なくとも１つの血液成分レベルを生体内 で感知するための埋込可能装置。 １６． 受信装置に前記血液成分を表す前記制御信号を送るため、前記プロセッ サモジュールに応答する通信手段をさらに具備する、 請求項１による埋込可能装置。 １７． 前記血液成分が、グルコース、酸素、ヘモグロビン薬物療法薬及び腫瘍 マーカから成るグループから選定されている、 請求項16による埋込可能装置。 １８． 哺乳類の血管グルコースのレベルを測定制御するための装置であって、 血管組織に通すように赤外線を向け、組織を通った後赤外線を感知し且つ感知 した赤外線を表わす出力信号を発生するための埋込可能の赤外線源及びセンサモ ジュール、 赤外線源からの出力信号に応答するプロセッサモジュール、及び出力信号のス ペクトル分析を実行し且つ前記血液成分レベルを表す制御信号をそこから導出す るためのセンサモジュール、及び 制御信号に応答してインシュリンの処方量を分与するインシュリンポンプ を具備している装置。 １９． インシュリンポンプが哺乳類の体の外部にある、 請求項18による哺乳類内の血液グルコースのレベルを測定制御するための装置。 ２０． インシュリンポンプが哺乳類の体に埋込まれている、 請求項18による哺乳類の血液グルコースレベルを測定制御するための装置。 ２１． 輻射線源及びセンサモジュールが、赤外線から可視光線までの輻射線を 前記組織に向け、前記輻射線が前記組織との相互作用により影響されるように配 置された少なくとも１つの輻射線源、及び複数の検出器で、各々が輻射線の離散 狭帯域に透過なフィルタと関連し、且つ前記狭帯域で検出された輻射線を表す出 力信号を供給し、検出器が前記組織により影響される前記輻射線源からの輻射線 を受けるように組織に対して配置されているもの を具備する、請求項18による哺乳類内の血液グルコースレベルを測定制御する ための装置。 ２２． 輻射線源及びセンサモジュールが、赤外線から可視光線までの輻射線の 少なくとも１つの選定帯域を前記組織内の前記血液に放出し、前記輻射線が前記 の組織との相互作用により影響されるようにするための少なくとも１つの輻射線 源、及び影響された輻射線の前記の少なくとも１つの選定帯域を受け入れるよう にした少なくとも１つの検出器 を具備する、請求項18による哺乳類の血液グルコースレベルを測定制御するた めの装置。 ２３． 受信装置に前記血液グルコースのレベルを表す前記制御信号を送るため 、前記プロセッサに応答する通信手段 をさらに具備する、請求項18による哺乳類の血液グルコースレベルを測定制御 するための装置。 ２４． 前記通信手段及び前記プロセッサモジュールに応答し、前記血液グルコ ースのレベルを表す前記信号を較正するように他の装置から較正信号を受け取る 較正システム をさらに具備する、請求項23による哺乳類の血液グルコースレベルを測定制御 するための装置。 ２５． 哺乳類の血管組織内の少なくとも１つの血液成分レベルを生体内で感知 するための装置であって、 赤外線から可視光線までの少なくとも１つの埋込輻射線源であって、前記組織 内の血液に前記輻射線を向け、前記血液と直接接触しない位置にし、且つ前記輻 射線が前記血液との相互作用により影響されるように配置されたもの、 前記血液と直接接触しない位置に、且つ前記血液との相互作用により影響され る輻射線を受け取るように、組織に対して配置された少なくとも１つの埋込検出 器、 赤外線から可視光線までの周波数の選定帯域内の情報を含む少なくとも１つの 出力信号を前記検出器から導出するための前記輻射線源及び前記検出器と系合さ れた手段、及び 前記信号を処理し、前記血液成分のレベルについての情報を導出するためのプ ロセッサ を具備する装置。 ２６． 前記輻射線源及び前記検出器と関連している前記手段が輻射線の少なく とも２つの離散狭帯域に透過なフィルタを有する、 請求項25よる装置。 ２７． 前記輻射線源及び前記検出器が配置されている内周部を有するチャンネ ルであって、内部の血管を収容し且つ前記輻射線源及び検出器に近接して前記血 管を配置できる寸法を有するものをさらに具備する、 請求項25による装置。 ２８． 第１半体及び第２半体をさらに具備し、一方の半体が少なくとも１つの 輻射線源を支持し、且つ他方の半体が前記の少なくとも１つの検出器を支持し、 前記の両半体が離れて位置し、前記血管組織を内部に収容し且つ前記輻射線源及 び検出器に近接して前記組織を配置するためのギャップをその間に規定する、 請求項25による装置。 ２９． 前記の両半体が相互に分離し、前記ギャップのサイズを変化するため、 相互移動でき、相互に近づいたり、離れたりする 特徴をさらに有する、請求項27による装置。 ３０． 前記ギャップを調整自在に変化するため、前記の両半体を一緒に調整自 在に固定する調整自在ファスナ をさらに具備する、請求項29による装置。 ３１． 調整自在ファスナが前記の両半体の一方に回転自在ねじ及び前記の両半 体の他方に前記ねじを収容するねじ穴を有する、 請求項30による装置。 ３２． 前記の少なくとも１つの検出器が前記輻射線源の反対側に配置され、且 つ前記輻射線源と前記検出器間に前記組織を収容するのに十分な距離だけそこか ら離れている、 請求項25による装置。 ３３． 前記検出器の少なくとも１つが前記輻射線源の反対側に配置され、且つ 前記検出器の少なくとも１つが前記輻射線源の次に配置されている、複数の検出 器 をさらに具備する、請求項25による装置。 ３４． 前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記血液により分散される輻射 線を検出するように配置されている、 請求項33による装置。 ３５． 前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記血液を通って伝達される輻 射線を検出するように配置されている、 請求項33による装置。 ３６． 前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記血液により反射される輻射 線を検出するように配置されている、 請求項33による装置。 ３７． 前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記血液により分散される輻射 線を検出するように配置され、且つ前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記 血液を通って伝達される輻射線を検出するように配置されている、 請求項33による装置。 ３８． 前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記血液により分散される輻射 線を検出するように配置され、前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記血液 により伝達される輻射線を検出するように配置され、且つ前記の複数の検出器の 少なくとも１つが前記血液により反射された輻射線を検出するように配置されて いる、 請求項33による装置。 ３９． 少なくとも１つの光ファイバが、前記輻射線源及び検出器の選定した１ つと前記組織間に前記輻射線を送るように前記輻射線源及び検出器の少なくとも 選定した１つと組み合わせて使用される、 請求項25による装置。 ４０． 外部装置に前記血液成分のレベルについての前記情報を送信するための 遠隔送信機をさらに具備する、 請求項25による装置。 ４１． 外部装置からの信号を受信するための遠隔受信機 をさらに具備する、請求項25による装置。 ４２． 外部装置からの前記信号が較正信号である、 請求項41による装置。 ４３． 前記血液成分のレベルについての前記情報を外部装置に送信するための 遠隔送信機及び前記外部装置から信号を受信するための遠隔受信機を さらに具備する、請求項25による装置。 ４４． 哺乳類における血管グルコースレベルを測定制御するための装置であっ て、 血管組織を通るように赤外線を向け、組織を通った後赤外線を感知し且つ感知 した赤外線を表わす出力信号を発生するための埋込赤外線源及びセンサモジュー ル、 赤外線源からの出力信号に応答するプロセッサモジュール、及び出力信号のス ペクトル分析を実行し且つ前記血液グルコースのレベルを表す制御信号をそこか ら導出するためのセンサモジュール、及び 制御信号に応答してインシュリンの用量を配分するインシュリンポンプ を具備している装置。 ４５． インシュリンポンプが哺乳類の体外にある、 請求項44による装置。 ４６． インシュリンポンプが哺乳類の体内に埋込可能である、 請求項44による装置。 ４７． 輻射線源及びセンサモジュールが、赤外線から可視光線までの輻射線を 前記組織に向け、前記血液と直接接触しないように位置し、前記輻射線が前記血 液との相互作用により影響されるように配置された少なくとも１つの埋込可能輻 射線源、前記血液と直接接触しない位置にし且つ前記との相互作用により影響さ れた輻射線を受け取るように組織に対して配置されている少なくとも１つの埋込 可能検出器、赤外線から可視光線までの周波数の選定帯域内の情報を含む少なく とも１つの出力信号を前記検出器から導出するよう前記輻射線源及び前記検出器 と関連付された手段、及び前記血液グルコースのレベルについての情報を導出す るため前記信号を処理するプロセッサ を具備する、請求項44による装置。 ４８． 哺乳類における血液の生体分光学分析を実行する方法であり、 所定範囲内の波長を有する輻射線源を血管組織内に且つ分析する血液と直接接 触しないように埋込むこと、及び前記輻射線を前記血液に向け、前記輻射線が前 記血液との相互作用により影響されるように配置すること、 前記血液と直接接触しないように前記輻射線に応答する検出器を埋込むこと、 及び前記血液により影響される輻射線を受け取るように前記検出器を配置するこ と、 前記検出器から情報を含む出力信号を入手すること、及び 前期出力信号に含まれる情報を分析すること、及び前記血液内の少なくとも１ つの血液成分のレベルについての情報をそこから導出すること の各ステップを具備することを特徴とする方法。 ４９． 前記出力信号に含まれる情報を分析するステップがフーリエ変換赤外線 分光分析を含む、 請求項48による方法。 ５０． 前記の所定範囲内の波長の２つの別々の狭帯域内の前記血液により影響 される前記輻射線の部分に対して前記フーリエ赤外線分光分析を実行すること をさらに具備する、請求項49による方法。 ５１． 前記の所定範囲内の波長の２つの別々の狭帯域に前記検出器により受け 取られる輻射線を制限することのステップ をさらに具備する、請求項48による方法。 ５２． 前記血液に向けられた輻射線を制限することの前記ステップが前記輻射 線の光学フィルタ作用 を具備する、請求項51による方法。 ５３． 前記の所定範囲内の波長の２つの別々の狭帯域に前記検出器により受け 取られる輻射線を制限することのステップ をさらに具備する、請求項49による方法。 ５４． 前記検出器により受け取られた輻射線を制限することの前記ステップが 前記輻射線の光学フィルタ作用を具備する、 請求項53による方法。 ５５． 哺乳類の血管酸素レベルを測定制御するための装置であり、 血管組織を通るように赤外線を向け、組織を通った後赤外線を感知し且つ感知 した赤外線を表わす出力信号を発生するための埋込赤外線源及びセンサモジュー ル、 赤外線源からの出力信号に応答するプロセッサモジュール、及び出力信号のス ペクトル分析を実行し且つ前記血液酸素のレベルを表す制御信号をそこから導出 するためのセンサモジュール、及び 制御信号に応答して前記血液酸素を制御するための制御装置 を具備している装置。 ５６． 制御装置がペースメーカである、 請求項55による哺乳類の血液酸素レベルの測定制御装置。 ５７． 第２の装置が細動除去器である、 請求項55による哺乳類の血液酸素レベルの測定制御装置。 ５８． 輻射線源及びセンサモジュールが、赤外線から可視光線までの輻射線を 前記組織に向け、前記輻射線が前記組織との相互作用により影響されるように配 置された少なくとも１つの輻射線源、及び複数の検出器で、各々が輻射線の離散 狭帯域に透過するフィルタと系合し且つ前記の狭帯域で検出された輻射線を表す 出力信号を供給し、検出器が前記組織により影響される前記輻射線源から輻射線 を受け取るため、組織に対して配置されている、 請求項55による哺乳類の血液酸素レベルの測定制御装置。 ５９． 輻射線源及びセンサモジュールが、赤外線から可視光線までの輻射線の 少なくとも１つの選定帯域を前記組織内の前記血液に放出し、前記輻射線が前記 の組織との相互作用により影響されるようにするための少なくとも１つの輻射線 源、及び 影響された輻射線の前記の少なくとも１つの選定帯域を受け入れるようにした 少なくとも１つの検出器で、各々が前記の影響された輻射線を表す出力信号を供 給するものを具備する、 請求項55による哺乳類の血液酸素レベルを測定制御するための装置。 ６０． 受信装置に前記血液酸素レベルを表す前記制御信号を送るため、前記プ ロセッサに応答する通信手段 をさらに具備する、請求項55の哺乳類の血液酸素レベルを測定制御するための 装置。 ６１． 前期受信装置が、前記血液酸素レベルを示す信号を較正するための前記 プロセッサモジュールへの較正信号を通信するための前記通信手段から受信した 制御信号に応答する体外較正モジュールであることを特徴とする 請求項60による哺乳類の血液酸素レベルを測定制御するための装置。 ６２． 埋込輻射線源、センサ及びプロセッサモジュールがパルス酸素計を具備 する、 請求項55による哺乳類の血液酸素レベルを測定制御するための装置。 ６３． 哺乳類の医薬血液成分レベルを測定制御するための装置であって、 血管組織を通るように赤外線を向け、組織を通った後赤外線を感知し且つ感知 した赤外線を表わす出力信号を発生するための埋込赤外線源及びセンサモジュー ル、 赤外線源からの出力信号に応答するプロセッサモジュール、及び出力信号のス ペクトル分析を実行し且つ前記医薬血液成分のレベルを表す制御信号をそこから 導出するためのセンサモジュール、及び 前記制御信号に応答して前記医薬血液成分を制御するための制御装置 を具備している装置。 ６４． 前記制御装置が制御信号に応答して前記医薬血液成分の用量を分与する ためのポンプである、 請求項63による装置。 ６５． ポンプが哺乳類の体の外部にある、 請求項64による装置。 ６６． ポンプが哺乳類の体内に埋込まれている、 請求項63による装置。 ６７． 輻射線源及びセンサモジュールが、赤外線から可視光線までの輻射線を 前記組織に向け、前記輻射線が前記組織との相互作用により影響されるように配 置された少なくとも１つの前記輻射線源、及び複数の検出器で、各々が輻射線の 離散狭帯域に透過なフィルタと系合し且つ前記の狭帯域で検出された輻射線を表 す出力信号を供給し、検出器が前記組織により影響される前記輻射線源から輻射 線を受け取るように、組織に対して配置されているもの を具備する、請求項64による装置。 ６８． 輻射線源及びセンサモジュールが、赤外線から可視光線までの輻射線の 少なくとも１つの選定帯域を前記組織内の前記血液に放出し、前記輻射線が前記 の組織との相互作用により影響されるようにするための少なくとも１つの輻射線 源、及び影響された輻射線の前記の少なくとも１つの選定帯域を受け入れるよう にした少なくとも１つの検出器で、各々が前記の影響される輻射線を表す出力信 号を供給するもの を具備する、請求項63による装置。 ６９． 受信装置に前記の医薬血液成分レベルを表す前記制御信号を通信で送る ための、前記プロセッサモジュールに応答するための通信手段 をさらに具備する、請求項64による装置。 ７０． 前記受信装置が、前記の医薬血液成分レベルを表す前記信号を較正する ための、較正信号を送る前記の通信手段からの前記制御信号に応答する体外較正 モジュールである、 請求項69による装置。 ７１． 哺乳類の血管組織内の少なくとも１つの血液成分のレベルを生体内で感 知するための装置であって、 赤外線から可視光線までの少なくとも２つ選定帯域の輻射線を放出する埋込み 可能輻射線源で、前記組織内の血液に放出された輻射線を向け、且つ前記血液と 直接接触せず、前記放出輻射線が前記血液と相互作用により影響されるよう配置 されているもの、 前記血液と直接接触しないように位置している埋込可能検出器で、前記血液と の相互作用により影響される輻射線を受取、且つ前記の影響された輻射線に応答 して出力信号を発生するため、前記組織に対して位置しているもの、 前記の影響された輻射線と関連した前記出力信号内の情報を送るための、前記 検出器出力信号に応答する通信手段、及び 前記血液成分のレベルに関する情報をそこから導出するため、前記通信手段に よりプロセッサに送られる情報を処理する、前記通信手段と通信するプロセッサ を具備する装置。 ７２． 前記輻射線源及び検出器が配置されている円形内周部を有するチャンネ ルで、内部に血管を収容する寸法で、且つ前記血管が前記輻射線源及び検出器に 近接するよう配置されているもの、及び種々のスペクトル帯域の使用により前記 信号を区別するための手段 をさらに具備する、請求項71による埋込可能装置。 ７３． 前記血管組織が膜であり、且つ前記輻射線源から放出された前記輻射線 が前記膜と相互作用し、前記輻射線が前記検出器により集められる、 請求項71による埋込可能装置。 ７４． 前記血管組織が筋肉であり、且つ前記輻射線源から放出された前記輻射 線が前記筋肉と相互作用し、前記輻射線が前記検出器により集められる、 請求項71による埋込可能装置。 ７５． 輻射線の前記帯域がスペトクル及び前記スペクトルを区別するための手 段を有し、スペクトルを区別するための前記手段が時間の選定された関数として の前記輻射線の変調を有し、且つ前記プロセッサが前記変調手順の情報を有する 、 請求項71による埋込可能装置。 ７６． 輻射線の前記帯域がスペクトルとこのスペクトルを区別するための手段 とを有し、スペクトルを区別するための前記手段は選定した周波数での前記輻射 線の変調を有し、且つ前記プロセッサが前記変調に関する手順の情報を有する、 請求項71による埋込可能装置。 ７７． ヘモグリビン中の酸素飽和の度合いを測定する、 請求項71による埋込可能装置。 ７８． 前記輻射線源が選定波長の少なくとも１つのＬＥＤを有する、 請求項71による埋込可能装置。 ７９． 前記出力信号が、所定レベルの血液酸素飽和に従って心拍率、並びに心 房及び心室収縮時間を調整するように、ペースメーカに通信で送られる、 請求項77による装置。 ８０． 前記出力信号が、細動除去前のアルゴリズムに組織灌流及び酸素を含む ため、埋込細動除去器に通信で送られる、 請求項77による装置。 ８１． 前記プロセッサが体外に位置している、 請求項71による埋込可能装置。 ８２． 前記出力信号が他の既知の技術により血液成分の測定で取得した体外デ ータに従って定期的に較正される、 請求項71による埋込可能装置。 ８３． 前記輻射線源が少なくとも２つのレーザーダイオードから成る、 請求項71による埋込可能装置。 ８４． 前記血液成分が少なくとも血液グルコースである、 請求項82による埋込可能装置。 ８５． 血液グルコースレベルが前記プロセッサにより、低血糖症範囲にあると 確定された時の、可聴アラーム をさらに具備する、請求項82による埋込可能装置。 ８６． インシュリンポンプをさらに具備する、請求項71による埋込可能装置。 ８７． 前記インシュリンポンプが体外に位置する、請求項86による装置。 ８８． 前記インシュリンポンプが内部に埋込まれている、 請求項86による装置。 ８９． 輻射線の前記選定帯域が相互にほぼ共線状で、且つほぼ同一の血管組織 と相互作用する、 請求項71による装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 サン，シヤオグワン アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 キン グオブプルシヤ バリウイツクドライブ 516 (72)発明者 クロサール，カセリン，デイ. アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 グラ ンドワイン メイプルヒルロード 141

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 哺乳類の血管組織の少なくとも１つの血液成分レベルを生体内で感知する ための埋込可能装置であって、 赤外線から可視光線までの間の少なくとも１つの輻射線源であって、前記組織 に前記輻射線を向けて前記輻射線が前記組織との相互作用により影響されるよう に配置されたもの、及び 複数の検出器であって、各々が輻射線の離散狭帯域に透過なフィルタと関連し 、前記狭帯域において検出された輻射線を表す出力信号を与え、前記組織により 影響される輻射線を受け取るよう組織に関して位置しているもの、 を具備している埋込可能装置。 ２． 前記輻射線源及び前記検出器が配置されている内周部を有するチャンネル であってさらに、 内部に血管を収容し且つ前記輻射線源及び検出器に近接して血管を配置する内 周部寸法を有するもの、 を具備する、請求項１による埋込可能装置。 ３． 第１半体及び第２半体をさらに具備し、一方の半体が少なくとも１つの輻 射線源を支持し、他方の半体が前記の複数の検出器の少なくとも１つを支持し、 前記の両半体が離れて位置し、前記血管組織を内部に収容し且つ前記輻射線源及 び検出器内に前記組織を配置するためのギャップをその間に規定する、 請求項１による埋込可能装置。 ４． 前記の両半体が相互に分離し、前記ギャップのサイズを変化するように、 相互に対して往復移動でき、相互に近づいたり離れたりする特徴をさらに有する 、 請求項３の埋込可能装置。 ５． 前記ギャップを調整自在に変化するように、前記の両半体を一緒に調整的 に固定する調整自在ファスナをさらに具備する、 請求項４による埋込可能装置。 ６． 調整自在ファスナが前記の両半体の一方に回転自在ねじ及び前記の両半体 の他方に前記ねじを収容するねじ穴を有する、 請求項５による埋込可能装置。 ７． 前記の少なくとも１つの輻射線源及び前記の複数の検出器が一直線上の列 に配置され、前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記輻射線源に向い合って 配置され、且つ前記輻射線源と前記検出器間に前記組織を収容するのに十分な距 離だけそこから離れている、請求項１による埋込可能装置。 ８． 前記の少なくとも１つの輻射線源及び前記の複数の検出器が平面上の列に 配置され、前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記輻射線源のに向い合って 配置され、且つ前記輻射線源と前記検出器間に前記組織を収容するのに十分な距 離だけそこから離れている、 請求項１の埋込可能装置。 ９． 前記の検出器の少なくとも１つが前記輻射線源に向い合って配置され、且 つ前記検出器の少なくとも１つが前記輻射線源の次に配置されている、 請求項１による埋込可能装置。 １０． 前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記組織により分散された輻射 線を検出するように配置されている、請求項１による埋込可能装置。 １１． 前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記組織を通って伝達された輻 射線を検出するように配置されている、 請求項１による埋込可能装置。 １２． 前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記組織により反射される輻射 線を検出するように配置されている、 請求項１による埋込可能装置。 １３． 前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記組織により分散される輻射 線を検出するように配置され、且つ前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記 組織を通って伝達される輻射線を検出するように配置されている、 請求項１による埋込可能装置。 １４． 前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記組織により分散される輻射 線を検出するように配置され、前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記組織 により伝達される輻射線を検出するように配置され、且つ前記の複数の検出器の 少なくとも１つが前記組織により発射される輻射線を検出するように配置されて いる、 請求項１の埋込可能装置。 １５． 少なくとも１つの光ファイバが、前記輻射線源及び検出器の選定した１ つと前記組織間に前記輻射線を送るように前記輻射線源の少なくとも選定した１ つと関連して使用される、 請求項１による埋込可能装置。 １６． 受信装置に前記血液成分を表す前記制御信号を送るため、前記プロセッ サモジュールに応答する通信手段をさらに具備する、 請求項１による埋込可能装置。 １７． 前記血液成分が、グルコース、酸素、ヘモグロビン薬物療法薬及び腫瘍 マーカから成るグループから選定されている、 請求項16による埋込可能装置。 １８． 哺乳類の血管グルコースのレベルを測定制御するための装置であって、 血管組織に通すように赤外線を向け、組織を通った後赤外線を感知し且つ感知 した赤外線を表わす出力信号を発生するための埋込可能の赤外線源及びセンサモ ジュール、 赤外線源からの出力信号に応答するプロセッサモジュール、及び出力信号のス ペクトル分析を実行し且つ前記血液グルコースレベルを表す制御信号をそこから 導出するためのセンサモジュール、及び 制御信号に応答してインシュリンの処方量を分与するインシュリンポンプ を具備している装置。 １９． インシュリンポンプが哺乳類の体の外部にある、 請求項18による哺乳類内の血液グルコースのレベルを測定制御するための装置。 ２０． インシュリンポンプが哺乳類の体に埋込まれている、 請求項18による哺乳類の血液グルコースレベルを測定制御するための装置。 ２１． 輻射線源及びセンサモジュールが、赤外線から可視光線までの輻射線を 前記組織に向け、前記輻射線が前記組織との相互作用により影響されるように配 置された少なくとも１つの輻射線源、及び複数の検出器で、各々が輻射線の離散 狭帯域に透過なフィルタと関連し、且つ前記狭帯域で検出された輻射線を表す出 力信号を供給し、検出器が前記組織により影響される前記輻射線源からの輻射線 を受けるように組織に対して配置されているもの を具備する、請求項18による哺乳類内の血液グルコースレベルを測定制御する ための装置。 ２２． 輻射線源及びセンサモジュールが、赤外線から可視光線までの輻射線の 少なくとも１つの選定帯域を前記組織内の前記血液に放出し、前記輻射線が前記 の組織との相互作用により影響されるようにするための少なくとも１つの輻射線 源、及び影響された輻射線の前記の少なくとも１つの選定帯域を受け入れるよう にした少なくとも１つの検出器 を具備する、請求項18による哺乳類の血液グルコースレベルを測定制御するた めの装置。 ２３． 受信装置に前記血液グルコースのレベルを表す前記制御信号を送るため 、前記プロセッサに応答する通信手段 をさらに具備する、請求項18による哺乳類の血液グルコースレベルを測定制御 するための装置。 ２４． 前記通信手段及び前記プロセッサモジュールに応答し、前記血液グルコ ースのレベルを表す前記信号を較正するように他の装置から較正信号を受け取る 較正システム をさらに具備する、請求項23による哺乳類の血液グルコースレベルを測定制御 するための装置。 ２５． 組み合わされた光源及び検出器であって、 基材、 前記基材の１部に位置する光学輻射線源、及び 前記輻射線源により放出され且つ目標との相互作用により影響される光学輻射 線を受け入れるように、前記輻射線源に隣接して前記基材に配置された複数の光 学検出器エレメント を具備すると検出器の組み合わせ。 ２６． 各検出器要素が輻射線の離散狭帯域に透過したフィルタと系合し、且つ 前記の狭帯域内で検出された輻射線を表す出力信号を供給する、 請求項25における光線源と検出器の組み合わせ。 ２７． 哺乳類の血管組織内の少なくとも１つの血液成分レベルを生体内で感知 するための装置であって、 赤外線から可視光線までの少なくとも１つの埋込輻射線源であって、前記組織 内の血液に前記輻射線を向け、前記血液と直接接触しない位置にし、且つ前記輻 射線が前記血液との相互作用により影響されるように配置されたもの、 前記血液と直接接触しない位置に、且つ前記血液との相互作用により影響され る輻射線を受け取るように、組織に対して配置された少なくとも１つの埋込検出 器、 赤外線から可視光線までの周波数の選定帯域内の情報を含む少なくとも１つの 出力信号を前記検出器から導出するための前記輻射線源及び前記検出器と系合さ れた手段、及び 前記信号を処理し、前記血液成分のレベルについての情報を導出するためのプ ロセッサ を具備する装置。 ２８． 前記輻射線源及び前記検出器と関連している前記手段が輻射線の少なく とも２つの離散狭帯域に透過なフィルタを有する、 請求項27による装置。 ２９． 前記輻射線源及び前記検出器が配置されている内周部を有するチャンネ ルであって、内部の血管を収容し且つ前記輻射線源及び検出器に近接して前記血 管を配置できる寸法を有するものをさらに具備する、 請求項27による装置。 ３０． 第１半体及び第２半体をさらに具備し、一方の半体が少なくとも１つの 輻射線源を支持し、且つ他方の半体が前記の少なくとも１つの検出器を支持し、 前記の両半体が離れて位置し、前記血管組織を内部に収容し且つ前記輻射線源及 び検出器に近接して前記組織を配置するためのギャップをその間に規定する、 請求項27による装置。 ３１． 前記の両半体が相互に分離し、前記ギャップのサイズを変化するため、 相互移動でき、相互に近づいたり、離れたりする 特徴をさらに有する、請求項29による装置。 ３２． 前記ギャップを調整自在に変化するため、前記の両半体を一緒に調整自 在に固定する調整自在ファスナ をさらに具備する、請求項31による装置。 ３３． 調整自在ファスナが前記の両半体の一方に回転自在ねじ及び前記の両半 体の他方に前記ねじを収容するねじ穴を有する、 請求項32による装置。 ３４． 前記の少なくとも１つの検出器が前記輻射線源の反対側に配置され、且 つ前記輻射線源と前記検出器間に前記組織を収容するのに十分な距離だけそこか ら離れている、 請求項27による装置。 ３５． 前記検出器の少なくとも１つが前記輻射線源の反対側に配置され、且つ 前記検出器の少なくとも１つが前記輻射線源の次に配置されている、複数の検出 器 をさらに具備する、請求項27による装置。 ３６． 前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記血液により分散される輻射 線を検出するように配置されている、 請求項35による装置。 ３７． 前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記血液を通って伝達される輻 射線を検出するように配置されている、 請求項35による装置。 ３８． 前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記血液により反射される輻射 線を検出するように配置されている、 請求項35による装置。 ３９． 前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記血液により分散される輻射 線を検出するように配置され、且つ前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記 血液を通って伝達される輻射線を検出するように配置されている、 請求項35による装置。 ４０． 前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記血液により分散される輻射 線を検出するように配置され、前記の複数の検出器の少なくとも１つが前記血液 により伝達される輻射線を検出するように配置され、且つ前記の複数の検出器の 少なくとも１つが前記血液により反射された輻射線を検出するように配置されて いる、 請求項35による装置。 ４１． 少なくとも１つの光ファイバが、前記輻射線源及び検出器の選定した１ つと前記組織間に前記輻射線を送るように前記輻射線源及び検出器の少なくとも 選定した１つと組み合わせて使用される、 請求項27による装置。 ４２． 外部装置に前記血液成分のレベルについての前記情報を送信するための 遠隔送信機をさらに具備する、 請求項27による装置。 ４３． 外部装置からの信号を受信するための遠隔受信機 をさらに具備する、請求項27による装置。 ４４． 外部装置からの前記信号が較正信号である、 請求項43による装置。 ４５． 前記血液成分のレベルについての前記情報を外部装置に送信するための 遠隔送信機及び前記外部装置から信号を受信するための遠隔受信機を さらに具備する、請求項27による装置。 ４６． 哺乳類における血管グルコースレベルを測定制御するための装置であっ て、 血管組織を通るように赤外線を向け、組織を通った後赤外線を感知し且つ感知 した赤外線を表わす出力信号を発生するための埋込赤外線源及びセンサモジュー ル、 赤外線源からの出力信号に応答するプロセッサモジュール、及び出力信号のス ペクトル分析を実行し且つ前記血液グルコースのレベルを表す制御信号をそこか ら導出するためのセンサモジュール、及び 制御信号に応答してインシュリンの用量を配分するインシュリンポンプ を具備している装置。 ４７． インシュリンポンプが哺乳類の体外にある、 請求項46による装置。 ４８． インシュリンポンプが哺乳類の体内に埋込可能である、 請求項46による装置。 ４９． 輻射線源及びセンサモジュールが、赤外線から可視光線までの輻射線を 前記組織に向け、前記血液と直接接触しないように位置し、前記輻射線が前記血 液との相互作用により影響されるように配置された少なくとも１つの埋込可能輻 射線源、前記血液と直接接触しない位置にし且つ前記との相互作用により影響さ れた輻射線を受け取るように組織に対して配置されている少なくとも１つの埋込 可能検出器、赤外線から可視光線までの周波数の選定帯域内の情報を含む少なく とも１つの出力信号を前記検出器から導出するよう前記輻射線源及び前記検出器 と関連付された手段、及び前記血液グルコースのレベルについての情報を導出す るため前記信号を処理するプロセッサ を具備する、請求項46による装置。 ５０． 哺乳類における血液の生体分光学分析を実行する方法であり、 所定範囲内の波長を有する輻射線源を血管組織内に且つ分析する血液と直接接 触しないように埋込むこと、及び前記輻射線を前記血液に向け、前記輻射線が前 記血液との相互作用により影響されるように配置すること、 前記血液と直接接触しないように前記輻射線に応答する検出器を埋込むこと、 及び前記血液により影響される輻射線を受け取るように前記検出器を配置するこ と、 前記検出器から情報を含む出力信号を入手すること、及び 前期出力信号に含まれる情報を分析すること、及び前記血液内の少なくとも１ つの血液成分のレベルについての情報をそこから導出すること の各ステップを具備することを特徴とする方法。 ５１． 前記出力信号に含まれる情報を分析するステップがフーリエ変換赤外線 分光分析を含む、 請求項50による方法。 ５２． 前記の所定範囲内の波長の２つの別々の狭帯域内の前記血液により影響 される前記輻射線の部分に対して前記フーリエ赤外線分光分析を実行すること をさらに具備する、請求項51による方法。 ５３． 前記の所定範囲内の波長の２つの別々の狭帯域に前記検出器により受け 取られる輻射線を制限することのステップ をさらに具備する、請求項50による方法。 ５４． 前記血液に向けられた輻射線を制限することの前記ステップが前記輻射 線の光学フィルタ作用 を具備する、請求項53による方法。 ５５． 前記の所定範囲内の波長の２つの別々の狭帯域に前記検出器により受け 取られる輻射線を制限することのステップ をさらに具備する、請求項50による方法。 ５６． 前記検出器により受け取られた輻射線を制限することの前記ステップが 前記輻射線の光学フィルタ作用を具備する、 請求項55による方法。 ５７． 哺乳類の血管酸素レベルを測定制御するための装置であり、 血管組織を通るように赤外線を向け、組織を通った後赤外線を感知し且つ感知 した赤外線を表わす出力信号を発生するための埋込赤外線源及びセンサモジュー ル、 赤外線源からの出力信号に応答するプロセッサモジュール、及び出力信号のス ペクトル分析を実行し且つ前記血液酸素のレベルを表す制御信号をそこから導出 するためのセンサモジュール、及び 制御信号に応答して前記血液酸素を制御するための制御装置 を具備している装置。 ５８． 制御装置がペースメーカである、 請求項57による哺乳類の血液酸素レベルの測定制御装置。 ５９． 第２の装置が細動除去器である、 請求項57による哺乳類の血液酸素レベルの測定制御装置。 ６０． 輻射線源及びセンサモジュールが、赤外線から可視光線までの輻射線を 前記組織に向け、前記輻射線が前記組織との相互作用により影響されるように配 置された少なくとも１つの輻射線源、及び複数の検出器で、各々が輻射線の離散 狭帯域に透過するフィルタと系合し且つ前記の狭帯域で検出された輻射線を表す 出力信号を供給し、検出器が前記組織により影響される前記輻射線源から輻射線 を受け取るため、組織に対して配置されている、 請求項57による哺乳類の血液酸素レベルの測定制御装置。 ６１． 輻射線源及びセンサモジュールが、赤外線から可視光線までの輻射線の 少なくとも１つの選定帯域を前記組織内の前記血液に放出し、前記輻射線が前記 の組織との相互作用により影響されるようにするための少なくとも１つの輻射線 源、及び 影響された輻射線の前記の少なくとも１つの選定帯域を受け入れるようにした 少なくとも１つの検出器で、各々が前記の影響された輻射線を表す出力信号を供 給するものを具備する、 請求項57による哺乳類の血液酸素レベルを測定制御するための装置。 ６２． 受信装置に前記血液酸素レベルを表す前記制御信号を送るため、前記プ ロセッサに応答する通信手段 をさらに具備する、請求項57の哺乳類の血液酸素レベルを測定制御するための 装置。 ６３． 前期受信装置が、前記血液酸素レベルを示す信号を較正するための前記 プロセッサモジュールへの較正信号を通信するための前記通信手段から受信した 制御信号に応答する体外較正モジュールであることを特徴とする 請求項６２による哺乳類の血液酸素レベルを測定制御するための装置。 ６４． 埋込輻射線源、センサ及びプロセッサモジュールがパルス酸素計を具備 する、 請求項57による哺乳類の血液酸素レベルを測定制御するための装置。 ６５． 哺乳類の医薬血液成分レベルを測定制御するための装置であって、 血管組織を通るように赤外線を向け、組織を通った後赤外線を感知し且つ感知 した赤外線を表わす出力信号を発生するための埋込赤外線源及びセンサモジュー ル、 赤外線源からの出力信号に応答するプロセッサモジュール、及び出力信号のス ペクトル分析を実行し且つ前記医薬血液成分のレベルを表す制御信号をそこから 導出するためのセンサモジュール、及び 前記制御信号に応答して前記医薬血液成分を制御するための制御装置 を具備している装置。 ６６． 前記制御装置が制御信号に応答して前記医薬血液成分の用量を分与する ためのポンプである、 請求項66による装置。 ６７． ポンプが哺乳類の体の外部にある、 請求項67による装置。 ６８． ポンプが哺乳類の体内に埋込まれている、 請求項68による装置。 ６９． 輻射線源及びセンサモジュールが、赤外線から可視光線までの輻射線を 前記組織に向け、前記輻射線が前記組織との相互作用により影響されるように配 置された少なくとも１つの前記輻射線源、及び複数の検出器で、各々が輻射線の 離散狭帯域に透過なフィルタと系合し且つ前記の狭帯域で検出された輻射線を表 す出力信号を供給し、検出器が前記組織により影響される前記輻射線源から輻射 線を受け取るように、組織に対して配置されているもの を具備する、請求項66による装置。 ７０． 輻射線源及びセンサモジュールが、赤外線から可視光線までの輻射線の 少なくとも１つの選定帯域を前記組織内の前記血液に放出し、前記輻射線が前記 の組織との相互作用により影響されるようにするための少なくとも１つの輻射線 源、及び影響された輻射線の前記の少なくとも１つの選定帯域を受け入れるよう にした少なくとも１つの検出器で、各々が前記の影響される輻射線を表す出力信 号を供給するもの を具備する、請求項66による装置。 ７１． 受信装置に前記の医薬血液成分レベルを表す前記制御信号を通信で送る ための、前記プロセッサモジュールに応答するための通信手段 をさらに具備する、請求項66による装置。 ７２． 前記受信装置が、前記の医薬血液成分レベルを表す前記信号を較正する ための、較正信号を送る前記の通信手段からの前記制御信号に応答する体外較正 モジュールである、 請求項71による装置。 ７３． 哺乳類の血管組織内の少なくとも１つの血液成分のレベルを生体内で感 知するための装置であって、 赤外線から可視光線までの少なくとも２つ選定帯域の輻射線を放出する埋込み 可能輻射線源で、前記組織内の血液に放出された輻射線を向け、且つ前記血液と 直接接触せず、前記放出輻射線が前記血液と相互作用により影響されるよう配置 されているもの、 前記血液と直接接触しないように位置している埋込可能検出器で、前記血液と の相互作用により影響される輻射線を受取、且つ前記の影響された輻射線に応答 して出力信号を発生するため、前記組織に対して位置しているもの、 前記の影響された輻射線と関連した前記出力信号内の情報を送るための、前記 検出器出力信号に応答する通信手段、及び 前記血液成分のレベルに関する情報をそこから導出するため、前記通信手段に よりプロセッサに送られる情報を処理する、前記通信手段と通信するプロセッサ を具備する装置。 ７４． 前記輻射線源及び検出器が配置されている円形内周部を有するチャンネ ルで、内部に血管を収容する寸法で、且つ前記血管が前記輻射線源及び検出器に 近接するよう配置されているもの、及び種々のスペクトル帯域の使用により前記 信号を区別するための手段 をさらに具備する、請求項73による埋込可能装置。 ７５． 前記血管組織が膜であり、且つ前記輻射線源から放出された前記輻射線 が前記膜と相互作用し、前記輻射線が前記検出器により集められる、 請求項74による埋込可能装置。 ７６． 前記血管組織が筋肉であり、且つ前記輻射線源から放出された前記輻射 線が前記筋肉と相互作用し、前記輻射線が前記検出器により集められる、 請求項74による埋込可能装置。 ７７． 輻射線の前記帯域がスペトクル及び前記スペクトルを区別するための手 段を有し、スペクトルを区別するための前記手段が時間の選定された関数として の前記輻射線の変調を有し、且つ前記プロセッサが前記変調手順の情報を有する 、 請求項74による埋込可能装置。 ７８． 輻射線の前記帯域がスペクトルとこのスペクトルを区別するための手段 とを有し、スペクトルを区別するための前記手段は選定した周波数での前記輻射 線の変調を有し、且つ前記プロセッサが前記変調に関する手順の情報を有する、 請求項74による埋込可能装置。 ７９． ヘモグリビン中の酸素飽和の度合いを測定する、 請求項74による埋込可能装置。 ８０． 前記輻射線源が選定波長の少なくとも１つのＬＥＤを有する、 請求項74による埋込可能装置。 ８１． 前記出力信号が、所定レベルの血液酸素飽和に従って心拍率、並びに心 房及び心室収縮時間を調整するように、ペースメーカに通信で送られる、 請求項79による装置。 ８２． 前記出力信号が、細動除去前のアルゴリズムに組織灌流及び酸素を含む ため、埋込細動除去器に通信で送られる、 請求項79による装置。 ８３． 前記プロセッサが体外に位置している、 請求項74による埋込可能装置。 ８４． 前記出力信号が他の既知の技術により血液成分の測定で取得した体外デ ータに従って定期的に較正される、 請求項74による埋込可能装置。 ８５． 前記輻射線源が少なくとも２つのレーザーダイオードから成る、 請求項74による埋込可能装置。 ８６． 前記血液成分が少なくとも血液グルコースである、 請求項84による埋込可能装置。 ８７． 血液グルコースレベルが前記プロセッサにより、低血糖症範囲にあると 確定された時の、可聴アラーム をさらに具備する、請求項84による埋込可能装置。 ８８． インシュリンポンプをさらに具備する、請求項87による埋込可能装置。 ８９． 前記インシュリンポンプが体外に位置する、請求項88による装置。 ９０． 前記インシュリンポンプが内部に埋込まれている、 請求項89による装置。 ９１． 輻射線の前記選定帯域が相互にほぼ共線状で、且つほぼ同一の血管組織 と相互作用する、 請求項74による装置。