光電検知装置
【課題】生体内の分析物の存在又は濃度を検知するための光電検知装置を提供する。
【解決手段】外面を有するハウジング１１２と、当該ハウジングの外面の少なくとも一部分上に配置された複数の標識分子１１６と、前記ハウジング内に収容された回路基板１７０と、頂面と底面とを有し、前記回路基板上の回路に電気的に接続されており、当該光検知器の少なくとも頂面が光電性である光検知器１２０と、頂面と底面とを有し、当該底面は前記光検知器の頂面を覆うように配置されているフィルタ１３４と、当該フィルタの頂面を覆うように配置されている放射線源１１８と、を含んでいる光電検知装置であって、滑らかで丸い長円、卵形又は楕円形状（例えば、豆又は医薬品カプセル形状）をしており、生体内検知のために装置が人体内に埋め込まれるのを可能にする大きさであり、全体を内蔵できる。
【解決手段】外面を有するハウジング１１２と、当該ハウジングの外面の少なくとも一部分上に配置された複数の標識分子１１６と、前記ハウジング内に収容された回路基板１７０と、頂面と底面とを有し、前記回路基板上の回路に電気的に接続されており、当該光検知器の少なくとも頂面が光電性である光検知器１２０と、頂面と底面とを有し、当該底面は前記光検知器の頂面を覆うように配置されているフィルタ１３４と、当該フィルタの頂面を覆うように配置されている放射線源１１８と、を含んでいる光電検知装置であって、滑らかで丸い長円、卵形又は楕円形状（例えば、豆又は医薬品カプセル形状）をしており、生体内検知のために装置が人体内に埋め込まれるのを可能にする大きさであり、全体を内蔵できる。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、液体又は気体媒体内の分析物の存在又は濃度を検知するための光電検知装置に関する。より特定すると、本発明は、（全ての場合において、必ずしも限定されないけれども）滑らかで丸い長円形、卵形又は楕円形状（例えば、豆又は医薬品カプセル形状）によって全体的に内蔵されること及び種々の分析物の生体内での検知のために、装置が人間の体内に埋め込まれるのを可能にする大きさを特徴としている光学的検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
その開示が本明細書に参考として組み入れられている米国特許第５，５２７，３１３号には、標識分子と、例えば、光検知器のような光検知素子とを含んでいる蛍光ベースの検知装置が記載されている。概して、本発明の技術分野においては、標識分子は、１以上の光学特性が分析物の局部的な存在によって影響を受ける分子を意味する。米国特許第５，５１７，３１３号による装置においては、光源例えば発光ダイオード（“ＬＥＤ”）が、蛍光標識分子を含んでいる材料の層内又は代替的には導波層内に少なくとも部分的に配置されていて、光源に対して発せられた放射線（光）が標識分子にぶつかり且つ蛍光を発生させるようになされている。高域フィルタは、光源からの散乱光を濾波して取り除きつつ、標識分子によって発せられた蛍光が光検知素子（光検知器）に達するのを可能にする。
【０００３】
米国特許第５，５１７，３１３号に記載されている装置において採用されている標識分子の蛍光は、分析物の局部的な存在によって変調される（すなわち、減衰されるか又は増大される）。例えば、錯トリス（４，７−ジフェニール１−１，１０−フェナンスロリン）ルテニウム（ＩＩ）ペルクロレイトのオレンジ赤色蛍光は、酸素の局部的な存在によって消える。従って、この錯体は、酸素センサー内の標識分子として有利に使用することができる。蛍光特性が種々の他の分析物によって影響を受ける標識分子は公知である。
【０００４】
更に、吸収レベルが分析物の存在又は濃度によって影響を受ける吸光性の標識分子もまた知られている。例えば米国特許第５，５１２，２４６号を参照のこと（当該米国特許は、その開示が参考として本明細書に組み入れられており、砂糖のようなポリヒドロキシル化合物の局部的な存在によってスペクトル感度が減衰せしめられる組成物を開示している）。しかしながら、このような吸光性標識分子は、以前は、米国特許第５，５１７，３１３号において教示されているようなセンサー構造又は本明細書に教示されているようなセンサー構造においては使用されていなかった。
【０００５】
米国特許第５，５１７，３１３号に記載されているセンサーにおいては、標識分子を含んでいる材料は、分析物に対して浸透性である。従って、分析物は、周囲の試験媒体から材料内へ拡散して、標識分子の蛍光に影響を及ぼし得る。光源、マトリックス材料を含んでいる標識分子及び光検知器は、標識分子によって発せられる蛍光が光検知器にぶつかって周囲の媒体内の分析物の濃度を示す電気信号が発せられるような構造とされている。
【０００６】
米国特許第５，５１７，３１３号に記載されている検知装置は、米国特許第５，５１７，３１３号に対する従来技術を構成している装置に優る顕著な改良を示している。しかしながら、極めて重要な環境である人体内の種々の分析物の検知を可能にするセンサーの必要性が依然として存在する。更に、より小さく且つ効率の良い装置をもたらす更なる改良が当該分野でなされて来た。
【０００７】
米国特許第６，４００，９７４号及び第６，７１１，４２３号（これらによる開示は本明細書において参考として組み入れられている）には、各々、標識分子及び人体内で使用できるように設計されている光電素子を含んでいる蛍光ベースの検知素子が記載されている。
【発明の開示】
【０００８】
一つの特徴においては、本発明は、光電検知素子を提供する。一つの特別な実施形態においては、当該検知素子は、外面を有しているハウジングと、当該ハウジングの外面の少なくとも一部分上に配置されている複数の標識分子と、ハウジング内に収納されている回路基板と、当該回路基板の頂面が位置する面にほぼ直角である面に位置する側面を有している支持部材と、当該支持部材の上記側面に取り付けられ且つ回路基板の頂面の上方ある距離のところに配置されている放射線源と、標識分子の応答を検知するために回路基板に結合されている光検知器とを含んでいる。
【０００９】
回路基板への支持部材の取り付けを容易にするために、回路基板は、その頂面に溝を有することができ、支持部材は前記溝内に挿入される端部を有することができるので有利である。
【００１０】
当該検知装置は更に、放射線源から隔置されており且つ放射線源に対向している反射面を有している反射器を含んでいる。当該光検知器は、放射線源と反射器の反射側との間の位置決めをすることができる。
【００１１】
もう一つ別の実施形態においては、検知装置は、外面を有しているハウジングと、当該ハウジングの外面の少なくとも一部分上に配置されている複数の標識分子と、前記ハウジング内に収納されている回路基板と、頂面及び底面を有している光検知器（当該光検知器は、回路基板上の回路に電気的に接続されており、前記光検知器の少なくとも頂面が光電性である）と、頂面及び底面を有し、当該底面が光検知器の頂面を覆うように配置されているフィルタと、当該フィルタの頂面を覆うように配置されている前記放射線源とを含んでいる。
【００１２】
幾つかの実施形態においては、当該検知装置は更に、頂面及び底面を有している基部を含んでいても良く、前記底面は回路基板の端部に取り付けられており、光検知器の底面は、前記基部の頂面上に取り付けられる。好ましくは、前記基部の頂面は、回路基板の頂面が位置する面にほぼ直角である面内に位置し、光検知器の頂面は前記基部の頂面にほぼ平行である。回路基板への前記基部の取り付けを容易にするために、基部の底面は、内部に溝を有していても良く、前記回路基板の端部は当該溝内に挿入することができる。
【００１３】
他の構造においては、光検知器の頂面は、回路基板の頂面が位置している面とほぼ平行である面内に位置している。更に、放射線源とフィルタとの間に不透明な基部を配置しても良い。当該基部は、モリブデンによって作ることができる。
【００１４】
本発明の上記の及びその他の特徴及び利点のみならず本発明の好ましい実施形態の構造及び作動を、添付図面を参考にして以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本明細書に組み込まれており且つ出願書類の一部を形成している添付図面は、詳細な説明と共に、本発明の種々の実施形態を例示する助けとなり、更に、本発明を説明し且つ当業者が本発明を作り且つ使用することを可能にする機能を果たす。図面においては、同様の参照符号は、同一又は機能的に類似している部材を示している。更に、参照符号の最も左の桁は、当該参照符号が最初に現れる図面を特定している。
【図１】図１は、本発明の一実施形態による蛍光ベースのセンサーの断面図である。
【図２】図２は、本発明の別の実施形態による蛍光ベースのセンサーの断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態による回路基板の頂面斜視図である。
【図４】図４は、本発明の別の実施形態による蛍光ベースのセンサーの断面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態によるアセンブリの断面図である。
【図６】図６は、本発明の別の実施形態による蛍光ベースのセンサーの断面図である。
【好ましい実施形態の説明】
【００１６】
図１は、蛍光標識分子１１６の蛍光に基づいて作動する本発明の一実施形態による光学ベースのセンサー（“センサー”）１１０の断面図である。図示されているように、センサー１１０はセンサーハウジング１１２を含んでいる。センサーハウジング１１２は、適切な光学的に透過性のポリマー材料によって形成することができる。好ましいポリマー材料としては、限定的ではないが、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のようなアクリル系ポリマーがある。
【００１７】
センサー１１０は更に、センサーハウジング１１２の外面の少なくとも一部分上にコーティングされたマトリックス層１１４を含んでおり、層１１４全体に蛍光標識分子１１６が分布せしめられている（層１１４は、ハウジング１１２の表面の全て又は一部分を覆うことができる）。
【００１８】
センサー１１０は更に、標識分子１１６と相互作用する波長範囲に亘る放射線を含む放射線を発する例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）のような放射線源１１８又はその他の放射線源を含んでいる。例えば、蛍光ベースのセンサーの場合には、放射線源１１８は、標識分子１１６に蛍光を発生させる波長の放射線を発する。センサー１１０はまた、光検知器１２０（例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタ又はその他の光検知素子）をも含んでおり、蛍光ベースのセンサーの場合には、標識分子１１６によって発せられる蛍光を感知し、それに応答して、標識分子の蛍光レベルを示す信号が光検知器１２０によって発生される。図１には、センサー１１０が１以上の光検知器を有することができることを示すために、２つの光検知器１２０ａ及び１２０ｂが示されている。放射線源１１８は、例えば、ニチアコーポレーション（www.nichia.com）から提供されているＬＥＤモデル番号ＥＵ−Ｕ３２ＳＢを使用して提供しても良い。センサー１１０に適用される特別な標識分子及び検知される興味のある特別な分析物に応じて、他のＬＥＤも使用することができる。
【００１９】
センサー本体の表面に標識分子１１６をコーティングしても良く、又は、これらは、（図１に示されているように）マトリックス層１１４内に含まれていても良い。マトリックス層１１４は、当該技術において公知の方法により準備し且つセンサーハウジング１１２の表面にコーティングされた生体適合性のポリマーマトリックスを含んでいる。分析物に対して浸透性であるのが好ましい適切な生体適合性マトリックス材料としては、幾つかのメタクリレート（例えば、ＨＥＭＡ）及びヒドロゲルがあり、これらは、特に分析物に対して選択的に浸透性であるように、すなわち、分子量カットオフ機能を果たすように作ることができるのが有利である。
【００２０】
センサー１１０は、全体的に内蔵型とすることができる。言い換えると、センサーは、（例えば、放射線源１１８を駆動するために、）センサーに電力を供給するか又はセンサーからの信号を伝達するために、センサーハウジング１１２内へ又はセンサーハウジング１１２から延びている電気リード線が無いような形態で構成されるのが好ましい。むしろ、センサー１１０は、当該技術において良く知られているように、外部電源（図示せず）によって電力を供給されても良い。例えば、外部電源は、磁場を発生して誘導要素１４２（例えば、銅線コイル又はその他の誘導要素）内に電流を誘導することができる。更に、回路１６６は、外部データ読み取り装置に情報を伝達するために、誘導要素１４２を使用しても良い。回路１６６は、個別の回路要素、積分回路（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び／又はその他の電子要素）を含んでいても良い。外部電源及びデータ読み取り装置は同じ装置であっても良い。
【００２１】
代替的な実施形態においては、センサー１１０は、例えば、マイクロバッテリ、マイクロ発電機及び／又はその他の電源のような内蔵電源によって電力を供給されても良い。
図１に示されているように、センサー１１０の光電要素の多くは、回路基板１７０に固定される。回路基板１７０は、センサー１１０の種々の構成要素間の連絡経路を提供する。
【００２２】
図１に更に図示されているように、高域パスフィルタ又はバンドパスフィルタのような光学フィルタ１３４ａ及び１３４ｂは、各々、光検知器１２０ａ及び１２０ｂの光電面を覆うことができる。フィルタ１３４ａは、光検知器１２０ａの光検知面１３５上にぶつかることによって光源１１８によって発生される放射線の量を阻止するか又は実質的に減らしても良い。これと同時に、フィルタ１３４ａは、蛍光標識分子１１６によって発せられる蛍光が通過して光検知器１２０ａの光検知面１３５にぶつかることを可能にする。これは、光源１１８からの入射光に起因する光検知器信号内の“ノイズ”を著しく減らす。
【００２３】
本発明の一つの特徴に従って、センサー１１０が開発された用途（決して、これが適する唯一の用途ではないけれども）は、人体内の種々の生物学的分析物を測定することである。例えば、センサー１１０は、グルコース、酸素、毒素、医薬品その他の薬剤、ホルモン及びその他の人体内の代謝性分析物を測定するために使用することができる。マトリックス層１１４と標識分子１１６との特別な組成は、センサーが検知するために使用される特別な分析物及び／又はセンサーが分析物を検知するために使用されるべき場所（すなわち、血液内又は皮下組織内）に応じて変わるかも知れない。しかしながら、もし存在するならば、マトリックス層１１４は、好ましくは、標識分子を分析物に対して曝すのを容易にすべきである。更に、標識分子の光学的特性（例えば、蛍光標識分子の蛍光レベル）は、標識分子が曝される特別な分析物の濃度の関数であるのが好ましい。
【００２４】
人体の生体内での使用を容易にするために、ハウジング１１２は、滑らかな長円又は丸い形状に形成されるのが好ましい。これは、豆又は医薬品ゼラチンカプセルとほぼ同じ大きさ及び形状、すなわち、長さＬが約５００ミクロン乃至約０．８５インチ（２１．５９ミリメートル）程度であり、直径Ｄが約３００ミクロン乃至約０．３インチ（７．６２ミリメートル）程度であり、内部が概して滑らかで丸い表面であることが有利である。この形状によって、センサー１１０が、基本的身体機能と干渉することなく又は過剰な痛み又は不快感を惹き起こすことなく、人体内すなわち経皮的に又は下に横たわる組織内（器官又は血管内を含む）に埋め込まれるのを可能にする。
【００２５】
幾つかの実施形態においては、ハウジングの好ましい長さは約０．５インチ（１２．７ミリメートル）乃至０．８５インチ（２１．５９ミリメートル）であり、好ましい直径は約０．１インチ（２．５４ミリメートル）乃至０．１１インチ（２．７９４ミリメートル）である。
【００２６】
図１に示されている実施形態においては、光線源１１８は、回路基板１７０の頂面１７１に対して持ち上がっている。より特別には、図示された実施形態においては、光線源１１８は支持部材１７４に固定されており、支持部材１７４は、光線源１１８を面１７１の上方へ持ち上げ且つ光線源１１８を基板１７０上の回路に電気的に接続して、電力が光線源１１８に供給されることができるように機能する。光線源１１８と側面１７１との間の距離（ｄ）は、概して、０乃至０．０３０インチ（０．７６２ミリメートル）の範囲内である。好ましくは、距離（ｄ）は、０．０１０乃至０．０２０インチ（０．２５４乃至０．５０８ミリメートル）の範囲内である。回路基板１７０は、支持部材１７４の基端１７３を受け入れるための溝１８０を有していても良い。この特徴は更に、基板１７０の頂面斜視図である図３に示されている。
【００２７】
幾つかの実施形態においては、支持部材１７４は、その表面上に配置され且つ光線源１１８に電気的に接続されている電気接点１５８（例えば、電気を導くための導電性パッド又はその他の器具）を含んでいても良い。接点１５８は、電気的連結１５９（例えば、回路トレース又はその他の伝達ライン）を介して、電気的に接続されている。接点１５７は、回路基板１７０の回路１６６又はその他の回路に電気的に接続されていても良い。従って、幾つかの実施形態においては、回路１６６から光線源１１８までの電気経路が設けられている。
【００２８】
図１に更に示されているように、反射器１７６を、その端部によって基板１７０に取り付けても良い。好ましくは、反射器１７６は、反射器１７６の面部分１７７が面１７１にほぼ直角であり且つ光線源１１８に対向するように基板１７０に取り付けられるのが好ましい。好ましくは、面１７７は、光線源１１８によって発せられた放射線を反射する。例えば、面１７７は、その上に配設された反射コーティングを有していても良く又は面１７７は反射材料によって構成しても良い。
【００２９】
光検知器１２０を参照すると、光検知器１２０は、光線源１１８と反射器１７６との間に配置された面領域１７１の下方に配置されるのが好ましい。例えば、幾つかの実施形態においては、光検知器１２０は、光線源１１８と反射器１７６との間の領域の下方の位置で基板１７０の底面１７５に取り付けられている。光検知器１２０が基板１７０の底面１７５に取り付けられている実施形態においては、各光検知器１２０のための穴は、基板１７０を貫通するように形成されるのが好ましい。このことは図３に示されている。図３に示されているように、基板１７０内には２つの穴３０１ａ及び３０１ｂが形成されており、それによって、標識分子１１６からの光が光検知器１２０へ到達するための通路を提供している。回路基板１７０内の穴は、例えば、ドリル加工、レーザー加工等によって形成することができる。各光検知器１２０は、図１に示されているように、穴に入る光が光検知器１２０の光電面にぶつかりそうな配置とされている。この技術はまた、光検知器１２０にぶつかる周辺光の量を減らす。
【００３０】
図１に更に示されているように、基板１７０内の各穴は、フィルタ１３４を含むことができ、光が、対応するフィルタ１３４を通過することによってのみ光検知器１２０に到達できるようになされている。光検知器１２０の底面及び全ての側面は、光検知器１２０にぶつかる周辺光の量を更に減じるために、暗光を遮蔽するエポキシ樹脂１９０によって覆うことができる。
【００３１】
一つの実施形態においては、光検知器１２０ａは、標識分子１１６によって射出され又は吸収された光に対応する信号を形成するために使用され、光検知器１２０ｂは、基準信号を形成するために使用される。この実施形態においては、蛍光要素１５４は、フィルタ１３４ｂの頂面上に配置することができる。蛍光要素１５４は、所定の波長で蛍光を発することが好ましい。要素１５４は、所定の波長で蛍光を発するテルビウム又はその他の蛍光要素によって作ることができる。この実施形態においては、フィルタ１３４ａ及びフィルタ１３４ｂは、種々の波長の光を濾波する。フィルタ１３４ａは４００ｎｍ未満の波長を濾波することができ、フィルタ１３４ｂは５００ｎｍ未満の波長を濾波することができる。
【００３２】
図２を参照すると、図２は、本発明のもう一つ別の実施形態によるセンサー２１０を示している。図２に示されているように、センサー２１０はセンサー１１０に類似している。主要な相違点は、反射器１７６が支持部材２０２によって置換されているという点であり、支持部材２０２は基板１７０の端部１９４に結合されており、光線源１１８が支持部材２０２に固定されている。この実施形態においては更に、支持部材１７４が反射器２０９によって置き換えられている。反射器１７６のように、反射器２０９は光線源１１８に面している反射面２１１を有している。更に、その結果、光検知器１２０ａは光線源１１８に近接したままであり、光検知器１２０ａは、光検知器１２０ｂによって置換しても良く、フィルタ１３４ａはフィルタ１３４ｂと置換しても良い。蛍光要素１５４はまた、フィルタ１３４ｂの頂部上にとどまることができるように再配置しても良い。
【００３３】
図１及び２に示されているように、幾つかの実施形態においては、標識分子１１６は、光線源１１８と反射器１７６との間の領域である領域１９３の上方の領域内にのみ配置することができる。
【００３４】
図４を参照すると、図４は、本発明の別の実施形態による光学ベースのセンサー４１０の断面図である。センサー４１０は、センサー１１０の機械要素と同じ要素を多く含んでいる。しかしながら、センサー４１０内の光線源１１８、光検知器１２０ａ及びフィルタ１３４ａの配置は、センサー１１０内の配置と異なっている。
【００３５】
図４に示されているように、基部４１２は、回路基板１７０の端部４１３に取り付けられている。基部４１２の頂面４１４及び底面４１６は、各々、基板１７０の側面１７１が位置している面にほぼ直角である面内に位置していても良い。底面４１６は、基板１７０の端部４１３を収容する溝４１８を有していても良い。溝４１８は、基部４１２を基板１７０に固定する助けとなる。
【００３６】
光検知器１２０ａは、基部４１２の頂面４１４上に取り付けても良い。光検知器１２０ａは、当該光検知器１２０ａの光電面１３５が基板１７０の側面１７１が位置している面にほぼ直角である面内に位置し且つ頂面４１４と同じ方向に面するように基部４１２上に取り付けられるのが好ましい。
【００３７】
フィルタ１３４ａは、側面１３５にぶつかる光のほとんど（全部でない場合）が最初にフィルタ１３４ａを通過しなければならないように、光検知器１２０ａの側面１３５の上方に配置されるのが好ましい。フィルタ１３４ａは、光検知器１２０ａに固定して取り付けても良い。例えば、フィルタ１３４ａを光検知器１２０ａに固定するために、屈折率（ＲＩ）適合エポキシ樹脂５０１（図５参照）を使用しても良い。
【００３８】
幾つかの実施形態においては、基部４１２は、少なくとも２つの電気接点が表面（例えば側面４１４）上に設けられていても良い。例えば、図４に示されているように、第一の電気接点４７１と第二の電気接点４７２とが、基部４１２の側面４１４上に設けられている。線４７３（又は、その他の電気コネクタ）は、光検知器１２０ａを電気接点４７１に接続するのが好ましく、線４７４（又はその他の電気接点）は、光線源１１８を電気接点４７２に電気的に接続するのが好ましい。接点４７１は、電気的連結部４７６を介して対応する接点４７５に電気的に接続されている。同様に、接点４７２は、電気的連結部４７８を介して対応する接点４７７に電気的に接続されている。接点４７５、４７７は、溝４１８内に挿入されている基板１７０の端部に設けられるのが好ましい。接点４７５、４７７は、回路基板１７０上の回路１６６又はその他の回路に電気的に接続しても良い。従って、幾つかの実施形態においては、基部４１２は、回路１６６から電源１１８及び／又は光検知器１２０ａへの電気経路の一部分を提供している。
【００３９】
図５を参照すると、図５は更に、光検知器１２０ａ、フィルタ１３４ａ及び光線源１１８の配置を示している。図４及び５に示されているように、光線源１１８は、フィルタ１３４ａの頂面４６７上に取り付けられている。従って、図４及び５に示されているように、光検知器１２０ａ、フィルタ１３４ａ及び光線源１１８は整合されている。すなわち、図５に示されているように、フィルタ１３４ａ及び光線源１１８の両方が、各々、光検知器１２０ａの光電面１３５の少なくとも一部分の上方の領域内に配置されている。
【００４０】
好ましくは、不透明で非半透明な基部４３１が、光線源１１８とフィルタ１３４との間に配置されている。不透明な基部４３１が、光線源１１８から射出された光がフィルタ１３４ａの面４６７にぶつかるのを阻止するように機能する。基部４３１は、金クラッド−モリブデンのタブ（モリタブ：ｍｏｌｙｔａｂ）又はその他の不透明な構造とすることができる。光線源１１８を基部４３１に及び基部４３１をフィルタ１３４ａに固定するために、エポキシ樹脂５５５を使用しても良い。
【００４１】
好ましくは、この実施形態においては、光線源１１８は、図４及び５に示されているように、そこから伝達される光のほとんどが側面４６７から離れる方向へ伝搬されるような構造及び配向とされている。例えば、図示された実施形態においては、光は、主としてハウジング１０２の端部４９１へと導かれる。標識分子１１６は、これらが光線源１１８から射出される放射線を受け取るように端部４９１上に配置されているのが好ましい。上記したように、標識分子１１６は受け取った放射線に応答し、当該応答は、標識分子１１６の領域内で測定されている分析物の濃度の関数であろう。光検知器１２０ａは当該応答を検知する。
【００４２】
図６を参照すると、図６は、本発明の別の実施形態による光学ベースのセンサー６１０の断面図である。センサー６１０は、センサー１１０と同じ構成要素のうちの多くを含んでいる。また、センサー６１０は、センサー６１０においては、光検知器１２０ａ、フィルタ１３４ａ及び光線源１１８が整合されているのが好ましい点において、センサー４１０と類似している。更に、センサー４１０と同様に、センサー６１０においては、フィルタ１３４ａは光検知器１２０ａの側面１３５上に取り付けられており、光線源１１８はフィルタ１３４ａの側面４６７上に固定取り付けすることができ、光検知器１２０ａ、フィルタ１３４ａ、光線源１１８のアセンブリを、図６に示されているように、ハウジング１０２の端部４９１に隣接させて配置しても良い。
【００４３】
しかしながら、センサー６１０内の光線源１１８、光検知器１２０ａ及びフィルタ１３４ａの向きは、センサー４１０内の向きと異なっている。例えば、センサー６１０においては、光検知器１２０ａの側面１３５は、ハウジング１０２の長手軸線にほぼ直角の方向に面している。付加的に、センサー６１０においては、フィルタ１３４ａ及び／又は光検知器１２０ａは、基部４１２が取り外せるように基板１７０に直に固定されている。図示された実施形態においては、フィルタ１３４ａ及び／又は光検知器１２０ａは、基板１７０の端部４１３に直に固定されている。
【００４４】
上記の実施形態のうちの１以上においては、ハウジング１０２は、ハウジング１０２内に収容されている構成部品が動かないようにするための材料によって充填されていても良い。例えば、ハウジング１０２は、基板１７０及び当該基板に取り付けられた構成部品がハウジング１２０内へ挿入される前か後に光学エポキシ樹脂を充填しても良い。マサチューセッツ州ビルリカにあるＥｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙによって供給されるＥＰＯ−ＴＥＫ ３０１−２エポキシ樹脂及び／又はその他のエポキシ樹脂を使用することができる。
【００４５】
以上、本発明の種々の実施形態／変更例を上記したけれども、これらは、例示のためにのみ提供されており、限定的なものではないことは理解されるべきである。従って、本発明の広さ及び範囲は、上記した例示的な実施形態のいずれかに限定されるべきではなく、特許請求の範囲及びそれらの等価物によってのみ規定されるべきである。
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、液体又は気体媒体内の分析物の存在又は濃度を検知するための光電検知装置に関する。より特定すると、本発明は、（全ての場合において、必ずしも限定されないけれども）滑らかで丸い長円形、卵形又は楕円形状（例えば、豆又は医薬品カプセル形状）によって全体的に内蔵されること及び種々の分析物の生体内での検知のために、装置が人間の体内に埋め込まれるのを可能にする大きさを特徴としている光学的検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
その開示が本明細書に参考として組み入れられている米国特許第５，５２７，３１３号には、標識分子と、例えば、光検知器のような光検知素子とを含んでいる蛍光ベースの検知装置が記載されている。概して、本発明の技術分野においては、標識分子は、１以上の光学特性が分析物の局部的な存在によって影響を受ける分子を意味する。米国特許第５，５１７，３１３号による装置においては、光源例えば発光ダイオード（“ＬＥＤ”）が、蛍光標識分子を含んでいる材料の層内又は代替的には導波層内に少なくとも部分的に配置されていて、光源に対して発せられた放射線（光）が標識分子にぶつかり且つ蛍光を発生させるようになされている。高域フィルタは、光源からの散乱光を濾波して取り除きつつ、標識分子によって発せられた蛍光が光検知素子（光検知器）に達するのを可能にする。
【０００３】
米国特許第５，５１７，３１３号に記載されている装置において採用されている標識分子の蛍光は、分析物の局部的な存在によって変調される（すなわち、減衰されるか又は増大される）。例えば、錯トリス（４，７−ジフェニール１−１，１０−フェナンスロリン）ルテニウム（ＩＩ）ペルクロレイトのオレンジ赤色蛍光は、酸素の局部的な存在によって消える。従って、この錯体は、酸素センサー内の標識分子として有利に使用することができる。蛍光特性が種々の他の分析物によって影響を受ける標識分子は公知である。
【０００４】
更に、吸収レベルが分析物の存在又は濃度によって影響を受ける吸光性の標識分子もまた知られている。例えば米国特許第５，５１２，２４６号を参照のこと（当該米国特許は、その開示が参考として本明細書に組み入れられており、砂糖のようなポリヒドロキシル化合物の局部的な存在によってスペクトル感度が減衰せしめられる組成物を開示している）。しかしながら、このような吸光性標識分子は、以前は、米国特許第５，５１７，３１３号において教示されているようなセンサー構造又は本明細書に教示されているようなセンサー構造においては使用されていなかった。
【０００５】
米国特許第５，５１７，３１３号に記載されているセンサーにおいては、標識分子を含んでいる材料は、分析物に対して浸透性である。従って、分析物は、周囲の試験媒体から材料内へ拡散して、標識分子の蛍光に影響を及ぼし得る。光源、マトリックス材料を含んでいる標識分子及び光検知器は、標識分子によって発せられる蛍光が光検知器にぶつかって周囲の媒体内の分析物の濃度を示す電気信号が発せられるような構造とされている。
【０００６】
米国特許第５，５１７，３１３号に記載されている検知装置は、米国特許第５，５１７，３１３号に対する従来技術を構成している装置に優る顕著な改良を示している。しかしながら、極めて重要な環境である人体内の種々の分析物の検知を可能にするセンサーの必要性が依然として存在する。更に、より小さく且つ効率の良い装置をもたらす更なる改良が当該分野でなされて来た。
【０００７】
米国特許第６，４００，９７４号及び第６，７１１，４２３号（これらによる開示は本明細書において参考として組み入れられている）には、各々、標識分子及び人体内で使用できるように設計されている光電素子を含んでいる蛍光ベースの検知素子が記載されている。
【発明の開示】
【０００８】
一つの特徴においては、本発明は、光電検知素子を提供する。一つの特別な実施形態においては、当該検知素子は、外面を有しているハウジングと、当該ハウジングの外面の少なくとも一部分上に配置されている複数の標識分子と、ハウジング内に収納されている回路基板と、当該回路基板の頂面が位置する面にほぼ直角である面に位置する側面を有している支持部材と、当該支持部材の上記側面に取り付けられ且つ回路基板の頂面の上方ある距離のところに配置されている放射線源と、標識分子の応答を検知するために回路基板に結合されている光検知器とを含んでいる。
【０００９】
回路基板への支持部材の取り付けを容易にするために、回路基板は、その頂面に溝を有することができ、支持部材は前記溝内に挿入される端部を有することができるので有利である。
【００１０】
当該検知装置は更に、放射線源から隔置されており且つ放射線源に対向している反射面を有している反射器を含んでいる。当該光検知器は、放射線源と反射器の反射側との間の位置決めをすることができる。
【００１１】
もう一つ別の実施形態においては、検知装置は、外面を有しているハウジングと、当該ハウジングの外面の少なくとも一部分上に配置されている複数の標識分子と、前記ハウジング内に収納されている回路基板と、頂面及び底面を有している光検知器（当該光検知器は、回路基板上の回路に電気的に接続されており、前記光検知器の少なくとも頂面が光電性である）と、頂面及び底面を有し、当該底面が光検知器の頂面を覆うように配置されているフィルタと、当該フィルタの頂面を覆うように配置されている前記放射線源とを含んでいる。
【００１２】
幾つかの実施形態においては、当該検知装置は更に、頂面及び底面を有している基部を含んでいても良く、前記底面は回路基板の端部に取り付けられており、光検知器の底面は、前記基部の頂面上に取り付けられる。好ましくは、前記基部の頂面は、回路基板の頂面が位置する面にほぼ直角である面内に位置し、光検知器の頂面は前記基部の頂面にほぼ平行である。回路基板への前記基部の取り付けを容易にするために、基部の底面は、内部に溝を有していても良く、前記回路基板の端部は当該溝内に挿入することができる。
【００１３】
他の構造においては、光検知器の頂面は、回路基板の頂面が位置している面とほぼ平行である面内に位置している。更に、放射線源とフィルタとの間に不透明な基部を配置しても良い。当該基部は、モリブデンによって作ることができる。
【００１４】
本発明の上記の及びその他の特徴及び利点のみならず本発明の好ましい実施形態の構造及び作動を、添付図面を参考にして以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本明細書に組み込まれており且つ出願書類の一部を形成している添付図面は、詳細な説明と共に、本発明の種々の実施形態を例示する助けとなり、更に、本発明を説明し且つ当業者が本発明を作り且つ使用することを可能にする機能を果たす。図面においては、同様の参照符号は、同一又は機能的に類似している部材を示している。更に、参照符号の最も左の桁は、当該参照符号が最初に現れる図面を特定している。
【図１】図１は、本発明の一実施形態による蛍光ベースのセンサーの断面図である。
【図２】図２は、本発明の別の実施形態による蛍光ベースのセンサーの断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態による回路基板の頂面斜視図である。
【図４】図４は、本発明の別の実施形態による蛍光ベースのセンサーの断面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態によるアセンブリの断面図である。
【図６】図６は、本発明の別の実施形態による蛍光ベースのセンサーの断面図である。
【好ましい実施形態の説明】
【００１６】
図１は、蛍光標識分子１１６の蛍光に基づいて作動する本発明の一実施形態による光学ベースのセンサー（“センサー”）１１０の断面図である。図示されているように、センサー１１０はセンサーハウジング１１２を含んでいる。センサーハウジング１１２は、適切な光学的に透過性のポリマー材料によって形成することができる。好ましいポリマー材料としては、限定的ではないが、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のようなアクリル系ポリマーがある。
【００１７】
センサー１１０は更に、センサーハウジング１１２の外面の少なくとも一部分上にコーティングされたマトリックス層１１４を含んでおり、層１１４全体に蛍光標識分子１１６が分布せしめられている（層１１４は、ハウジング１１２の表面の全て又は一部分を覆うことができる）。
【００１８】
センサー１１０は更に、標識分子１１６と相互作用する波長範囲に亘る放射線を含む放射線を発する例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）のような放射線源１１８又はその他の放射線源を含んでいる。例えば、蛍光ベースのセンサーの場合には、放射線源１１８は、標識分子１１６に蛍光を発生させる波長の放射線を発する。センサー１１０はまた、光検知器１２０（例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタ又はその他の光検知素子）をも含んでおり、蛍光ベースのセンサーの場合には、標識分子１１６によって発せられる蛍光を感知し、それに応答して、標識分子の蛍光レベルを示す信号が光検知器１２０によって発生される。図１には、センサー１１０が１以上の光検知器を有することができることを示すために、２つの光検知器１２０ａ及び１２０ｂが示されている。放射線源１１８は、例えば、ニチアコーポレーション（www.nichia.com）から提供されているＬＥＤモデル番号ＥＵ−Ｕ３２ＳＢを使用して提供しても良い。センサー１１０に適用される特別な標識分子及び検知される興味のある特別な分析物に応じて、他のＬＥＤも使用することができる。
【００１９】
センサー本体の表面に標識分子１１６をコーティングしても良く、又は、これらは、（図１に示されているように）マトリックス層１１４内に含まれていても良い。マトリックス層１１４は、当該技術において公知の方法により準備し且つセンサーハウジング１１２の表面にコーティングされた生体適合性のポリマーマトリックスを含んでいる。分析物に対して浸透性であるのが好ましい適切な生体適合性マトリックス材料としては、幾つかのメタクリレート（例えば、ＨＥＭＡ）及びヒドロゲルがあり、これらは、特に分析物に対して選択的に浸透性であるように、すなわち、分子量カットオフ機能を果たすように作ることができるのが有利である。
【００２０】
センサー１１０は、全体的に内蔵型とすることができる。言い換えると、センサーは、（例えば、放射線源１１８を駆動するために、）センサーに電力を供給するか又はセンサーからの信号を伝達するために、センサーハウジング１１２内へ又はセンサーハウジング１１２から延びている電気リード線が無いような形態で構成されるのが好ましい。むしろ、センサー１１０は、当該技術において良く知られているように、外部電源（図示せず）によって電力を供給されても良い。例えば、外部電源は、磁場を発生して誘導要素１４２（例えば、銅線コイル又はその他の誘導要素）内に電流を誘導することができる。更に、回路１６６は、外部データ読み取り装置に情報を伝達するために、誘導要素１４２を使用しても良い。回路１６６は、個別の回路要素、積分回路（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び／又はその他の電子要素）を含んでいても良い。外部電源及びデータ読み取り装置は同じ装置であっても良い。
【００２１】
代替的な実施形態においては、センサー１１０は、例えば、マイクロバッテリ、マイクロ発電機及び／又はその他の電源のような内蔵電源によって電力を供給されても良い。
図１に示されているように、センサー１１０の光電要素の多くは、回路基板１７０に固定される。回路基板１７０は、センサー１１０の種々の構成要素間の連絡経路を提供する。
【００２２】
図１に更に図示されているように、高域パスフィルタ又はバンドパスフィルタのような光学フィルタ１３４ａ及び１３４ｂは、各々、光検知器１２０ａ及び１２０ｂの光電面を覆うことができる。フィルタ１３４ａは、光検知器１２０ａの光検知面１３５上にぶつかることによって光源１１８によって発生される放射線の量を阻止するか又は実質的に減らしても良い。これと同時に、フィルタ１３４ａは、蛍光標識分子１１６によって発せられる蛍光が通過して光検知器１２０ａの光検知面１３５にぶつかることを可能にする。これは、光源１１８からの入射光に起因する光検知器信号内の“ノイズ”を著しく減らす。
【００２３】
本発明の一つの特徴に従って、センサー１１０が開発された用途（決して、これが適する唯一の用途ではないけれども）は、人体内の種々の生物学的分析物を測定することである。例えば、センサー１１０は、グルコース、酸素、毒素、医薬品その他の薬剤、ホルモン及びその他の人体内の代謝性分析物を測定するために使用することができる。マトリックス層１１４と標識分子１１６との特別な組成は、センサーが検知するために使用される特別な分析物及び／又はセンサーが分析物を検知するために使用されるべき場所（すなわち、血液内又は皮下組織内）に応じて変わるかも知れない。しかしながら、もし存在するならば、マトリックス層１１４は、好ましくは、標識分子を分析物に対して曝すのを容易にすべきである。更に、標識分子の光学的特性（例えば、蛍光標識分子の蛍光レベル）は、標識分子が曝される特別な分析物の濃度の関数であるのが好ましい。
【００２４】
人体の生体内での使用を容易にするために、ハウジング１１２は、滑らかな長円又は丸い形状に形成されるのが好ましい。これは、豆又は医薬品ゼラチンカプセルとほぼ同じ大きさ及び形状、すなわち、長さＬが約５００ミクロン乃至約０．８５インチ（２１．５９ミリメートル）程度であり、直径Ｄが約３００ミクロン乃至約０．３インチ（７．６２ミリメートル）程度であり、内部が概して滑らかで丸い表面であることが有利である。この形状によって、センサー１１０が、基本的身体機能と干渉することなく又は過剰な痛み又は不快感を惹き起こすことなく、人体内すなわち経皮的に又は下に横たわる組織内（器官又は血管内を含む）に埋め込まれるのを可能にする。
【００２５】
幾つかの実施形態においては、ハウジングの好ましい長さは約０．５インチ（１２．７ミリメートル）乃至０．８５インチ（２１．５９ミリメートル）であり、好ましい直径は約０．１インチ（２．５４ミリメートル）乃至０．１１インチ（２．７９４ミリメートル）である。
【００２６】
図１に示されている実施形態においては、光線源１１８は、回路基板１７０の頂面１７１に対して持ち上がっている。より特別には、図示された実施形態においては、光線源１１８は支持部材１７４に固定されており、支持部材１７４は、光線源１１８を面１７１の上方へ持ち上げ且つ光線源１１８を基板１７０上の回路に電気的に接続して、電力が光線源１１８に供給されることができるように機能する。光線源１１８と側面１７１との間の距離（ｄ）は、概して、０乃至０．０３０インチ（０．７６２ミリメートル）の範囲内である。好ましくは、距離（ｄ）は、０．０１０乃至０．０２０インチ（０．２５４乃至０．５０８ミリメートル）の範囲内である。回路基板１７０は、支持部材１７４の基端１７３を受け入れるための溝１８０を有していても良い。この特徴は更に、基板１７０の頂面斜視図である図３に示されている。
【００２７】
幾つかの実施形態においては、支持部材１７４は、その表面上に配置され且つ光線源１１８に電気的に接続されている電気接点１５８（例えば、電気を導くための導電性パッド又はその他の器具）を含んでいても良い。接点１５８は、電気的連結１５９（例えば、回路トレース又はその他の伝達ライン）を介して、電気的に接続されている。接点１５７は、回路基板１７０の回路１６６又はその他の回路に電気的に接続されていても良い。従って、幾つかの実施形態においては、回路１６６から光線源１１８までの電気経路が設けられている。
【００２８】
図１に更に示されているように、反射器１７６を、その端部によって基板１７０に取り付けても良い。好ましくは、反射器１７６は、反射器１７６の面部分１７７が面１７１にほぼ直角であり且つ光線源１１８に対向するように基板１７０に取り付けられるのが好ましい。好ましくは、面１７７は、光線源１１８によって発せられた放射線を反射する。例えば、面１７７は、その上に配設された反射コーティングを有していても良く又は面１７７は反射材料によって構成しても良い。
【００２９】
光検知器１２０を参照すると、光検知器１２０は、光線源１１８と反射器１７６との間に配置された面領域１７１の下方に配置されるのが好ましい。例えば、幾つかの実施形態においては、光検知器１２０は、光線源１１８と反射器１７６との間の領域の下方の位置で基板１７０の底面１７５に取り付けられている。光検知器１２０が基板１７０の底面１７５に取り付けられている実施形態においては、各光検知器１２０のための穴は、基板１７０を貫通するように形成されるのが好ましい。このことは図３に示されている。図３に示されているように、基板１７０内には２つの穴３０１ａ及び３０１ｂが形成されており、それによって、標識分子１１６からの光が光検知器１２０へ到達するための通路を提供している。回路基板１７０内の穴は、例えば、ドリル加工、レーザー加工等によって形成することができる。各光検知器１２０は、図１に示されているように、穴に入る光が光検知器１２０の光電面にぶつかりそうな配置とされている。この技術はまた、光検知器１２０にぶつかる周辺光の量を減らす。
【００３０】
図１に更に示されているように、基板１７０内の各穴は、フィルタ１３４を含むことができ、光が、対応するフィルタ１３４を通過することによってのみ光検知器１２０に到達できるようになされている。光検知器１２０の底面及び全ての側面は、光検知器１２０にぶつかる周辺光の量を更に減じるために、暗光を遮蔽するエポキシ樹脂１９０によって覆うことができる。
【００３１】
一つの実施形態においては、光検知器１２０ａは、標識分子１１６によって射出され又は吸収された光に対応する信号を形成するために使用され、光検知器１２０ｂは、基準信号を形成するために使用される。この実施形態においては、蛍光要素１５４は、フィルタ１３４ｂの頂面上に配置することができる。蛍光要素１５４は、所定の波長で蛍光を発することが好ましい。要素１５４は、所定の波長で蛍光を発するテルビウム又はその他の蛍光要素によって作ることができる。この実施形態においては、フィルタ１３４ａ及びフィルタ１３４ｂは、種々の波長の光を濾波する。フィルタ１３４ａは４００ｎｍ未満の波長を濾波することができ、フィルタ１３４ｂは５００ｎｍ未満の波長を濾波することができる。
【００３２】
図２を参照すると、図２は、本発明のもう一つ別の実施形態によるセンサー２１０を示している。図２に示されているように、センサー２１０はセンサー１１０に類似している。主要な相違点は、反射器１７６が支持部材２０２によって置換されているという点であり、支持部材２０２は基板１７０の端部１９４に結合されており、光線源１１８が支持部材２０２に固定されている。この実施形態においては更に、支持部材１７４が反射器２０９によって置き換えられている。反射器１７６のように、反射器２０９は光線源１１８に面している反射面２１１を有している。更に、その結果、光検知器１２０ａは光線源１１８に近接したままであり、光検知器１２０ａは、光検知器１２０ｂによって置換しても良く、フィルタ１３４ａはフィルタ１３４ｂと置換しても良い。蛍光要素１５４はまた、フィルタ１３４ｂの頂部上にとどまることができるように再配置しても良い。
【００３３】
図１及び２に示されているように、幾つかの実施形態においては、標識分子１１６は、光線源１１８と反射器１７６との間の領域である領域１９３の上方の領域内にのみ配置することができる。
【００３４】
図４を参照すると、図４は、本発明の別の実施形態による光学ベースのセンサー４１０の断面図である。センサー４１０は、センサー１１０の機械要素と同じ要素を多く含んでいる。しかしながら、センサー４１０内の光線源１１８、光検知器１２０ａ及びフィルタ１３４ａの配置は、センサー１１０内の配置と異なっている。
【００３５】
図４に示されているように、基部４１２は、回路基板１７０の端部４１３に取り付けられている。基部４１２の頂面４１４及び底面４１６は、各々、基板１７０の側面１７１が位置している面にほぼ直角である面内に位置していても良い。底面４１６は、基板１７０の端部４１３を収容する溝４１８を有していても良い。溝４１８は、基部４１２を基板１７０に固定する助けとなる。
【００３６】
光検知器１２０ａは、基部４１２の頂面４１４上に取り付けても良い。光検知器１２０ａは、当該光検知器１２０ａの光電面１３５が基板１７０の側面１７１が位置している面にほぼ直角である面内に位置し且つ頂面４１４と同じ方向に面するように基部４１２上に取り付けられるのが好ましい。
【００３７】
フィルタ１３４ａは、側面１３５にぶつかる光のほとんど（全部でない場合）が最初にフィルタ１３４ａを通過しなければならないように、光検知器１２０ａの側面１３５の上方に配置されるのが好ましい。フィルタ１３４ａは、光検知器１２０ａに固定して取り付けても良い。例えば、フィルタ１３４ａを光検知器１２０ａに固定するために、屈折率（ＲＩ）適合エポキシ樹脂５０１（図５参照）を使用しても良い。
【００３８】
幾つかの実施形態においては、基部４１２は、少なくとも２つの電気接点が表面（例えば側面４１４）上に設けられていても良い。例えば、図４に示されているように、第一の電気接点４７１と第二の電気接点４７２とが、基部４１２の側面４１４上に設けられている。線４７３（又は、その他の電気コネクタ）は、光検知器１２０ａを電気接点４７１に接続するのが好ましく、線４７４（又はその他の電気接点）は、光線源１１８を電気接点４７２に電気的に接続するのが好ましい。接点４７１は、電気的連結部４７６を介して対応する接点４７５に電気的に接続されている。同様に、接点４７２は、電気的連結部４７８を介して対応する接点４７７に電気的に接続されている。接点４７５、４７７は、溝４１８内に挿入されている基板１７０の端部に設けられるのが好ましい。接点４７５、４７７は、回路基板１７０上の回路１６６又はその他の回路に電気的に接続しても良い。従って、幾つかの実施形態においては、基部４１２は、回路１６６から電源１１８及び／又は光検知器１２０ａへの電気経路の一部分を提供している。
【００３９】
図５を参照すると、図５は更に、光検知器１２０ａ、フィルタ１３４ａ及び光線源１１８の配置を示している。図４及び５に示されているように、光線源１１８は、フィルタ１３４ａの頂面４６７上に取り付けられている。従って、図４及び５に示されているように、光検知器１２０ａ、フィルタ１３４ａ及び光線源１１８は整合されている。すなわち、図５に示されているように、フィルタ１３４ａ及び光線源１１８の両方が、各々、光検知器１２０ａの光電面１３５の少なくとも一部分の上方の領域内に配置されている。
【００４０】
好ましくは、不透明で非半透明な基部４３１が、光線源１１８とフィルタ１３４との間に配置されている。不透明な基部４３１が、光線源１１８から射出された光がフィルタ１３４ａの面４６７にぶつかるのを阻止するように機能する。基部４３１は、金クラッド−モリブデンのタブ（モリタブ：ｍｏｌｙｔａｂ）又はその他の不透明な構造とすることができる。光線源１１８を基部４３１に及び基部４３１をフィルタ１３４ａに固定するために、エポキシ樹脂５５５を使用しても良い。
【００４１】
好ましくは、この実施形態においては、光線源１１８は、図４及び５に示されているように、そこから伝達される光のほとんどが側面４６７から離れる方向へ伝搬されるような構造及び配向とされている。例えば、図示された実施形態においては、光は、主としてハウジング１０２の端部４９１へと導かれる。標識分子１１６は、これらが光線源１１８から射出される放射線を受け取るように端部４９１上に配置されているのが好ましい。上記したように、標識分子１１６は受け取った放射線に応答し、当該応答は、標識分子１１６の領域内で測定されている分析物の濃度の関数であろう。光検知器１２０ａは当該応答を検知する。
【００４２】
図６を参照すると、図６は、本発明の別の実施形態による光学ベースのセンサー６１０の断面図である。センサー６１０は、センサー１１０と同じ構成要素のうちの多くを含んでいる。また、センサー６１０は、センサー６１０においては、光検知器１２０ａ、フィルタ１３４ａ及び光線源１１８が整合されているのが好ましい点において、センサー４１０と類似している。更に、センサー４１０と同様に、センサー６１０においては、フィルタ１３４ａは光検知器１２０ａの側面１３５上に取り付けられており、光線源１１８はフィルタ１３４ａの側面４６７上に固定取り付けすることができ、光検知器１２０ａ、フィルタ１３４ａ、光線源１１８のアセンブリを、図６に示されているように、ハウジング１０２の端部４９１に隣接させて配置しても良い。
【００４３】
しかしながら、センサー６１０内の光線源１１８、光検知器１２０ａ及びフィルタ１３４ａの向きは、センサー４１０内の向きと異なっている。例えば、センサー６１０においては、光検知器１２０ａの側面１３５は、ハウジング１０２の長手軸線にほぼ直角の方向に面している。付加的に、センサー６１０においては、フィルタ１３４ａ及び／又は光検知器１２０ａは、基部４１２が取り外せるように基板１７０に直に固定されている。図示された実施形態においては、フィルタ１３４ａ及び／又は光検知器１２０ａは、基板１７０の端部４１３に直に固定されている。
【００４４】
上記の実施形態のうちの１以上においては、ハウジング１０２は、ハウジング１０２内に収容されている構成部品が動かないようにするための材料によって充填されていても良い。例えば、ハウジング１０２は、基板１７０及び当該基板に取り付けられた構成部品がハウジング１２０内へ挿入される前か後に光学エポキシ樹脂を充填しても良い。マサチューセッツ州ビルリカにあるＥｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙによって供給されるＥＰＯ−ＴＥＫ ３０１−２エポキシ樹脂及び／又はその他のエポキシ樹脂を使用することができる。
【００４５】
以上、本発明の種々の実施形態／変更例を上記したけれども、これらは、例示のためにのみ提供されており、限定的なものではないことは理解されるべきである。従って、本発明の広さ及び範囲は、上記した例示的な実施形態のいずれかに限定されるべきではなく、特許請求の範囲及びそれらの等価物によってのみ規定されるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析物の存在又は濃度を検知するための光電検知装置であり、
外面を有するハウジングと、
当該ハウジングの外面の少なくとも一部分上に配置された複数の標識分子と、
前記ハウジング内に収容された回路基板と、
頂面と底面とを有し、前記回路基板上の回路に電気的に接続されており、当該光検知器の少なくとも頂面が光電性である光検知器と、
頂面と底面とを有し、当該底面は前記光検知器の頂面を覆うように配置されているフィルタと、
当該フィルタの頂面を覆うように配置されている放射線源と、を含んでいる光電検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光電検知装置であり、
頂面及び底面を有している基部を更に含んでおり、前記底面が前記回路基板の端部に取り付けられており、前記光検知器の底面が前記基部の頂面上に取り付けられている光電検知装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光電検知装置であり、
前記基部の頂面が、前記回路基板の頂面が位置している面にほぼ直角である面内に位置している光電検知装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光電検知装置であり、
前記光検知器の頂面が前記基部の頂面とほぼ平行である光電検知装置。
【請求項５】
請求項２に記載の光電検知装置であり、
前記基部の底面が溝を備え、前記回路基板の端部が前記溝内に挿入されている光電検知装置。
【請求項６】
請求項２に記載の光電検知装置であり、
前記基部上に配置されている第一の電気接点と、
前記基部上に設けられている第二の電気接点と、を更に含み、
前記光検知器が前記第一の電気接点に電気的に接続されており、
前記放射線源が、前記第二の電気接点に電気的に接続されている光電検知装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光電検知装置であり、
前記第一の電気接点が前記回路基板上に設けられた第三の電気接点に電気的に接続されており、
前記第二の電気接点が前記回路基板上に配置されている第四の電気接点に電気的に接続されている光電検知装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光電検知装置であり、
前記基部上又は基部内に設けられている回路トレースを更に含み、当該回路トレースは、前記第一の電気接点を前記第三の電気接点と電気的に接続し、前記第二の電気接点を前記第四の電気接点と電気的に接続するように機能する光電検知装置。
【請求項９】
請求項１に記載の光電検知装置であり、
前記光検知器の頂面が、前記回路基板の頂面が位置する面とほぼ平行である面内に位置している光電検知装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の光電検知装置であり、
前記放射線源と前記フィルタとの間に設けられた不透明な基部を更に含んでいる光電検知装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光電検知装置であり、
前記基部がモリブデンを含んでいる光電検知装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の光電検知装置であり、
前記フィルタが、エポキシ樹脂を使用して前記光検知器に固定されている光電検知装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光電検知装置であり、
前記エポキシ樹脂が、前記フィルタの底面と前記光検知器の頂面との間に設けられている光電検知装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光電検知装置であり、
前記エポキシ樹脂の屈折率が前記フィルタの屈折率に適合している光電検知装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の光電検知装置であり、
前記放射線源が発光ダイオードである光電検知装置。
【請求項１】
分析物の存在又は濃度を検知するための光電検知装置であり、
外面を有するハウジングと、
当該ハウジングの外面の少なくとも一部分上に配置された複数の標識分子と、
前記ハウジング内に収容された回路基板と、
頂面と底面とを有し、前記回路基板上の回路に電気的に接続されており、当該光検知器の少なくとも頂面が光電性である光検知器と、
頂面と底面とを有し、当該底面は前記光検知器の頂面を覆うように配置されているフィルタと、
当該フィルタの頂面を覆うように配置されている放射線源と、を含んでいる光電検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光電検知装置であり、
頂面及び底面を有している基部を更に含んでおり、前記底面が前記回路基板の端部に取り付けられており、前記光検知器の底面が前記基部の頂面上に取り付けられている光電検知装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光電検知装置であり、
前記基部の頂面が、前記回路基板の頂面が位置している面にほぼ直角である面内に位置している光電検知装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光電検知装置であり、
前記光検知器の頂面が前記基部の頂面とほぼ平行である光電検知装置。
【請求項５】
請求項２に記載の光電検知装置であり、
前記基部の底面が溝を備え、前記回路基板の端部が前記溝内に挿入されている光電検知装置。
【請求項６】
請求項２に記載の光電検知装置であり、
前記基部上に配置されている第一の電気接点と、
前記基部上に設けられている第二の電気接点と、を更に含み、
前記光検知器が前記第一の電気接点に電気的に接続されており、
前記放射線源が、前記第二の電気接点に電気的に接続されている光電検知装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光電検知装置であり、
前記第一の電気接点が前記回路基板上に設けられた第三の電気接点に電気的に接続されており、
前記第二の電気接点が前記回路基板上に配置されている第四の電気接点に電気的に接続されている光電検知装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光電検知装置であり、
前記基部上又は基部内に設けられている回路トレースを更に含み、当該回路トレースは、前記第一の電気接点を前記第三の電気接点と電気的に接続し、前記第二の電気接点を前記第四の電気接点と電気的に接続するように機能する光電検知装置。
【請求項９】
請求項１に記載の光電検知装置であり、
前記光検知器の頂面が、前記回路基板の頂面が位置する面とほぼ平行である面内に位置している光電検知装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の光電検知装置であり、
前記放射線源と前記フィルタとの間に設けられた不透明な基部を更に含んでいる光電検知装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光電検知装置であり、
前記基部がモリブデンを含んでいる光電検知装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の光電検知装置であり、
前記フィルタが、エポキシ樹脂を使用して前記光検知器に固定されている光電検知装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光電検知装置であり、
前記エポキシ樹脂が、前記フィルタの底面と前記光検知器の頂面との間に設けられている光電検知装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光電検知装置であり、
前記エポキシ樹脂の屈折率が前記フィルタの屈折率に適合している光電検知装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の光電検知装置であり、
前記放射線源が発光ダイオードである光電検知装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１１８０８６（Ｐ２０１２−１１８０８６Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１４０２５（Ｐ２０１２−１４０２５）
【出願日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【分割の表示】特願２００８−５０６４９０（Ｐ２００８−５０６４９０）の分割
【原出願日】平成１８年３月２９日（２００６．３．２９）
【出願人】（５０１０７８１６６）センサーズ・フォー・メデセン・アンド・サイエンス・インコーポレーテッド (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１４０２５（Ｐ２０１２−１４０２５）
【出願日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【分割の表示】特願２００８−５０６４９０（Ｐ２００８−５０６４９０）の分割
【原出願日】平成１８年３月２９日（２００６．３．２９）
【出願人】（５０１０７８１６６）センサーズ・フォー・メデセン・アンド・サイエンス・インコーポレーテッド (17)
【Ｆターム（参考）】
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