JP2001304820A - 光学式容量センサ - Google Patents

光学式容量センサ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 物体の容量を計測するための光学式センサの
提供。 【解決手段】 物体の側面及び上面を照らすように適合
された光源と、該物体の該側面及び上面から反射した光
の量を計測するように適合された光センサと該物体の該
側面及び上面から反射した光を該光センサに向けるため
の手段（該物体の該側面及び該上面から反射した光の量
が該物体の高さ及び横断方面寸法に相関する）とを含む
光学式センサ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に容量計測装
置に関し、より具体的には血液滴の容量を計測するため
の光学式容量センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】物体の容量を迅速かつ廉価に計測するこ
とはしばしば必要である。計量の必要性の一例は、血液
滴の容量を計測する必要があるかもしれない血中グルコ
ース監視システムに関連する。
【０００３】不規則な血中グルコース濃度レベルを有す
る人は、医学的に、血中グルコース濃度レベルを定期的
に自己監視することを求められる。不規則な血中グルコ
ースレベルは、糖尿病のような疾病をはじめとする多様
な理由によってもたらされる。血中グルコース濃度レベ
ルを監視する目的は、血中グルコース濃度レベルを測定
したのち、レベルが高すぎるのか低すぎるのかに基づい
て、レベルを正常範囲内に戻すための是正措置を講じる
ためである。是正措置を講じることができないと、深刻
な結果が暗示される。血中グルコースレベルが低下しす
ぎると―低血糖症として知られる症状―神経質になり、
震えを起こし、混乱することがある。判断力が損なわ
れ、最終的には意識を失うかもしれない。また、血中グ
ルコースレベルが上昇しすぎても―高血糖症として知ら
れる症状―非常に不健康になる。低血糖症及び高血糖症
のいずれの症状も潜在的に生命にかかわる緊急事態であ
る。
【０００４】人の血中グルコースレベルを監視する一つ
の方法は、手で持てる可搬性の血中グルコース試験装置
を使用する方法である。従来技術の血中グルコース試験
装置１００が図１に示されている。これらの装置１００
の可搬性は、使用者がどこにいようとも、自らの血中グ
ルコースレベルを簡便に試験することを可能にする。グ
ルコース試験装置は、分析用の血液を採取するための試
験センサ１０２を含む。装置１００は、装置１００を起
動するためのスイッチ１０４と、血中グルコース分析結
果を表示するための表示装置１０６とを含む。血中グル
コースレベルを検査するためには、穿刺装置を使用して
指先から血液滴を採取する。従来技術の穿刺装置１２０
が図２に示されている。穿刺装置１２０は、皮膚を穿刺
するためのニードルランス１２２を含む。真空を実現し
て血液の抜き取りを容易にする穿刺装置もある。ひとた
び所要量の血液が指先に得られると、試験センサ１０２
を使用してその血液を採取する。試験装置１００に挿入
された試験センサ１０２を血液滴と接触させる。試験セ
ンサ１０２が血液を試験装置１００の中に引き込むと、
試験装置が血中グルコース濃度を測定する。ひとたび試
験結果が試験装置１００の表示装置１０６上に表示され
たならば、試験センサ１０２を捨てる。新たな試験ごと
に新たな試験センサ１０２が必要になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ある種の穿刺装置に伴
う一つの問題点は、正確な試験結果を得るために必要な
量の血液が常に得られるわけではないということであ
る。およそ３０％のランスが、正確な分析にとって十分
な血液を採取できない。各ランスから得られる血液の量
は、０〜１０μlの範囲で変動する。正確な結果を得る
ためには、少なくとも２μlの血液を採取しなければな
らない。この量に満たない量しか得られないならば、試
験結果が誤りになるおそれがあり、試験センサが無駄に
なる。しかし、より深刻な問題は、ユーザが不正確な結
果に頼るかもしれないことである。関連する医学的問題
の深刻さ故、誤った結果が好まれないことは明白であ
る。
【０００６】従来の穿刺装置に伴うもう一つの問題は、
正確な分析のために正しい量の血液が得られたかどうか
を使用者に知らせるための機構がないことである。通
常、試験装置には、正確な試験に必要な血液滴の実寸大
イラストを含む取扱説明書が付いている。しかし、この
目視的比較は主観的であり、矛盾する結果を出すことが
多い。所要量の血液が得られることを保証するため、使
用者はしばしば、指で絞ったり他の方法で操作したりす
ることによって補い過ぎて、必要以上に大きな血液滴を
作ってしまう。しかし、これは、試験過程全体に要する
時間を増し、また、結果的に無駄になる血の量を増す。
【０００７】従来のランスによって得られる矛盾する結
果が、穿刺装置、採血装置及び血中グルコース分析装置
を一つのユニットに統合することを妨げてきた。所要量
の血液が得られていないとしても分析は始まるかもしれ
ないため、潜在的に不正確な結果のせいで、穿刺と実際
の採血とを組み合わせることには問題があるように思わ
れる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの実施態様
によると、物体の容量を測定するための光学式センサが
得られる。光学式センサの一つの用途は、穿刺装置、採
血装置及び血中グルコース分析装置を一つのユニットに
統合する血中グルコース監視システムにおける使用であ
る。本発明によると、光学式センサは、光源と、血液滴
の側面及び上面から反射した光の量を計測するように適
合された光センサとを含み、側面及び上面から反射した
光の計測量が血液滴の高さ及び直径に相関する。少なく
とも１個の光学装置が、物体の側面から反射した光を光
検出器に向けるように適合され、少なくとも１個の光学
装置が、物体の上面から反射した光を光検出器に向ける
（direct）ように適合されている。
【０００９】本発明の上記概要は、本発明の各実施態
様、すなわちあらゆる側面を表そうとするものではな
い。以下に記す詳細な説明、図面及び請求の範囲から、
本発明のさらなる特徴及び利点が明らかになる。
【００１０】本発明の他の目的及び利点は、以下の詳細
な説明を図面と併せて読むことによって明らかになるで
あろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】まず図３を参照すると、光学式容
量センサ２００の実施態様の設計が示されている。血液
滴２０２の容量は、血液滴２０２を光で照らし、血液滴
２０２の一側面２０４及び上面２０６から反射した光の
量を計測することによって測定される。血液滴２０２
は、光源２０８からの光を一連の結像光学部品（imagin
g optics）に通して反射させて光路２１０、２１２に沿
って血液滴の側面２０４及び頂部２０６に当てることに
よって照らされる。光路２１０に沿って送られた光は、
血液滴２０２の側面２０４を照らす。光路２１２に沿っ
て送られた光は、血液滴２０２の上面２０６を照らす。
側面照射光路２１０は縁２１０ａ、２１０ｂを有し、上
面照射光路２１２は縁２１２ａ、２１２ｂを有する。
【００１２】光源２０８は、約８００nmの波長を有す
る。４５０〜７５０nmの可視波長で見られる血液及び皮
膚反射率の有意な変動を避けるためには、７５０nmを超
える波長を有する光源が望ましい。７５０nmを超える波
長を有する光源２０８を使用すると、血液滴２０２から
反射した光のより一貫した量が得られる。光源２０８
は、白熱光源であるが、１個以上の発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）であることもできる。
【００１３】光源２０８から発された光は、ビームスプ
リッタ２１４から反射されてサイドビューレンズ２１６
及びトップビューレンズ２１８を下に通過する。本発明
の一つの実施態様では、ビームスプリッタ２１４は、入
射光の約半分を透過させ、入射光の残り約半分をサイド
ビューレンズ２１６及びトップビューレンズ２１８に向
けて反射する５０％ビームスプリッタ２１４である。し
たがって、図３では、光源２０８から入射する光の半分
がビームスプリッタ２１４を通過し、その光の他半分が
側面照射光路２１０及び上面照射光路２１２に沿って下
に反射される。ビームスプリッタ２１４を透過した光を
参照番号２２０で示す。
【００１４】ビームスプリッタ２１４によって側面照射
光路２１０に沿う方向に反射された光は、サイドビュー
レンズ２１６を通過してミラー２２２に達し、このミラ
ーが光を血液滴２０２の側面に向ける。サイドビューレ
ンズ２１６は光を展開（expand）させて、光が、ミラー
２２２から離れると、血液滴２０４を過大に照射して、
光の一部が血液滴２０２に隣接する白色面２３８に当た
るようにする。
【００１５】ビームスプリッタ２１４によって上面照射
光路２１２に沿う方向に反射された光は、トップビュー
レンズ２１８及びくさびレンズ２２４を通過して血液滴
２０２に当たる。くさびレンズ２２４は、光を血液滴２
０２の上面２０６に向ける。サイドビューレンズ２１６
と同様に、トップビューレンズ２１８は光を拡散させ
て、光が、くさびレンズ２２４を通過すると、血液滴２
０２を過大に照射して、光の一部が、血液滴が形成した
皮膚２３６の区域に当たるようにする。
【００１６】光が血液滴２０２と接触すると、その光の
一部は血液滴２０２によって吸収され、その光の一部は
血液滴２０２から反射する。したがって、血液滴２０２
から反射した光は、血液滴２０２を照らす光よりも弱
い。過大照射のせいで血液滴２０２と接触しない光は、
皮膚２３６及び白色面２３８から反射する。白色面２３
８は、皮膚２３８に類似した反射率性質を有している。
皮膚２３６及び白色面２３８はいずれも血液滴２０２よ
りも反射性である。血液滴２０２による吸収のせいで、
血液滴２０２から反射した光は、皮膚２３６及び白色面
２３８から反射した光よりも弱い。血液滴２０２は、皮
膚２３６及び白色面２３８よりも約１５％多く光を吸収
する。したがって、血液滴２０２から反射した光は、皮
膚２３６及び白色面２３８から反射した光よりも約１５
％弱い。血液滴２０２から反射したこの弱い光の量こそ
が、血液滴２０２の高さ及び直径を示す。
【００１７】次に図４を参照すると、血液滴２０２の側
面２０４及び上面２０６から反射した光それぞれの光路
２３０、２３２が描かれている。側面反射光路２３０
は、縁２３０ａ、２３０ｂを有し、上面反射光路２３２
は、縁２３２ａ、２３２ｂを有する。血液滴２０２の側
面２０４及び上面２０６から反射した光は、それぞれ、
側面反射光路２３０及び上面反射光路２３２に向けられ
て光センサ２３４に達する。側面反射光路２３０は、縁
２３０ａ、２３０ｂを有し、上面反射光路２３２は、縁
２３２ａ、２３２ｂを有している。
【００１８】血液滴２０２の側面２０４及び白色面２３
８から反射した光は、ミラー２２２によってサイドビュ
ーレンズ２１６に戻されて通過する。サイドビューレン
ズ２１６は、側面反射光を集束させ、側面反射光を光セ
ンサ２３４上に結像させる。サイドビューレンズ２１６
はまた、側面反射光路２３０に向けられる光の散乱を防
止する。本発明の代替態様では、サイドビューレンズ２
１６を除くことができる。
【００１９】血液滴２０２の上面２０６及び皮膚２３６
から反射した光は、くさびレンズ２２４によってトップ
ビューレンズ２１８に通されて光センサ２３４に当た
る。トップビューレンズ２１８の機能は、上面反射光を
集束させ、上面反射光を光センサ２３４上に結像させる
点で、サイドビューレンズ２１６に類似している。トッ
プビューレンズ２１８はまた、上面反射光の散乱を防止
する。本発明の代替態様では、トップビューレンズ２１
８を除くことができる。
【００２０】側面及び上面反射光路２３０、２３２に向
けられた光は、ビームスプリッタ２１４を透過して光セ
ンサ２３４に当たる。ビームスプリッタ２１４は、反射
光の一部を光センサに透過させ、その光の一部を反射す
る。ビームスプリッタ２１４が５０％ビームスプリッタ
である実施態様では、反射光の約半分が光センサ２３４
に達する。
【００２１】光センサ２３４は、反射光の強さを計測
し、この情報をプロセッサ（図示せず）に伝送する。血
液滴２０２、皮膚２３６及び白色面２３８から反射した
光ならびに外部光は、光センサ２３４によって検出され
るであろう。血液滴２０２、皮膚２３６及び白色面２３
８から反射した光の強さは、光源２０８の強さならびに
血液滴２０２、皮膚２３６及び白色面２３８の吸光率の
関数である。好ましくは、皮膚２３６及び白色面２３８
が血液滴２０２よりも反射性であるため、血液滴２０２
から反射した光と、皮膚２３６及び／又は白色面２３８
から反射した光との間には有意な対比がある。具体的に
は、光源２３４が約８００nm光源である光学式容量セン
サ２００の実施態様では、血液滴２０２から反射した光
は、皮膚２３６及び白色面２３８から反射した光よりも
約１５％弱い。センサ２３４によって検出される外部光
は、血液滴２０２、皮膚２３６及び白色面２３８から反
射した光よりもずっと低い強さを有すると予想される。
血液滴２０２から反射した光の予想範囲に入る光が、血
液滴の２０２の高さ及び直径を示す。
【００２２】本発明では、光センサ２３４は、１×１２
８画素のラインアレイ光検出器である。ラインアレイ光
検出器の各画素が光の強さを個々に計測する。動作中、
二つの光路２３０、２３２がラインアレイ光検出器２３
４に向けられる。両光路２３０、２３２は、血液滴２０
２から反射した光を、いずれか側で皮膚２３６又は白色
面２３８から反射した光とともに含む。したがって、弱
い光（血液滴２０２から反射）が、より強い光（皮膚２
３６及び白色面２３８から反射）によって包囲される。
血液滴２０２の側面２０４及び上面２０６から反射した
弱い光の幅が、血液滴２０２の高さ及び直径をそれぞれ
示す。各画素は一定の距離（fixed distance）に相関す
る。したがって、血液滴２０２から反射した光の強さを
有する光を検出する画素が多いほど、血液滴２０２は大
きい。図３及び４に示す光学式容量センサ２００の実施
態様では、血液滴を見る一つの画素の空間解像度は、高
さで２５μm、直径で５０μmである。たとえば３０個の
画素が血液滴２０２の側面２０４から反射した光を検出
するならば、血液滴２０２は、高さ約７５０μmすなわ
ち０．７５mmであり、６０個の画素が血液滴２０２の上
面２０６から反射した光を検出するならば、血液滴２０
２は、直径３０００μmすなわち３mmである。
【００２３】図３及び４に示す光学式容量センサの設計
は、米カリフォルニア州パサデナにあるOptical Resear
ch Associatesによって製造されるLightToolsソフトウ
ェアを用いて設計した。血液滴２０２は、球形lamberti
anとして設計した。光源２０８は、８００nm光源として
設計した。
【００２４】図５は、ラインアレイ検出器上の２μl血
液滴の強さ分布を示す。サイドビュー（血液滴の高さ）
がグラフの左側に示され、トップビュー（血液滴の直
径）がグラフの右側に示されている。グラフの左右両側
における強さの低下は、血液滴２０２の側面２０４及び
上面２０６から反射した弱い光に相関する。各滴の強さ
の大きさが、血液滴２０２から反射した光と、皮膚２３
６又は白色面２３８から反射した光との強さの差を表
す。
【００２５】ひとたび血液滴の高さ及び直径を決定した
ならば、以下のアルゴリズムを使用して血液滴２０２の
近似量を計算する。
【００２６】容量＝１／２（高さ）×（直径）2
【００２７】高さ０．７５mm、直径３mmである上記例で
は、血液滴の量は約３．４μlである。
【００２８】上記アルゴリズムを使用して、０．５〜
４．５μlの範囲の量を有する多数の血液滴に関し、Lig
htToolsソフトウェアを用いて光学式容量センサを設計
した。図６は、前記アルゴリズムを使用して計算した容
量と、実際の模擬実験血液滴の容量とのグラフである。
図６は、設計した光学容量センサが血液容量を実際の模
擬実験容量と良好に相関させて測定できることを示す。
【００２９】光学式量センサ２００の代替態様が図７に
示されている。図７に示す実施態様では、光源２０８が
血液滴２０２の上方に配置されている。このような光源
２０８の配置は、照射光を反射させたり（図３）、反射
光を伝達したり（図４）することが不要であるため、ビ
ームスプリッタ２０８（図３及び４）の必要性を省く。
【００３０】次に図８を参照すると、本発明の一つの応
用例が、ランス３０２、採血のための試験センサ３０４
及び血中グルコース分析装置を一つの機器に統合した統
合血中グルコース監視システム３００である。ランス３
０２は、血液滴を得るために使用者の皮膚を穿刺するた
めに使用される針を含む。試験センサ３０４は、分析の
ために使用者の指先から血液滴を採取するために使用さ
れる。血中グルコース監視システム３００は、スイッチ
３０６によって起動させる。システム３００の穿刺部品
３０２を使用して使用者の皮膚を穿刺したのち、使用者
の皮膚上の血液の容量を光学式量センサ３００（図３及
び４）によって計測して、分析を開始する前に所要量の
血液が得られていることを保証する。ひとたび十分量の
血液が得られたならば、血中グルコースレベルを分析す
ることができるよう、試験センサ３０４が血液を採取す
る。分析の結果は、表示装置３０８によって使用者に知
らされる。
【００３１】本発明は種々の変形及び代替形態に付すこ
とができるが、その具体的な実施態様を一例として図面
に示し、本明細書で詳細に記載した。しかし、本発明を
開示した特定の形態に限定することを意図せず、それど
ころか、請求の範囲によって定義される本発明の真髄及
び範囲に入るすべての変形、等価物及び代替を包含する
ことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の血中グルコース試験装置の平面図で
ある。
【図２】従来技術のランスの平面図である。
【図３】本発明の一つの実施態様の光学式容量センサの
光学設計であり、血液滴を照らす光線の跡が示されてい
る図である。
【図４】本発明の一つの実施態様の光学式容量センサの
光学設計であり、血液滴から反射する光線の跡が示され
ている図である。
【図５】本発明の一つの実施態様による、血液滴の側面
及び上面から反射した光の強さ分布のグラフである。
【図６】本発明の一つの実施態様による、光学式容量セ
ンサの模擬実験容量計測と実際の模擬実験容量とのグラ
フである。
【図７】本発明の代替態様の光学式容量センサの光学設
計であり、血液滴から反射する光線の跡が示されている
図である。
【図８】本発明の一つの実施態様の統合グルコース監視
装置の斜視図である。
【符号の説明】
２００ 光学式容量センサ ２０２ 血液 ２０４ 血液の側面 ２０６ 血液の上面（頂部） ２０８ 光源 ２１０、２１２、２３０、２３２ 光路 ２１４ ビームスプリッタ ２１６ ビューレンズ ２１８ トップビューレンズ ２２２ ミラー ２２４ くさびレンズ ２３４ 光センサ ２３６ 皮膚 ２３８ 白色面

Claims (74)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物体の容量を計測するための光学式セン
    サであって、 物体の側面及び上面を照らすように適合された光源と、 該物体の該側面及び該上面から反射した光の量を計測す
    るように適合された光センサと、 該物体の該側面及び該上面から反射した光を該光センサ
    に向けるための手段（該物体の該側面及び該上面から反
    射した光の量が該物体の高さ及び横断方向寸法に相関す
    る）とを含む光学式センサ。
  2. 【請求項２】 該光が約７５０nmを超える波長を有す
    る、請求項１記載の光学式センサ。
  3. 【請求項３】 該波長が約８００nmである、請求項２記
    載の光学式センサ。
  4. 【請求項４】 該光源が白熱灯を含む、請求項１記載の
    光学式センサ。
  5. 【請求項５】 該光源が複数の発光ダイオードを含む、
    請求項１記載の光学式センサ。
  6. 【請求項６】 該光を向けるための手段が、該物体の該
    側面から反射した光を該光センサに向けるように適合さ
    れたミラーを含む、請求項１記載の光学式センサ。
  7. 【請求項７】 該光を向けるための手段が、該ミラーと
    該光センサとの間に配置された、該ミラーから向けられ
    た該反射光を該光センサ上に結像させるように適合され
    た第一のレンズをさらに含む、請求項６記載の光学式セ
    ンサ。
  8. 【請求項８】 該光を向けるための手段が、該物体の該
    上面から反射した光を該光センサに向けるように適合さ
    れた第二のレンズを含む、請求項１記載の光学式セン
    サ。
  9. 【請求項９】 該第二のレンズがくさびレンズである、
    請求項８記載の光学式センサ。
  10. 【請求項１０】 該反射光を向けるための手段が、第二
    のレンズと該光センサとの間に配置された、該第二のレ
    ンズから向けられた該反射光を該光センサ上に結像させ
    るように適合された第三のレンズをさらに含む、請求項
    ８記載の光学式センサ。
  11. 【請求項１１】 該光を向けるための手段が、 該物体の側面から反射した光を該光センサに向けるよう
    に適合されたミラーと、 該ミラーと該光センサとの間に配置された、該ミラーか
    ら向けられた該反射光を該光センサ上に結像させるよう
    に適合された第一のレンズと、 該物体の該上面から反射した光を該光センサに向けるよ
    うに適合された第二のレンズと、 該第二のレンズと該光センサとの間に配置された、該第
    二のレンズから向けられた該反射光を該光センサ上に結
    像させるように適合された第三のレンズとを含む、請求
    項１記載の光学式センサ。
  12. 【請求項１２】 該第二のレンズがくさびレンズであ
    る、請求項１１記載の光学式センサ。
  13. 【請求項１３】 該光センサが１×１２８画素のライン
    アレイ光検出器を含む、請求項１記載の光学式センサ。
  14. 【請求項１４】 該物体がほぼ半球形である、請求項１
    記載の光学式センサ。
  15. 【請求項１５】 該物体に隣接して配置された、該物体
    よりも有意に反射性である白色面をさらに含む、請求項
    １記載の光学式センサ。
  16. 【請求項１６】 該物体が血液滴である、請求項１記載
    の光学式センサ。
  17. 【請求項１７】 皮膚を穿刺し、血液滴を抜き取るよう
    に適合されたランスと、該血液滴中のグルコース濃度を
    測定するように適合されたセンサとが組み合わされた、
    請求項１６記載の光学式センサ。
  18. 【請求項１８】 物体の容量を計測するための光学式セ
    ンサであって、 物体の側面及び上面を照らすように適合された光源と、 該物体の該側面及び該上面から反射した光の量を計測す
    るように適合された光センサと、 該物体の該側面から反射した光を該光センサに向けるよ
    うに適合された少なくとも１個の光学装置（該物体の該
    側面から反射した光の量が該物体の高さに相関する）
    と、 該物体の該上面から反射した光を該光センサに向けるよ
    うに適合された少なくとも１個の光学装置（該物体の該
    上面から反射した光の量が該物体の直径に相関する）と
    を含む光学式センサ。
  19. 【請求項１９】 該光が約７５０nmを超える波長を有す
    る、請求項１８記載の光学式センサ。
  20. 【請求項２０】 該波長が約８００nmである、請求項１
    ９記載の光学式センサ。
  21. 【請求項２１】 該光源が白熱灯を含む、請求項１８記
    載の光学式センサ。
  22. 【請求項２２】 該光源が複数の発光ダイオードを含
    む、請求項１８記載の光学式センサ。
  23. 【請求項２３】 該物体の該側面から反射した光を該光
    センサに向けるように適合された該少なくとも１個の光
    学装置がミラーを含む、請求項１８記載の光学式セン
    サ。
  24. 【請求項２４】 該物体の該側面から反射した光を該光
    センサに向けるように適合された該少なくとも１個の光
    学装置が、 該物体の該側面から反射した該光を向けるように適合さ
    れたミラーと、 該ミラーから向けられた該反射光を該光センサ上に結像
    させるように適合された第一のレンズとを含む、請求項
    １８記載の光学式センサ。
  25. 【請求項２５】 該物体の該上面から反射した光を該光
    センサに向けるように適合された該少なくとも１個の光
    学装置が第二のレンズを含む、請求項１８記載の光学式
    センサ。
  26. 【請求項２６】 該第二のレンズがくさびレンズであ
    る、請求項２５記載の光学式センサ。
  27. 【請求項２７】 該物体の該上面から反射した光を該光
    センサに向けるように適合された該少なくとも１個の光
    学装置が、 該物体の該上面から反射した光を向けるように適合され
    た第二のレンズと、 該第二のレンズから向けられた該光を該光センサ上に結
    像させるように適合された第三のレンズとをさらに含
    む、請求項１８記載の光学式センサ。
  28. 【請求項２８】 該第二のレンズがくさびレンズであ
    る、請求項２７記載の光学式センサ。
  29. 【請求項２９】 該光センサが１×１２８画素のライン
    アレイ光検出器を含む、請求項１８記載の光学式セン
    サ。
  30. 【請求項３０】 該物体に隣接して配置された、該物体
    よりも有意に反射性である白色面をさらに含む、請求項
    １８記載の光学式センサ。
  31. 【請求項３１】 側面及び上面を有する物体の容量を計
    測するための光学式センサであって、 物体の側面及び上面を照らすように適合された光源と、 該物体の該側面及び該上面から反射した光の量を計測す
    るように適合された光センサと、 該光源からの該光の一部を反射するように適合された第
    一の光学装置と、 該第一の光学装置から反射した光を該物体の該側面に向
    け、該物体の該側面から反射した光を該光センサに向け
    るように適合された第二の光学装置（該物体の該側面か
    ら反射し、該光センサに向けられた該光が該物体の該高
    さに相関する）と、 該第一の光学装置から反射した光を該物体の該上面に向
    け、該物体の該上面から反射した光を該光センサに向け
    るように適合された第三の光学装置（該物体の該上面か
    ら反射し、該光センサに向けられた光の量が該物体の直
    径に相関する）とを含む光学式センサ。
  32. 【請求項３２】 該第一の光学素子がビームスプリッタ
    である、請求項３１記載の光学式センサ。
  33. 【請求項３３】 該ビームスプリッタが、該光源からの
    該光の約半分を反射し、該光源からの該光の約半分を透
    過させるように適合されている、請求項３２記載の光学
    式センサ。
  34. 【請求項３４】 該第二の光学素子がミラーである、請
    求項３１記載の光学式センサ。
  35. 【請求項３５】 該第三の光学素子がくさびレンズであ
    る、請求項３１記載の光学式センサ。
  36. 【請求項３６】 該第二の光学装置と該光センサとの間
    に配置された、該第二の光学素子から向けられた該光を
    該光センサ上に結像させるように適合された第一のレン
    ズをさらに含む、請求項３１記載の光学式センサ。
  37. 【請求項３７】 該第三の光学素子と該光センサとの間
    に配置された、該第三の光学装置から向けられた該光を
    該光センサ上に結像させるように適合されている第二の
    レンズをさらに含む、請求項３１記載の光学式センサ。
  38. 【請求項３８】 該光センサが１×１２８画素のライン
    アレイ光検出器を含む、請求項３１記載の光学式セン
    サ。
  39. 【請求項３９】 該物体がほぼ半球形である、請求項３
    １記載の光学式センサ。
  40. 【請求項４０】 該物体が液滴である、請求項３１記載
    の光学式センサ。
  41. 【請求項４１】 該液が血液である、請求項４０記載の
    光学式センサ。
  42. 【請求項４２】 皮膚を穿刺し、血液滴を抜き取るよう
    に適合されたランスと、該血液滴中のグルコース濃度を
    測定するように適合されたセンサとが組み合わされた、
    請求項４１記載の光学式センサ。
  43. 【請求項４３】 該光が約７５０nmを超える波長を有す
    る、請求項３１記載の光学式センサ。
  44. 【請求項４４】 該波長が約８００nmである、請求項４
    ３記載の光学式センサ。
  45. 【請求項４５】 血液滴中の化学物質の濃度を監視する
    ための血中化学物質監視システムであって、 皮膚を穿刺し、血液滴を皮膚の一区域上に抜き取るよう
    に適合されたランス、 該血液滴を採取するように適合された試験センサ、 該血液滴中の化学物質の濃度を測定するように適合され
    たセンサ、ならびに 該血液滴の容量を計測するための光学式センサであっ
    て、 血液滴の側面及び上面を照らすように適合された光源
    と、 血液滴の該側面及び該上面から反射した光の量を計測す
    るように適合された光センサと、 血液滴の該側面から反射した光を該光センサに向けるよ
    うに適合された少なくとも１個の光学装置（血液滴の該
    側面から反射した光の量が血液滴の高さに相関する）
    と、 血液滴の該上面から反射した光を該光センサに向けるよ
    うに適合された少なくとも１個の光学装置（血液滴の該
    上面から反射した光の量が血液滴の直径に相関する）と
    を含む光学式センサを含むシステム。
  46. 【請求項４６】 該光が約７５０nmを超える波長を有す
    る、請求項４５記載のシステム。
  47. 【請求項４７】 該波長が約８００nmである、請求項４
    ６記載のシステム。
  48. 【請求項４８】 該光源が白熱灯を含む、請求項４５記
    載のシステム。
  49. 【請求項４９】 該光源が複数の発光ダイオードを含
    む、請求項４５記載のシステム。
  50. 【請求項５０】 血液滴の該側面から反射した光を該光
    センサに向けるように適合された該少なくとも１個の光
    学装置がミラーを含む、請求項４５記載のシステム。
  51. 【請求項５１】 血液滴の該側面から反射した光を該光
    センサに向けるように適合された該少なくとも１個の光
    学装置が、 血液滴の該側面から反射した光を向けるように適合され
    たミラーと、 該ミラーから向けられた該反射光を該光センサ上に結像
    させるように適合された第一のレンズとをさらに含む、
    請求項４５記載のシステム。
  52. 【請求項５２】 血液滴の該上面から反射した光を該光
    センサに向けるように適合された該少なくとも１個の光
    学装置が第二のレンズを含む、請求項４５記載のシステ
    ム。
  53. 【請求項５３】 該第二のレンズがくさびレンズであ
    る、請求項５２記載のシステム。
  54. 【請求項５４】 血液滴の該上面から反射した光を該光
    センサに向けるように適合された該少なくとも１個の光
    学装置が、 血液滴の該上面から反射した該光を向けるように適合さ
    れた第二のレンズと、 該第二のレンズから向けられた該光を該光センサ上に結
    像させるように適合された第三のレンズとをさらに含
    む、請求項４５記載のシステム。
  55. 【請求項５５】 該第二のレンズがくさびレンズであ
    る、請求項５４記載のシステム。
  56. 【請求項５６】 該光センサが１×１２８画素のライン
    アレイ光検出器を含む、請求項４５記載のシステム。
  57. 【請求項５７】 該物体に隣接して配置された、該物体
    よりも有意に反射性である白色面をさらに含む、請求項
    ４５記載のシステム。
  58. 【請求項５８】 上面及び側面を有する物体の容量を測
    定する方法であって、 物体の側面及び上面を光源からの光で照らす工程と、 該物体の該側面及び該上面から反射した光を光センサに
    向ける工程と、 該物体の該側面及び該上面から反射した光の量を該光セ
    ンサによって計測する工程（該物体の該側面から反射し
    た光の量が該物体の高さに相関し、該物体の該上面から
    反射した光の量が該物体の直径に相関する）と、 該物体の容量を計算する工程とを含む方法。
  59. 【請求項５９】 該物体がほぼ半球形である、請求項５
    ８記載の方法。
  60. 【請求項６０】 該物体の容量を計算する工程が、該高
    さと該直径の２乗との積を２で割る工程を含む、請求項
    ５９記載の方法。
  61. 【請求項６１】 該物体の該側面及び該上面を光源から
    の光で照らす工程が、 該光源をビームスプリッタから反射させて同時に第一の
    レンズ及び第二のレンズに向ける工程と、 該光を該第一のレンズに通してミラーに向ける工程と、 該ミラーによって該光を該物体の該側面に向ける工程
    と、 該光を該第二のレンズに通してくさびレンズに向ける工
    程と、 該光を該物体の該上面に向ける工程とをさらに含む、請
    求項５８記載の方法。
  62. 【請求項６２】 該ビームスプリッタが、該光源からの
    該光の約半分を反射し、該光源からの該光の約半分を透
    過させるように適合されている、請求項６１記載の方
    法。
  63. 【請求項６３】 該光を該第一のレンズに通してミラー
    に向ける工程が、該光を該第一のレンズで展開する工程
    をさらに含む、請求項６１記載の方法。
  64. 【請求項６４】 該光を該第二のレンズに通してくさび
    レンズに向ける工程が、該光を該第二のレンズで展開す
    る工程をさらに含む、請求項６１記載の方法。
  65. 【請求項６５】 該物体の該側面から反射した該光を向
    ける工程が、 該物体の該側面から反射した該光をミラーによって第一
    のレンズに向ける工程と、 該物体の該側面から反射した該光を該第一のレンズによ
    って該光センサ上に結像させる工程とをさらに含む、請
    求項５８記載の方法。
  66. 【請求項６６】 該物体の該側面から反射した該光を該
    光センサ上に結像させる工程が、該光を該ビームスプリ
    ッタに透過させる工程をさらに含む、請求項６５記載の
    方法。
  67. 【請求項６７】 該物体の該上面から反射した該光を向
    ける工程が、 該物体の該上面から反射した該光をくさびレンズによっ
    て第二のレンズに向ける工程と、 該物体の該上面から反射した該光を該第二のレンズによ
    って該光センサ上に結像させる工程とを含む、請求項５
    ８記載の方法。
  68. 【請求項６８】 該物体の該上面から反射した該光を該
    光センサ上に結像させる工程が、該光を該ビームスプリ
    ッタに透過させる工程をさらに含む、請求項６７記載の
    方法。
  69. 【請求項６９】 該光源が約７５０nmを超える波長を有
    する、請求項５８記載の方法。
  70. 【請求項７０】 該波長が約８００nmである、請求項６
    ９記載の方法。
  71. 【請求項７１】 該光源が白熱灯を含む、請求項６９記
    載の方法。
  72. 【請求項７２】 該光源が複数の発光ダイオードを含
    む、請求項５８記載の方法。
  73. 【請求項７３】 該光センサが１×１２８画素のライン
    アレイ光検出器を含む、請求項５８記載の方法。
  74. 【請求項７４】 該物体が血液滴であり、該方法が、 該血液滴をランスで抜き取る工程と、 該血液滴中のグルコース濃度レベルを測定する工程とを
    さらに含む、請求項５８記載の方法。
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