用于校正光學信號的方法和裝置的制造方法
【專利說明】用于校正光學信號的方法和裝置
[0001] 相關申請交叉引用
[0002] 本申請要求于2013年3月14日提交的、題為"MethodandDevicefor CorrectingOpticalSignals"的美國臨時專利申請61/785, 087的權益，該申請在此通過 引用整體并入。
【背景技術】
[0003] 本發明涉及用于監測植入物的方法和裝置，并具體地涉及用于校正從植入物發射 的發光信號的方法和裝置。
[0004] 在某些個體中，對分析物（例如葡萄糖、乳酸鹽或氧）水平的監測對于他們的健康 是很重要的。高水平或低水平的葡萄糖，或其他分析物，可能有不利影響或預示特定的健康 狀態。葡萄糖的監測對于患有糖尿病的個體特別重要，他們中的一個子集必須確定何時需 要胰島素以降低他們體內的葡萄糖水平或者何時需要額外的葡萄糖以提高他們體內的葡 萄糖水平。
[0005] 被許多患有糖尿病的個體用來親自監測他們的血糖水平的常規技術包括定期抽 取血液，將該血液施加到測試條，并使用量熱、電化學或光度檢測法來確定血糖水平。這種 技術不允許連續或自動監測體內的葡萄糖水平，而通常必須在周期性基礎上手動執行。不 幸的是，葡萄糖水平的檢查的一致性在個體之間變化很大。許多糖尿病患者發現定期測試 不方便，并且他們有時會忘記測試他們的葡萄糖水平或者沒有時間進行適當的測試。此外， 一些個體希望避免與測試相關聯的疼痛。未受監控的葡萄糖可能導致高血糖或低血糖發 作。監測個體分析物水平的植入式傳感器將允許個體更容易地監測他們的葡萄糖或其他分 析物水平。
[0006] 各種裝置已經被開發用于監測血流中或各種組織的間質液中的分析物（例如，葡 萄糖）。許多這些裝置使用被插入到患者血管中或皮下的傳感器。因為高散射存在下的低 熒光水平，這些植入式傳感器通常難以光學地讀取或監測，前述高散射歸因于皮膚狀況的 動態變化（例如，血液水平和水合作用）。皮膚是高度散射的，并且該散射可以主導光傳播。 散射是由組織中折射率變化所引起的，并且，皮膚中的主要散射組分歸于脂質、膠原蛋白和 其他生物組分。主要的吸收是由血液、黑色素、水和其他組分所引起的。
[0007] -個裝置（公開于Yu的已公布美國專利申請20090221891中），包括葡萄糖分析 部件。當傳感器被植入體內時，通過外部光學器件經皮讀出光學信號。熒光計，分別對供體 發色團和受體發色團測量激發光強度、環境光強度以及發光和環境光的復合強度。通過握 持熒光計接近皮膚并對準傳感器來進行測量。提供的最終輸出是來自這兩個發色團的發光 強度之間的歸一化比值，該比值可以使用校準數據被轉換為分析物濃度。校準曲線通過測 量響應對葡萄糖濃度而被經驗性地建立。盡管該裝置提供了一些光學信號校正，但獲得準 確讀數可能仍然是困難的，這歸因于導致從植入物發射的光的光學散射和吸收的動態的皮 膚變化。
[0008] Merritt的美國專利申請20110028806公開了另一種用于測量血糖水平的方法和 系統。一組光電二極管檢測從一個或多個發射器（例如多個LED)發射到患者皮膚中的光 能量的發光和反射。結合到葡萄糖的小分子代謝物報道子（reporter) (SMMRs)被引入角質 層和表皮的組織以提供更易于檢測的發光。使用在接近激發波長處進行的反射強度測量來 校準測試結果。此外，該方法包括測量第二發光和反射強度，以歸一化來自第一組測量的數 據。第一發光和反射強度測量在使用SMMR處理的部位處進行。第二發光和反射強度測量 在未處理的背景部位處進行。然后使用背景測量通過波長歸一化來校正背景組織發光和吸 收。盡管該方法對于背景發光和反射提供了一些光信號校正，但是從表皮中的葡萄糖結合 分子獲得準確和/或一致的葡萄糖讀數可能仍然是困難的。
[0009] 仍然需要這樣一種小型的、緊湊的裝置，該裝置可以準確和一致地監測植入式傳 感器，并提供信號給分析者，而基本上不限制患者的運動和活動。當分析物水平處于或接近 閾值水平時，分析物的連續和/或自動監測可以對患者提供警告。例如，如果葡萄糖是分析 物，那么該監測裝置可以被配置成警告患者當前正在發生或即將發生高血糖或低血糖。那 么患者就可以采取適當的行動。
【發明內容】
[0010] 根據一個方面，提供一種方法，用于校正從植入物發射的至少一個分析物相關光 學信號。該植入物通常被埋置在哺乳動物身體的組織中。該植入物能夠響應于激發波長范 圍內的激發光，發射處于發射波長范圍內的分析物相關光學信號。該方法包括發送激發波 長范圍內的第一激發光穿過組織到植入物，并且響應于該第一激發光測量從組織發射的發 射波長范圍內的第一光學信號。該方法還包括發送處于發射波長范圍內的第二激發光到組 織中，并且響應于該第二激發光測量從組織發射的發射波長范圍內的第二光學信號。根據 所測量的信號計算至少一個校正的信號值。
[0011] 根據另一個方面，提供一種光學檢測裝置，用于監測埋置在哺乳動物身體的組織 中的植入物。該植入物能夠響應于激發波長范圍內的激發光，發射處于發射波長范圍內的 至少一個分析物相關光學信號。該裝置包括第一光源，該第一光源被布置成發送激發波長 范圍內的第一激發光穿過組織到植入物。第二光源，被布置成發送處于發射波長范圍內的 第二激發光到組織中。至少一個檢測器，被布置成響應于第一激發光測量從組織發射的發 射波長范圍內的第一光學信號，以及被布置成響應于第二激發光測量從組織發射的發射波 長范圍內的第二光學信號。
[0012] 根據另一個方面，提供一種方法，用于校正至少一個從埋置在哺乳動物身體的組 織中的植入物發射的分析物相關光學信號。該植入物能夠響應于激發波長范圍內的激發 光，發射處于發射波長范圍內的分析物相關光學信號。該方法包括發送激發波長范圍內的 第一激發光穿過組織到植入物，并且響應于該第一激發光測量從組織發射的發射波長范圍 內的第一光學信號。該方法還包括發送激發波長范圍內的第二激發光到組織中，并且響應 于該第二激發光測量從組織發射的發射波長范圍內的第二光學信號。第二激發光和響應于 第二激發光發射的光形成光路，該光路從植入物被橫向間隔開足夠的距離，以避免來自植 入物報道子（例如，發光、發光、生物發光或磷光報道子）的顯著貢獻。根據所測量的光學 信號計算至少一個校正的信號值。
[0013] 根據另一個方面，提供一種光學檢測裝置，用于監測埋置在哺乳動物身體的組織 中的植入物。該植入物能夠響應于激發波長范圍內的激發光，發射處于發射波長范圍內的 至少一個分析物相關光學信號。該裝置包括第一光源，該第一光源被布置成發送激發波長 范圍內的第一激發光穿過組織到植入物。第一檢測器，被布置成響應于第一激發光測量從 組織發射的發射波長范圍內的第一光學信號。第二光源，被布置成發送激發波長范圍內的 第二激發光到組織中。第二檢測器，被布置成響應于第二激發光測量從組織發射的發射波 長范圍內的第二光。第二光源和第二檢測器被相對于彼此放置，使得第二激發光和響應于 該第二激發光發射的光形成光路，該光路從植入物被橫向間隔開足夠的距離，以避免來自 植入物報道子的顯著貢獻。
【附圖說明】
[0014] 本發明的前述方面和優點通過閱讀下面的詳細描述并通過參考以下附圖將變得 更好理解，其中：
[0015] 圖1示出根據本發明一個實施例的用于監測植入物的光學檢測裝置的示意性側 視圖。
[0016] 圖2示出根據本發明另一個實施例的用于監測植入物的光學檢測裝置的示意性 側視圖。
[0017] 圖3示出根據本發明另一個實施例的光學檢測裝置的一些方面的示意性側視圖。
[0018]圖4示出根據本發明另一個實施例的光學檢測裝置的示意性俯視圖。
[0019] 圖5示出圖4的裝置的示意性剖面圖。
[0020] 圖6示出根據本發明一些實施例的光學檢測裝置的示意性側視圖。
[0021] 圖7示出根據本發明一些實施例的光學檢測裝置的示意性俯視圖。
[0022] 圖8示出圖7的裝置的示意性剖面圖。
[0023] 圖9示出根據本發明一些實施例的光學檢測裝置的示意性俯視圖。
[0024] 圖10示出圖9的裝置的示意性剖面圖。
[0025] 圖11示出根據本發明一些實施例的光學檢測裝置的示意性俯視圖。
[0026] 圖12示出圖11的裝置的示意性分解圖。
【具體實施方式】
[0027] 在下面的描述中，應當理解，結構之間所有描述的連接可以是直接操作性連接或 者是通過中間結構的間接操作性連接。一組要素包括一個或多個要素。對要素的任何描述 應理解為是指至少一個要素。多個要素包括至少兩個要素。除非另有要求，任何描述的方 法步驟不需要一定以特定的所示出順序執行。源自第二要素的第一要素（例如數據）包 括等于該第二要素的第一要素，以及通過處理第二要素和任選的其他數據所生成的第一要 素。根據參數做出確定或決策包括根據該參數和可選的根據其他數據做出確定或決策。除 非另有規定，一些數量/數據的指標可以是該數量/數據本身，或者不同于該數量/數據本 身的指標。本發明的一些實施例中描述的計算機程序可以是獨立的軟件實體或其他計算機 程序的子實體（例如，子例程，代碼對象）。計算機可讀介質包括非暫時性介質如磁的、光學 的和半導體的存儲介質（例如硬盤驅動器，光