基于光學的感測裝置的制作方法

專利名稱：基于光學的感測裝置的制作方法
基于光學的感測裝置本申請是2001年2月沈日提交的、申請號為99810090. 0、題為“基于光學的感測
裝置”的中國專利申請的分案申請。本發明為1999年5月5日提出的美國專利申請09/304，831及1998年8月沈日提出的美國專利申請09/140，747的部分繼續，其公開的全部內容在此并入作為參考，如同在此全部列出。發明的背景1、發明的領域本發明涉及電光學感測裝置，用于在液態或氣態介質中檢測分析物的存在或濃度。更具體地說，本發明涉及(但在所有的情況不必局限于)基于光學的感測裝置，其特征為完全自我容納，具有平滑且磨圓的長橢圓形、卵形、或橢圓形形狀(例如，豆形或醫藥膠囊形)、以及格外細密的尺寸，這使得該裝置可植入于人體，以原地檢測各種分析物。背景技術：
美國專利5，517，313，所公開的內容在此并入作為參考，該專利敘述了一種基于螢光的感測裝置，其包含指示劑分子與感光元件，例如，光檢測器。廣義言之，在本發明的技術領域范圍內，指示劑為其一種或更多種光學特性受分析物的局部存在影響的分子。在依照美國專利5，517，313的裝置中，一種光源，例如，發光二極管(“LED”)，至少部分位于一層含螢光指示劑分子的材料內，或者，至少部分位于導波層內，使得由源(source)發射的輻射(光)撞擊指示劑分子并使得指示劑分子發螢光。高通濾光器使指示劑分子發射的螢光到達感光元件(光檢測器)同時過濾掉來自光源的散射光。美國專利5，517，313的所述裝置中所用的指示劑分子的螢光因分析物的局部存在而被調制，即，衰退或增強。例如，絡合物三(4，7-二苯基-1，10-菲咯啉)釕(II)高氯酸鹽的桔紅色螢光因氧的局部存在而淬滅。因此，此絡合物可有利地在氧傳感器中作為指示劑分子。其螢光性質受各種其它分析物影響的指示劑分子是公知的。此外，其吸收程度受分析物的存在或濃度影響的吸收光的指示劑分子也為公知的。例如，參見美國專利5，512，對6，所公開的內容在此并入作為參考，該專利揭示了其光譜反應因多羥基化合物例如糖的存在而衰退的組合物。然而，據信，這種吸收光的指示劑分子以往尚未被用于如美國專利5，517，313所教示的傳感器構造，或這里所教示的傳感器構造。在美國專利5，517，313所述的傳感器中，含指示劑分子的材料對分析物為可滲透的。因此，分析物可從周圍試驗介質擴散至材料中，因而影響指示劑分子的螢光。光源、含指示劑分子基質材料、高通濾光器、及光檢測器如此地構型，以致于指示劑分子發射的螢光沖擊光檢測器，使其產生電信號，該電信號表示周圍介質中分析物的濃度。美國專利5，517，313所述的感測裝置在美國專利5，517，313所述的現有技術的基礎上有顯著的改善。然而，其仍然需要使傳感器在極重要的環境-人體中檢測各種分析物。 此外，在本領域已實現進一步的精加工，此精加工形成更小和更有效的裝置。發明的概要
通常，根據本發明的一個方面，傳感器為完全自我容納(totally self-contained)，具有輻射源(例如，LED)且具有感光元件(例如，光檢測器)，輻射源和感光元件均完全地嵌入作為導波器的透光傳感器主體內。指示劑分子位于傳感器主體的外表面上，例如，直接涂敷于其上或固定在聚合物基質層內。在輻射源發射輻射時，由于由傳感器主體與周圍介質(聚合物基質或存在分析物的介質)的界面內反射，因此，大部分的輻射在傳感器主體內反射。在輻射沖擊傳感器主體與周圍介質的界面時，其與傳感器主體的表面上所固定的指示劑分子交互作用。指示劑分子發射的輻射(即，在螢光指示劑分子的情形下為螢光)或由源發射且未被指示劑分子吸收(例如，在吸收光指示劑分子的情形下) 的輻射由于內反射而完全在整個傳感器主體內反射。內反射的輻射撞擊感光元件，以產生信號，該信號表示分析物的存在和/或濃度。依照本發明的這一方面，構成傳感器的元件可使輻射源通過外部裝置，例如，電磁波，超音波，或紅外線，或者完全內部裝置，例如，使用放射發光或微電池，微發電機，壓電之類的元件而供給能量。傳感器還具有傳送信號的元件，所傳送的信號表示內反射光或其它輻射，由此內反射輻射的程度決定分析物的濃度。這些元件可為與電力接收感應器分離的感應器，或相同感應器既用來接收電力產生的電磁能量又傳送載信息的電磁信號波。依照本發明的另一方面，構成傳感器，以利于其在人類活體的皮下使用。關于此點，依照本發明的這個方面，傳感器大約為豆或醫藥冷膠囊的大小與形狀。此外，傳感器較佳為具有傳感器/組織界面層，該界面層防止疤組織的形成或通過促進載分析物血液系統的向內生長而克服疤組織的形成。已發現依照本發明這一方面的傳感器形狀本身提供有益的光學性質，因此可構成用于人體以外的傳感器，即，無界面層和/或具有引入和引出傳感器的電引線。依照本發明的另一方面，構成具有吸收光(或吸收輻射)的指示劑分子的傳感器， 這些指示劑分子吸收由源產生的輻射。吸收的程度作為分析物濃度的函數而改變。由測量內反射輻射的量，決定分析物的量。依照本發明的另一方面的傳感器利用介質的密度與其折射率之間的關系測量分析物濃度。分析物濃度改變時，傳感器所暴露的介質的密度改變，因此周圍介質的折射率也改變。周圍介質的折射率改變時，內反射的光(或者相反地，通過傳感器/介質的界面)的量也改變，而且，照明的改變可由傳感器內的感光性元件測量且與局部周圍分析物濃度有關。依照本發明的又一方面，提供一種傳感器，其包括(a)至少一個分析物感測指示劑通道(channel)，其如上所述而操作；及(b)至少一個附加通道作為光學參考通道。光學參考通道最好(a)對指示劑分子(即，分析物感測指示劑通道的指示劑分子)的一種或多種光學特性進行測量，所述的光學特性不受或通常不受分析物的存在或濃度影響；和/或 (b)對不受或通常不受分析物的存在或濃度影響的第二控制指示劑分子的光學特性進行測量。在本發明的領域中，不受分析物的存在或濃度影響或通常不受影響的指示劑分子在此廣義地稱為控制指示劑分子。例如，可使用光學參考通道補償或修正傳感器組成固有的元件操作的變化或轉移，傳感器外部的環境條件，或其組合。例如，光學參考通道可用于補償或修正以下因素感應的內變量傳感器的輻射源的老化；影響感光元件的性能或敏感度的變化；指示劑分子的退化；傳感器主體、指示劑基質層等的輻射透光率的變化；其它傳感器元件的變化等。在其它的實例中，光學參考通道也可用于補償或修正與分析物的存在或濃度無關而影響指示劑分子的光學特性或視光學特性的環境因素(例如，傳感器外部因素)。關于這一點，示范性的外部因素包括溫度高低；PH大小；存在的周圍光；傳感器施加的介質的反射率或濁度；等等。下面結合附圖對本發明作詳細說明，從這些說明中可以進一步了解以上及其它方面的特性與優點。附圖的簡要說明從下面對本發明的詳細說明及附圖中，本發明的這些及其它方面將會更加明顯， 其以實例的方式給出并且是非限制性的，附圖中

圖1為依照本發明基于螢光的傳感器的示意切面圖；圖2為圖1所示的基于螢光的傳感器的示試圖，表示傳感器的導波性質；圖3為圖1中圓圈部分的詳細圖，表示傳感器主體內的內反射與傳感器/或組織界面層的較佳構造；圖4為類似圖2的示試圖，表示傳感器主體內由內輻射源產生的輻射及外部指示劑分子發射的螢光而產生的反射；圖5為示試圖，表示依照本發明的傳感器在人類的使用；圖6為輻射發光源的示意切面圖；圖7a與7b概略地表示依照本發明的另一方面，以吸收光指示劑分子為主的傳感器的操作；圖8為基質層的實施例的化學式，其中基質層的聚合大分子大約每4個單體含一個側接胺基；圖9表示依照本發明的基質層的交聯與攙雜鏈段(segment)；圖10表示依照本發明的對葡萄糖敏感的、吸收調制的指示劑分子，2，3' - 二羥基硼-4-羥基-偶氮苯(“硼酸紅”)；圖11表示依照本發明的對葡萄糖敏感的、吸收調制的指示劑分子的附加實施例；圖12敘述鍵聯指示劑分子與攙雜單體AEMA的標準Marmich反應；圖13a與1 為示試圖，表示依照本發明的另一方面，以折射率為主的傳感器的工作原理；圖14a為依照本發明的另一個實施例的傳感器的上視圖，其加入參考通道與正常指示劑通道；圖14b為圖14a所示的傳感器的側視圖；圖Hc為類似圖1 所示的經修改的傳感器的部分側視圖，其包含參考通道與指示齊 通道；圖14d為本發明的另一個實施例的正視圖，其加入類似Hc所示的參考通道與指示齊 通道；圖14e為以圖14d所示的箭頭A-A的方向所取的橫切面圖，裝置示于外部物件之內；圖14f為以圖14d所示的箭頭B-B的方向所取的橫切面圖，裝置示于外部物件之內；圖15a為依照本發明的另一個實施例的傳感器的上視圖，其加入參考通道與指示齊 通道；圖15b為圖15a所示的傳感器的側視圖。圖15c為類似圖1 所示的經修改的傳感器的部分側視圖，其包括參考通道與指示齊 通道；圖16a為依照本發明的另一個實施例的傳感器的上視圖，其加入參考通道與指示齊 通道；圖16b為圖16a所示的傳感器的側視圖；圖17a為依照本發明的另一個實施例的傳感器的側視圖，其在具有內膠囊與外套筒的傳感器構造中加入參考通道與指示劑通道；圖17b為圖17a所示的傳感器的上視圖；圖17c為依照本發明的另一個實施例的傳感器的側視圖，其在具有內膠囊與外套筒的傳感器構造中加入參考通道與指示劑通道；圖17d為圖17c所示的傳感器的上視圖；圖17e為依照本發明的另一個實施例的傳感器的側視圖，其在具有內膠囊與外套筒的傳感器構造中加入參考通道與指示劑通道；圖17f為圖17e所示的傳感器的上視圖；圖18a為依照本發明的實施例的傳感器的側視圖，其具有內膠囊與外套筒而無參考通道；圖18b為圖18a所示的傳感器的上視圖；圖19a_19j為各種可能的套筒構造的側視圖，表示各種包裝配置與套筒結構；圖20a_20b分別表示本發明的另一個實施例的上視圖與側視圖，其包括含感測薄膜的可移動膜及圖21為y軸的光吸收(例如，光學密度)相對χ軸的激發波長(例如，從輻射源發射)的圖表(僅為了示意的目的而提供，為了方便起見，由美國專利5，137，833的圖10 翻印，其在此并入作為參考)，該圖表表示吸收不基于分析物濃度而改變的等吸光點(即， 波長)。圖22(A)為依照本發明的另一個實施例的上視圖，其具有遮蔽套筒(遮蔽套筒部分地去除)。圖22⑶為圖22㈧所示的傳感器的橫切面側視圖。圖22(C)為圖22⑶所示的一部分的放大圖。圖22(D)為依照本發明的另一個實施例的傳感器的橫切面側視圖。圖23(A)為依照本發明的另一個實施例的傳感器的橫切面側視圖，其具有以兩個方向發射輻射的LED輻射源。圖23⑶為圖23㈧所示的一部分的放大圖。圖23(C)為沿圖23㈧的箭頭23 (C)-23 (C)所取的橫切面側視圖。圖23(D)為示意側視圖，表示安裝于反射杯內的常用LED晶片。圖24(A)為依照圖23㈧所示實施例的一個描述性實例，表示來自LED兩側的發光的說明圖表。圖M(B)為表示安裝在平坦表面上的現有LED的發光的說明圖表。圖25(A)為傳感器的另一個實施例的橫切面側視圖，其具有從輻射源的上與下側發射的輻射(省略傳感器薄膜)。圖25(B)為圖25(A)所示的實施例的橫切面側視圖，傳感器薄膜位于傳感器上圖沈為傳感器的另一個實施例的橫切面側視圖，其具有光學透明基片。圖27(A)為在圖27(B)中沿線27_27所取的傳感器的另一個實施例的橫切面側視圖，其具有外部加熱元件，以抑制傳感器的冷凝。圖27⑶為圖27㈧所示的傳感器的上視圖。圖27(C)為表示圖27㈧的傳感器元件的分解正視圖。圖^(A)和^(B)表示在圖27(A)_27(C)所示的實施例中，在部分氣體壓力下階躍變化的實際測試數據。發明的詳細說明基于光學的初始傳感器依照本發明的一個方面，一種基于光學的傳感器(“傳感器”)10如圖1所示，其基于螢光指示劑分子的螢光工作。傳感器10具有其主要元件傳感器主體12 ；涂敷于傳感器主體12的外表面上的基質層14 ；螢光指示劑分子16分布于全部的層；發射輻射的輻射源 18，例如，LED，其包括與指示劑分子交互作用的波長范圍的輻射(這里簡稱為“在與指示劑分子交互作用的波長的輻射”)，即，在基于螢光的傳感器的情況下，造成指示劑分子16發螢光的波長；及感光元件20，例如，光檢測器，在基于螢光的傳感器的情況下，其對指示劑分子16發射的螢光為敏感的，以致于對螢光響應而產生信號，該信號表示指示劑分子的螢光程度。在最簡單的實施例中，指示劑分子16可僅涂敷于傳感器主體的表面上。然而，在較佳實施例中，指示劑分子含于基質層14內，其包含依照本技術領域公知的方法制備且如以下所解釋涂敷在傳感器主體的表面上的生物相容聚合物基質。適合的生物相容基質材料， 其必須對分析物為可滲透的，包括甲基丙烯酸酯與水凝膠，其可有利地為選擇性地可滲透的一特別是對分析物一即，其實現分子量阻斷功能。傳感器12有利地由適合的光學可傳送聚合物材料形成，其折射率充分地不同于使用傳感器的介質的折射率，使得聚合物作為光學導波器。較佳的材料為丙烯基片料，如聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸羥丙酯等，及聚碳酸酯，如以商標Lexan 銷售的聚碳酸酯。這種材料可使裝置使用的輻射一輻射源18產生的輻射(例如，在輻射源為LED的實施例的適合波長的光)，及在基于螢光的實施例中，指示劑分子發射的螢光一經過。如圖 2所示，輻射(例如，光)由輻射源18發射而且(至少一些)在傳感器主體12的表面內反射，例如，在位置22處，因而在傳感器主體12的內部全部來回“反彈”。已發現從傳感器主體與周圍介質的界面反射的光可與涂敷于表面上(不論是直接涂敷于其上或含于基質內)的指示劑分子交互作用，例如，激發涂敷于表面上的螢光指示劑分子的螢光。此外，以相對正交界面測量太小而無法反射的角度撞擊界面的光通過界面且激發螢光指示劑分子的螢光。光(或其它輻射)及界面與指示劑分子間的交互作用的其它模式也已發現為有用的，其視傳感器的構造及應用而定。其它模式包括短暫激發與表面等離子體激元共振型激發。
如圖3與4所示，至少一些螢光指示劑分子16發射的光直接或被基質層14的最外層表面反射(關于傳感器主體1 后，進入傳感器主體12，如區域30所示。此螢光觀然后在整個傳感器主體12內反射，非常類似輻射源18發射的輻射，而且如同輻射源發射的輻射，一些將以太小而無法反射的角度撞擊傳感器主體與周圍介質間的界面且從傳感器主體折回。如圖4所示，由輻射源18發射的輻射，及對于基于螢光的傳感器，螢光指示劑分子16 發射的螢光之內反射撞擊感光元件20，這敏感于這種內發光的程度。如圖1所進一步示出的，傳感器10也可包括在傳感器主體的外表面與基質層14 之間，形成在傳感器主體12的末端上的反射涂層32，以使螢光指示劑分子發射的輻射和/ 或光之內反射最大或增強。例如，反射涂層可由涂料或由金屬化材料(只要此金屬化物不阻礙遙控測定信號出入傳感器的傳送，如以下所述)形成。仍如圖1所進一步示出的，光學濾光器34較佳地提供在感光元件(光檢測器)20 的光敏感表面上。如由現有技術所公知的那樣，這種濾光器防止或實質上降低源18產生的輻射量對感光元件20的光敏感表面的沖擊。同時，濾光器使螢光指示劑分子發射的螢光通過以撞擊檢測器的感光區域。如此大為降低光檢測器信號的“噪音”，其歸因為來自源18的入射輻射。特別地，根據本發明的一個方面是傳感器10的應用得到發展一雖然絕非其所適合的唯一應用一測量人體內的各種生物分析物，例如，葡萄糖，氧，毒素，醫學或其它藥物， 荷爾蒙，及其它新陳代謝分析物。基質層14與指示劑分子16的特定組合物可視使用傳感器檢測的特定分析物和/或使用傳感器檢測分析物(即，在血液或在皮下組織)而改變。然而，兩個固定的要求為基質層14利于指示劑分子對分析物的暴露，以及指示劑分子的光學特性(例如，螢光指示劑分子的螢光程度)為指示劑分子所暴露的特定分析物濃度的函數。為了利于在人體內的原地使用，傳感器10以平滑，長橢圓或圓形的形狀形成。有利地，其具有大約為豆或醫學明膠膠囊的大小與形狀，即，其長度L約為500微米至約0. 5 英寸的數量級及直徑D約為300微米至約0. 3英寸的數量級，通常全部為平滑，磨圓表面。 這種構形使傳感器10可植入至人體內，S卩，皮膚內或至皮下組織中(包括器官或血管中)， 而傳感器不影響重要的身體功能或造成過度的疼痛或不舒適。此外，應了解，很簡單，植入物意味著刺激源，置于人(或任何其它動物)體內的任何植入物一甚至包含“生物相容”材料的植入一會在植入物所插入的器官內造成某種程度的“外來身體反應”。在人體內植入傳感器10的情況下，“外來身體反應”最常見的為纖維變性封包，即，疤組織的形成。葡萄糖--依照本發明的傳感器預期用于檢測的主要分析物--可具有其被此纖維變性封包阻礙的擴散或運輸速率。甚至非常小的分子氧(O2)也可具有其被此纖維變性封包阻礙的擴散或運輸速率。其僅因為形成纖維變性封包(疤組織) 的細胞本性上相當稠密或具有不同于正常組織的新陳代謝特征。為了克服將指示劑分子暴露于生物分析物的這種可能阻礙或延遲，有兩種主要的解決方法。依照一種方法，其或為最簡單的方法，傳感器/組織界面層一在指示劑分子直接在傳感器主體的表面上移動時，在傳感器主體12上和/或指示劑分子本身，或在指示劑分子含于其中時，在基質層14的表面上一由造成形成極少或可接受程度的纖維變性封包的材料制備。兩個在文獻中敘述為具有此特征的此種材料的實例為W. L. Gore公司的Preclude Periocardial Membrane,以及共價地組合親水物的聚異丁烯，如Kennedy的 "Tailoring Polymers for Biological Uses”, Chemtech, 1994 年 2 月，第 24-31 頁所沭。或者，由許多層特殊生物相容材料組成的傳感器/組織界面層可提供于傳感器上。例如，如圖3所示，傳感器/組織界面層36可包括三個次層36a，36b，與36c。促進組織向內生長的次層36a較佳為由可使毛細管37穿透至其中的生物相容材料制造，甚至如纖維變性細胞39 (疤組織)累積于其上。Gore — Tex Vascular Graft材料(ePTFE)，已使用許多年的Dacron (PET)Vascular Graft材料，以及由高密度聚乙烯制造的MEDPOR Biomaterial (POREX Surgical公司的產品)為其基本組合物，孔度(pore size)，及孔結構促進組織與血管向內生長至組織內生長層的材料的實例。另一方面，次層36b較佳為具有遠小于組織向內生長次層36a的孔度(小于5微米)以防止組織內生長的生物相容層。目前制造次層36b的較佳材料為W. L. Gore公司的 Preclude Periocardial Membrane (以前稱為 GORE-TEX Surgical Membrane)，其包括膨脹的聚四氟乙烯(ePTFE)。第三層36c作為分子篩，S卩，其提供分子量阻斷功能，排除如免疫球蛋白，蛋白質， 與葡萄糖蛋白的分子，同時使感興趣的分析物通過至指示劑分子(直接涂敷于傳感器主體 12之上或在基質層14內移動)。許多公知的纖維素類型薄膜，例如，用于腎透析過濾離心之類，可用于分子量阻斷層36c。雖然在如圖3所示，傳感器/組織界面層36包括第三層，分子量阻斷層36c，但是， 應了解，可選擇制造基質層14的聚合物，例如，甲基丙烯酸酯或水合親水性丙基使得其實現分子量阻斷功能而無需分開的次層36c。然而，推薦使用兩個次層36a與36b，外層36a 促進組織向內生長及內層36b防止組織向內生長，因為內層36b作為外層36a與分子量阻斷層(不論是分別提供或基質層14本身)之間的附加屏障(或“預濾器”)。如此降低分子量阻斷層被如免疫球蛋白，細胞外基質蛋白質，脂等的大分子阻塞或污染的可能性，因而使感興趣的分析物接觸指示劑分子的速度最大、效率最高。(對于用于活體試驗的傳感器， 分析物暴露經過時間必須相當短，即，指示劑分子直接暴露的分析物的濃度達到穩定狀態所花費的時間量必須相當短，即，在2至5分鐘之間)構成傳感器/組織界面層的生物相容材料的各種組合與排列對熟悉醫學植入技術的人來說是顯而易見的。最后，關于傳感器/組織界面層，除了防止負面反應，據信，界面層增強來自基質層14的最外層表面且進入傳感器主體12中的光的反射(不論是來自螢光指示劑分子還是來自輻射源18)。依照本發明的傳感器的又一方面，其可為完全自我容納。換言之，在具體實施例中，傳感器以這樣的的方式構成，以致于無電引線引入或引出傳感器主體而給傳感器提供能量(例如，用于驅動源18)或從傳感器傳送信號。而是，依照本發明的這一方面的傳感器包括完全嵌于或封包于傳感器主體12內的電源40 (圖1)，以及也完全嵌于或封包于傳感器主體12內的傳送器42 (圖1)。(然而，已發現傳感器10的形狀本身提供優異的光學性質，因此，將引線引入/引出傳感器主體內/外而提供能量和/或傳送信號的傳感器的實施例也在本發明的范圍內。)在較佳實施例中，電源40為感應器，如同傳送器42。因此，在傳感器植入至體內時，例如，在皮膚50與皮下組織52之間，如圖5所示，傳感器可通過將傳感器暴露于，例如，接近傳感器安置的位于適當設計儀器(未示出)的感應器線圈56所產生的電磁輻射場M 而充電一即，造成輻射源發射與指示劑分子16交互作用的輻射。類似地，作為感應器的傳送器42產生電磁場58，其表示撞擊感光元件的光的程度及分析物的存在或濃度。場58組成可被外部接收器60檢測的信號。例如，此信號可為50兆赫茲載體的振輻調制信號，頻率調制信號，數位信號，或本領域的普通技術人員公知的任何其它類型的電磁波信號。或者，對所有的搖控測定可使用信號線圈及信號感應器。在本實施例中，線圈56 在一個頻率產生電磁波M，以在感應器40中感應電流，其將輻射源18充電；感光元件20所感測的內反射光的量由相同的感應器40作為調制的電磁波發送，該電磁波在線圈56感應電流。此調制波由以感光元件20對流經感應器40并且作為檢測光的函數的電流進行調制而產生，而且由測量線圈56的產生感應電流而檢測。或者，系統可設計為在發電模式與信號傳送模式之間切換(以快速的順序)。這些與其它搖控測定體系對本領域的普通技術人員來說是公知的，因為此技術相當常用于，例如，關于具有植入積體電路晶片的“聰明卡”，其可波動而通過傳感器以進入建筑物，有時稱為無線頻率證驗。其它用于驅動輻射源18的自我容納電源包括微電池；壓電(其在暴露于如超音波的機械能量時產生電壓)；微發電機；聲(例如，超音波)發電機；及光電電池，其可因光 (紅外線)通過皮膚50而充電。至于另一個取代LED的替代品，可使用放射發光光源。如圖6所示，此放射發光光源包括具有放射性同位素82 (例如，氚)含于其中的密封的光學傳送容器80 (例如，圓柱形，球形，或立方形)。放射性同位素放射β粒子，其撞擊涂敷在容器80的內表面上的中間發光團分子84，因而造成中間發光團分子發射光。雖然β粒子太微弱而無法通過容器的壁，但中間發光體分子發射的光確可通過，因而利用與指示劑分子交互作用的光一類似LED-來照明傳感器。此種放射發光的產生，及類似的光產生，在本技術領域為公知的。 例如，參見美國專利4，677，008，所公開的內容在此并入作為參考，及Chuang與Arnold的文章"Radioluminescent Light Source for Optical Oxygen Sensors,，，69 Analytical Chemistry，第10期，1899-1903頁，1997年5月15日，所公開的內容在此并入作為參考。作為另一個LED的替代品，傳感器可使用如美國專利5，281, 825所展示的電發光燈。關于圖1所示的其它元件，也有利地設置溫度傳感器64與選用的信號放大器66。 溫度傳感器64測量周圍組織與指示劑分子環境的局部周圍溫度，并且將此信息提供給控制邏輯電路(未示出)。例如，控制邏輯電路修正螢光程度與分析物濃度程度，因而修正輸出信號受溫度影響的變化。放大器66為相當簡單的增量電路，其將光檢測器20產生的信號放大。為了制造依照本發明的傳感器，傳感器的各種元件與電路組裝在預切割的0. 2英寸乘0.4英寸的陶瓷(例如，氧化鋁)基片70上。基片厚度為0.020英寸。所有的電路元件為，例如，Digi-Key公司，Garrett公司，與其它公司的標準表面安裝元件。元件使用標準銀導電性環氧基，如Ablebond的Ablebond_84，連接至基片。其次，高通濾光器可通過涂敷兩-部分(two-part)高通濾光器環氧基而安裝在感光元件上，高通濾光器環氧基通常為CVI Laser公司與其它公司的產品。濾光器的厚度使用 Rainin Micropipettor精確分配而控制。依據制造者的指示，高通濾光器環氧基以125°C在烤箱中固化2小時。類似地，如果需要，低通濾光器可以以相同的方法用商業可得的低通環氧基配方涂敷于放射源(LED)上。光學濾光器的習慣配方可由將所需吸收光譜的染料加入Epotek環氧基中而制備。適合的攙雜物濃度可通過相對來自光譜光度計的UV-Vis掃描的透光率監測波長，直到得到所需的光譜性質而測定。此習慣配制的環氧基可類似地固化。 也可使用預制的玻璃，聚合物，或涂敷濾光器，而且簡單地使用一般的光學匹配粘著劑粘附到感光元件或裝置上。具有光學濾光器的電路板(如果安裝及固化)然后使用，例如，Lilly第4號兩-部分明膠膠囊封包成模。其它明膠膠囊也可作用。空膠囊的較長的“半部”向上置于架中。加入許多滴適合傳感器主體材料的光學透明封裝物(potting)以充填膠囊至其體積的大約一半。預先組裝了電路的基片末端插入膠囊中及光學封裝物中，光學封裝物填塞電路板元件周圍的小空間中以幫助排除空氣，因此防止在完成后的傳感器裝置中形成氣泡。使用微滴管加入附加的光學封裝物，直到在膠囊向上直立時高度達到膠囊頂部。部分的元件然后由將膠囊(以架支撐)置于鐘罩真空下，及使之在真空下靜置，直到在膠囊內觀察到的任何氣泡散逸而進一步脫氣。組裝后的組件從真空中移去并用附加的光學封裝物“封頂”，使表面張力充填明膠膠囊至其周圍一半以上而形成類似相對端的磨圓，半球圓頂形。膠囊然后置于UV光下固化數小時，固化時間視UV源的強度而定。或可使用熱固化及催化劑固化，視封裝材料而定。繼而在60°C下對組件進行二次UV固化12小時，或依據制造者的指示進行固化，以便完全得到固化。明膠模然后由將封包元件浸于水中數小時以溶解明膠，而從傳感器主體上去除。 在這個時期換水及清洗數次有助于從表面去除全部的明膠。膠囊然后風干(或在60°C的烤箱中干燥)以制備涂層。一旦傳感器主體完全干燥，就涂敷指示劑分子。指示劑分子可使用此技術領域公知的技術直接固定于傳感器主體的表面上，或者其可含于涂敷于中央主體上的基質層溶液內(可依照此技術領域公知的方法制備含螢光指示劑分子的基質層溶液；含吸收光指示劑分子的基質層溶液可如下所述而制備)。一種以基質層涂敷傳感器的方便方法為將細線 (例如，32支)固定于封包電路的一端以制造懸垂物。其可使用相同的UV固化光學封裝材料完成。約一至二微升的光學封裝物置于控制線的一端。封包的電路置于UV燈前，UV燈關閉。光學封裝物于頂端的線接觸膠囊末端并且開燈。少量的光學封裝“粘著劑，”立即固化，因而將線端連接至膠囊。膠囊現在可方便地浸入基質層溶液(在適合之處，及分別的指示劑分子溶液)中并且以線懸垂而固化。從而可在傳感器完成組裝后簡單地拉開而將其去除。一旦指示劑分子堅固地粘合于傳感器主體的表面，不論是直接粘合于其上還是粘合在基質層中，則通過將傳感器主體插在材料的預形成管狀套筒中，并且使用熱或環氧基密封各端，而構成傳感器/組織界面層，或者，如果需要，傳感器/組織界面層材料由在材料縱向地卷起而且使用熱或環氧基密封縱向縫與端縫而成為片形。雖然至此敘述依照本發明的傳感器10的實施例具有一輻射源IS(LED)與感光元件20 (光檢測器)，因而可檢測單一分析物、其它的組織和組分，例如，可提供兩種或更多種不同類型的指示劑分子，以分別感測兩種或更多種分析物的存在或濃度，及在陶瓷基片70 上提供兩種或更多種感光元件，其分別具有本身的傳送器42。各感光元件具有其本身的濾光器34，其設計為使來自各指示劑分子的光通過。類似地，可發展“二通道”實施例，以測量二個不同感測體系的分析物濃度。在本實施例中，例如，一些指示劑分子為螢光指示劑分子而其余的指示劑分子為輻射吸收指示劑分子(如以下所述)。提供兩個分別的感光元件，其各具有本身適合的濾光器一一個測量螢光指示劑分子發射的螢光及一個測量源產生且在整個傳感器反射的輻射，及一些輻射吸收指示劑分子的吸收。此外，可使用其它類型的感光元件，例如，光阻器，光電晶體管，發光二極管，光敏達林頓放大器，光電池，正絕緣負發光二極管，大面積發光二極管，雪崩發光二極管，電荷耦合裝置等。此外，雖然以上已敘述的依照本發明的傳感器主要以指示劑分子的螢光為主而作用，本發明并不局限于此。依照本發明的另一方面，本發明的傳感器構造可基于光吸收指示劑分子的光吸收特征而操作。依照本發明的這一方面的傳感器可使用如以上參考的美國專利5，517，313所示的傳感器構造，較佳的是，其使用如上所述的豆或醫學明膠膠囊構造。如圖7a與7b所示，依照本發明的這一方面的傳感器110并未暴露于任何分析物時，光吸收指示劑分子116(其較佳為固定在基質層114中)吸收由輻射源產生的特定量的輻射(光)119，輻射(光)119在特定波長范圍內并離開傳感器主體，而且未吸收的輻射121 反射回到傳感器主體中。在傳感器110暴露于分析物，使得吸收光的指示劑分子116暴露于分析物分子117時，指示劑分子吸收光的性質受到影響。例如，如圖7b所示，指示劑分子 116的吸收光能力降低，使得光121反射回到傳感器主體12中的強度增加。如上所述，傳感器主體內光的程度由感光元件(未示出)測量。應了解，以光吸收指示劑分子為主的傳感器必須通過測定各種公知濃度的各種感興趣分析物的發光強度程度而校正。此外，進一步了解，因為測量的輻射(光)為源本身發射的輻射，如果輻射源具有非常寬的發射外形且光吸收指示劑分子具有非常窄的吸收波長范圍，則高通，低通，或帶通濾光器可提供于感光元件上以使僅此范圍的輻射波長被感光元件感測。光吸收性質受各種分析物影響的指示劑分子在本技術領域為公知的。(然而，如上所示，據信，此光吸收指示劑分子尚未關于如這里或美國專利5，517，313所教示的傳感器構造而使用。)例如，美國專利5，512，246揭示吸收光的能力如葡萄糖的局部濃度的函數而改變光吸收指示劑分子。特別地，葡萄糖的局部濃度增加時，指示劑分子在515納米的波長吸收光的能力降低。因此，如果此指示劑分子關于在所公開的內容的豆或冷膠囊形傳感器構造而使用，光在此波長內的發光程度增加，局部葡萄糖濃度程度然后可由在此波長的發光程度決定。可反應其它分析物的光吸收指示劑分子在本技術領域為公知的，例如，如酚酞所例示，其根據PH值的變化而改變顏色。如同以螢光指示劑分子為主的傳感器的情形，使用光吸收指示劑分子的傳感器可使指示劑分子直接配置在傳感器主體的表面上。然而，較佳為，指示劑分子固定在基質層 114內，如圖7a與7b所示。基質層114可通過各種有機單體的低密度聚合而制造，其包括甲基丙烯酸羥乙酯 (HEMA)。HEMA通常可從如賓州Warrington的Polykiences公司，及密蘇里州Louis的 Sigma公司購得，而且可通過將單體加熱或暴露于紫外線而聚合，正如本技術領域所廣為公知及了解的那樣。
在較佳實施例中，光吸收指示劑分子116通過使HEMA與攙雜單體，例如，甲基-丙烯酸胺乙酯(AEMA)反應而固定于基質層114內。在聚合時，AEMA將側接胺基引入基質層114中。在基質層114的制造中，也可使用AEMA以外的單體，其包括甲基丙烯酸胺丙酯 (APMA)及在胺基與其余單體之間具有不同側接基及不同碳鏈長度的其它商業可得單體。除了含第一胺基的單體(例如，AEMA)外，含第二胺基的單體也可用于形成基質層114。或者， 胺基以外的側接交聯基也可用于將指示劑分子116共價地鍵聯至基質層114的聚合物材料。替代側接交聯基的實例包括氫硫基(-SH)，羧基(COOH)，醛^OH)，羥基(OH)，氰基(CN)， 醚，及環氧基。雖然可使用一定范圍的攙雜比例，以固定指示劑分子116，約1 4至約1 20的 AEMA對HEMA攙雜比例較佳。提供基質層114，以在基質層114的全部聚合大分子中，使每三個HEMA殘基按化學計量具有一個側接胺基。如圖8的化學式所示。基質層114的聚合物材料可以用本技術領域公知的標準交聯方法交聯，在較佳實施例中，其包括一種使用二官能基聚(乙二醇)(η) 二甲基丙烯酸酯作為交聯基的方法。 交聯基可在單體的起初配制時依據標準實際(practice)加入。此種及其它交聯基來自 PolySciences公司(Warrington,賓州)。雖然變量(η)的范圍為1至超過1000，但在本發明的較佳實施例中，η = 1000，變量(η)可視基質層114所需的密度，多孔性，及親水性性質而定。圖9表示依照本發明的較佳實施例的基質層114的片段，其包括側接胺基攙雜的單體(AEMA)，NEMA主干，及二官能基交聯基。基質層114對本發明提供了許多優點，這些優點包括可使分析物(例如，葡萄糖)接近光吸收指示劑分子116 ；將指示劑分子116因定，以防止其浙濾；維持本發明光學系統的安定性；使對所需分析物以外的外孔性基質的非特定粘合的量最低；限制大于所需分析物的分子的接近；及使多孔性基質材料支撐一種或更多種另外的生物相容界面層。基質層114也與傳感器主體12光學相容，且可傳送指示劑分子116的激發，發射，吸收度，或折射率波長。各種將指示劑分子116固定于基質層114內的方法敘述于文獻中，而且范圍為機械捕獲至共價固定。例如，參見A.P.Turner的文章Biosensors，第85-99頁，Oxford Science Publications,1987。在較佳實施例中，指示劑分子116為可共價地固定在基質層114內的對葡萄糖敏感的吸收度調制(absorbance-modulated)指示劑分子。在聚合時，指示劑分子116經第一胺側接基共價地連接聚合物主干，而且其一起形成基質層114。此固定形式對各種在聚合物主干上使用不同類型的指示劑分子及不同側接基的方法為可接受的。對葡萄糖敏感的吸收度調制指示劑分子的實例包括2，3' -二羥基硼-4-羥基偶氮苯(也稱為“硼酸紅”)，如圖 10所示。葡萄糖與指示劑分子116交互作用，如美國專利5，512，246所述。另一種類似地制備較佳指示劑分子116以用于本發明的方法如圖11所示。如圖10與11所示，將指示劑分子116固定于基質層114的較佳方法中，酚基的鄰氫位置(在圖10與11所示的指示劑分子中以“*”表示)使用Marmich反應而胺基烷化， 其在有機化學領域公知為在甲醛與胺的存在下，酮，酯，酚，與其它有機化合物的特定氫可縮合的反應，實行Marmich反應的試劑商業得自許多化學供應公司，其包括Pierce化學公司。一種將指示劑分子116鍵聯至AEMA的標準Mannich反應如圖12所示。由將AEMA與 HEMA共聚合至基質層114的聚合物主干中，指示劑分子116可鍵聯至基質層114的聚合物材料及使得可接近分析物，例如，葡萄糖。指示劑分子116可以各種方法鍵聯至基質層114的聚合物材料，其包括首先在與 HEMA共聚合之前將指示劑分子116耦合至AEMA。或者，可由首先將指示劑分子116固定在聚離胺酸的側接胺基，而使用非共價的指示劑分子116的機械捕獲。預固定的聚離胺酸/ 指示劑分子前體然后可在聚合之前與HEMA混合。在甲基丙烯酸酯的聚合之前，聚離胺酸/ 指示劑分子絡合物在甲基丙烯酸酯基質內捕獲，同時指示劑分子116維持共價地固定到聚離胺酸上。傳感器110或可如上所述而構成。依照本發明的第三方面的傳感器利用上述的豆或冷膠囊形構造(雖然并非局制于此構造)以利于基于配置傳感器的介質的折射率變化(或封包傳感器的基質的折射率變化，如果使用)而感測分析物的存在或濃度。通常，如果撞擊界面的光的入射角(相對正交界面而測量)小于臨界角θ。，則通過折射率為ηι的第一介質的光穿過第一介質與折射率為A的第二介質的界面；另一方面，以大于臨界角的入射角撞擊界面的光在第一介質內內反射。臨界角θ c = sin—1 (Ii2Ai1)。因此，對于Ii1 >> n2使得(Ii2Ai1)趨近0且臨界角趨近 0°的情形，光實際上在第一介質內完全內反射。反之，對于Ii1 = Ii2使得臨界角=90°的情形，在第一介質內并無內反射而且所有的光穿過界面至第二介質中。這里描述傳感器構造的說明中，上述原理如圖13a及1 所示，在圖13a中，傳感器主體12的折射率！^實質上大于周圍介質的折射率 。因此，源18產生的所有的內光一因為傳感器主體的波長性質，此光具有由0°至90°的所有可能的入射角一以完全垂直以外的角度撞擊界面，在傳感器主體內內反射且被感光元件20感測。相對地，如圖1 所示，其中折射率 等于傳感器主體12的折射率，臨界角為90° (即，正切傳感器主體與周圍介質間的介面)，因此，源18產生的所有的光通過傳感器主體12且未(或幾乎未)被感光元件 20感測。可利用臨界角與相對折射率間的關系決定傳感器暴露的分析物的濃度，因為通常介質的折射率隨介質的密度增加。例如，如果傳感器主體封包于對感興趣的分析物為選擇性滲透(經大小排除，電荷排除，或滲透選擇性)的薄膜(未示出)內，薄膜的密度隨分析物擴散至其中而增加。其使更多光穿過傳感器主體而且造成較少的光撞擊感光元件。換言之，隨增加的分析物濃度，內反射的程度降低，而且可測量此降低及對局部分析物濃度修正。應注意，一些生物材料，如蛋白質，荷爾蒙等，不溶于水中，因此不滲透薄膜。然而， 葡萄糖，鹽與其它小分子量化合物為擴散至薄膜中的主要新陳代謝分析物，因此可使用于折射為主的傳感器最有效地測量分析物。在基于折射的傳感器的最基本的實施例中，不需使用周圍薄膜。在改變濃度的唯一事項為感興趣的分析物之處，可使用此基本實施例。例如，香檳或酒老化時，糖含量降低， 流體的密度因此及折射率也然。因此，依照本分明的這一方面的傳感器可在處理時置于香檳瓶中或酒桶中，而且用于在釀制香檳或酒時測量糖含量。其它的可能應用為決定容器中的液體含量或決定燃油中的水份含量。
最后，雖然以上已敘述本發明的各方面的具體實施例，應了解，對本領域的普通技術人員來說，可以對這些實施例進行許多修改與變化。這些修改與變化視為在以下權利要求的范圍內。本發明的附加實施例在本發明的其它實施例中，提供一種傳感器，其包括(a)至少一種分析物感測指示劑通道，其如上所述而操作；及(b)至少一種附加通道作為光學參考通道。光學參考通道較佳為(a)測量不受分析物的存在或濃度影響或通常不受影響的指示劑分子(即，分析物感測指示劑通道的指示劑分子)的一種或更多種光學特性；和/或(b)測量不受分析物的存在或濃度影響或通常不受影響的第二控制指示劑分子的光學特性。例如，局部參考通道通常可以象指示劑通道那樣操作。在本申請中，不受分析物的存在或濃度影響或通常不受影響的指示劑分子在此廣義地稱為控制指示劑分子。例如，可使用光學參考通道補償或修正(1)傳感器組成固有的元件操作的變化或轉移；和/或( 傳感器外部的環境條件。例如，光學參考通道可用于補償或修正以下因素引起的內變量傳感器的輻射源的老化；影響其感光元件的性能或敏感度的變化；指示劑分子的退化或改變；傳感器主體，或指示劑基質層等的輻射傳送率的變化；其它傳感器元件的變化等，在其它的實例中，光學參考通道也可用于補償或修正與分析物的存在或濃度無關而影響指示劑分子的光學特性或視光學特性的環境因素(例如，傳感器外部因素)。 關于此點，例示的外部因素包括溫度高低；PH大小；周圍存在的光；傳感器施加的介質的反射率或濁度等。在以下的說明中，類似的參考標號表示前面所述的實施例的類似部分，而且在適合之處，以上關于此類似部分所述的所有的替代與變化也用于任何以下的實施例。雖然可使用許多方法得到各個指示劑通道與參考通道讀數，但在以下的段落中討論一些示范性的方法。這些及其它方法可用于任何以下所述傳感器的實施例，這所公開的內容是明顯的。首先，指示劑薄膜(例如，如下述的薄膜14')可包括對特定分析物敏感的指示劑分子，例如，如對氧敏感的螢光指示劑分子，而且其含于分析物可滲透的材料內，同時參考薄膜(例如，如下述的薄膜14")可在分析物不可滲透的材料內包括相同的指示劑分子。 例如，在氧的情況下，指示劑薄膜可以氧自由穿越及接觸指示劑分子的方式，具有含指示劑分子的氧可滲透基質(在實例中，硅橡膠可用于指示劑薄膜，其對氧為非常可滲透的)。結果，在參考通道得到的值的波動應實質上不歸因于分析物(例如，氧)的存在或濃度，而是如上所述，歸因于，例如，(1)傳感器本身固有的變量或(2)外部環境因素。對分析物為實質上不可滲透的材料(即，用于參考通道)可包括，例如a)實質上防止元件穿透的材料(作為實例，參見以下討論的美國專利3，612，866，其中參考通道涂以清漆)及b)滲透選擇性薄膜，其中控制指示劑分子位于滲透選擇性基質內，使得其使特定元件通過而阻止特定的其它元件，如特定的分析物(作為實例，基質可使帶負電的分子通過而阻正帶正電的分子)。其次，指示劑薄膜可包括對特定分析物敏感的指示劑分子，例如，如對葡萄糖分子敏感的螢光指示劑分子，而且含于分析物可滲透的材料內，而參考薄膜也可包括分析物不可滲透的材料，但是其不包括相同的指示劑分子，而是本質上實質上無法辨識分析物的控制指示劑分子。例如，在分析物為葡萄糖而且此葡萄糖在液體(例如，體液，如血液，血漿， 組織間流體等，或其它流體)內時，將控制指示劑分子置于此葡萄糖不可滲透的材料內將易于具有阻止如PH變化的其它因素的附加效果，使得上述的第一實例為不需要的。因此， 在第二基本方法中，分析物可穿透，但是在參考通道選擇的控制指示劑分子選擇為實質上無法辨識分析物。結果，參考通道測量的波動應實質上不歸因于分析物的存在或濃度的變化，如下完成實質上無法辨識分析物的控制指示劑分子的一些描述性，非限制性實例。首先，參考1999年3月11日提出的美國專利申請09/265，979號，發明名稱Detection of Analytes by Fluorescent Lanthanide Metal Chelate Complexes Containing Substituted Ligands，也為本受讓人所有，其全部揭示在此并入作為參考(而且其為1998 年3月11日提出的美國專利申請09/037，960號的繼續部分申請，其全部揭示在此并入作為參考)，其公開了一種辨認元件，例如，硼酸，Η0-Β-0Η，其用于利于粘合(binding)在葡萄糖上。作為實例，試圖省略或替換此辨認元件而制造實質上“無法辨識”葡萄糖的控制指示劑分子。特別地，09/037，960號申請敘述了具有螢光鑭系金屬鉗合絡合物的指示劑分子， 其具有式M (-Ch (-Rx)) γ其中M表示鑭系金屬離子；Ch表示鉗合劑，其包含配位基，較佳為可包含任何一個或更多個二酮或其氮同系物，二羥基，羧基配位雜環，烯醇，巨雙環穴狀配體(即，籠型配位基)，苯基磷酸，或聚胺基-聚羧酸的有機配位基。Ch的有機配位基也可包含任何一個或更多個氮，硫，與鍵聯羧基的雜環。Ch的有機配位基可進一步包含任何一個或更多個烷屬烴或烯屬烴基，較佳為含1至10個碳原子，及芳族，碳環或雜環部分，其包括芐基，萘基，蒽基，菲基，或四醯(tetracyl)基。此外，一個或更多個錯合M的鉗合劑可為相同的或不同鉗合劑的混合物(所謂的“混合配位基或第三鉗合劑”)。R表示分析物特定辨認元件， 其一個或更多個結合至鉗合絡合物的一個或更多個配位基，但是不需要鍵聯至鉗合絡合物的每個配位基，在較佳實施例中，R可為硼酸基或含硼酸基的化合物以檢測葡萄糖或其它的順-二醇化合物。X表示結合至各一個或更多個鉗合劑的辨認元件R的數量，X可為0至8 的整數，而且在本發明的特定較佳實施例中，X = 0至4或X = 0至2。另外，結合至各個或更多個鉗合劑的辨認元件R的數量可為相同或不同，其條件為對于一個或更多個鉗合劑，X >0。Y表示錯合M的鉗合劑的數量，而且可為1至4的整數。在本發明的具體較佳實施例中，Y = 1，Y = 3或Y = 4。因此，在這些描述性情況下，為了制造實質上無法辨認分析物的控制指示劑分子，可省略辨認元件R或如上所述由本領域的普通技術人員改變。第三，另一種得到各個指示劑通道與參考通道讀數的方法涉及利用在特定波長或頻率(例如，在圖21為了描述目的所示的非限制實例中，在約440納米)具有等吸光點的指示劑分子。“等吸光點”包含，例如，吸收性與分析物的存在或濃度無關的點(即，實質上以特定的波長)。即，在輻射源發射一定頻率范圍的輻射之處，例如，光，在特定頻率的光吸收度基于分析物的存在或濃度而改變，但是在等吸光點的光吸收度基本上保持恒定而與分析物存在或濃度無關。因此，在第三實例中，指示劑與參考通道包括具有特定等吸光點的指示劑分子(例如，相同的指示劑分子可用于各通道)。指示劑通道可包括在以下討論的感光元件(例如，光檢測器)20-1上的濾光器(例如，參見以下討論的濾光器34)，使得離開等吸光點的光被感光元件檢測(例如，在圖21中為約500nm)。另一方面，參考通道包括在以下討論的感光元件(例如，光檢測器)20-2上的濾光器(例如，34下方)，使得等吸光波長的光穿透及被感光元件20-2檢測。結果，參考通道的任何變化應大多與分析物存在或濃度無關，而且如以上所討論，可作為參考。具有這種等吸光點的其它指示劑分子可基于手邊的特定應用而使用。至于許多實例中的一些，參見許多其它公知的文獻(a)M. Uttamial等人的 A Fiber-Qptic Carbon Dioxide Sensor for Fermentation MonitorinR,BIOTECHNOLOGY, 第19卷，第597-601頁(1995年6月)(討論用于CO2感測的羥基芘三磺酸(HPTS)(及 seminaphthorhodaf Iuor (SNARF)))，其全部揭示在此并入作為參考；(b) A. Mi 11 s等人的 Flourescence Plastic Thin-film Sensor for Carbon Dioxide, ANALYST,第 118 卷，第 839-843 頁(1993 年 7 月)(University College of Swansea,化學系，Singleton Park, Swansea UK)(討論用于CO2感測的HPTS)，其全部揭示在此并入作為參考；(c)美國專利 5，137，833 (表示約440nm具有等吸光點的葡萄糖指示劑，例如，參見5，137，833號專利的圖 10，在此圖21為該圖的再現)，其全部揭示在此并入作為參考。在使用具有等吸光點的指示劑分子時，同時許多輻射源(例如，LED)可視情況而改變，在特定的情況下有時較佳為利用多個輻射源(例如，LED)。例如，有時一個輻射源(例如，LED)無法在等吸光點附近提供充分的發光，使得希望包括附加的LED以在此波長提供充分的發光。視手邊的特定應用而定，本發明的參考通道與指示劑通道可利用在此所述的及本技術領域公知的材料。許多在分析物檢測時使用參考或對照的實例在本技術領域為公知的。例如，美國專利3，612，866，其全部揭示在此并入作為參考，該專利敘述了一種螢光氧傳感器，其具有含如測量通道的相同指示劑化學的參考通道，除了參考通道涂以清漆以使之對氧為不可滲透的。美國專利4，861，727與5，190，729，其全部揭示也在此并入作為參考，該專利敘述了使用兩種不同的以鑭系為主指示劑化學的氧傳感器，其以兩個不同波長發射，以鋱為主的指示劑以氧淬滅及以銪為主的指示劑幾乎不受氧的影響。美國專利5，094，959，其全部揭示也在此并入作為參考，該專利敘述了一種氧傳感器，其中單指示劑分子以特定波長照射，而且分子發射的螢光在兩個對氧具有不同敏感度的不同發射光譜測量。特別地，使用對氧較不敏感的發射光譜作為參考以得到兩個發射強度的比例。美因專利5，462，880與 5，728，422，其全部揭示也在此并入作為參考，該專利敘述了一種放射定量螢光氧感測法， 其使用一種實質上不受氧影響而且具有類似指示劑分子的光分解速率的參考分子。另外， Muller,B.等人的ANALYST，第121卷，第339-343頁(1996年3月)，其全部揭示在此并入作為參考，該專利敘述了一種用于溶解(X)2的螢光傳感器，其中導引藍色LED光源經過光纖耦合器至指示劑通道及至各個的參考光檢測器，其檢測LED光強度的變化。此外，美國專利4，580，059，其全部揭示在此并入作為參考，該專利敘述了一種基于螢光的傳感器，其含參考光測量電池33以測量激發光源強度的變化一例如，參見第10 欄，第1行以下。此外，美國專利4，617，277，其全部揭示也在此并入作為參考，該專利敘述了一種用于二氧化碳，以吸收度為主的傳感器，其中參考元件12反射來自源14的光至參考光電池，以決定何時測量元件10由于不可逆的色變而需要取代。
雖然討論許多在此所述的實施例以參考螢光指示劑分子的用途，基于所公開的內容應易于了解，視手邊的特定狀況而定，這些所述實施例可修改以利用任何類型的指示劑分子或其結合。例如，薄膜14'與14"(以下討論)均可包括光吸收指示劑分子，如以上所述的那樣。至于另一個實例，在某些情況下，也可在一種指示劑或參考薄膜14'或14" 中使用螢光指示劑分子，而在另一個指示劑或參考薄膜14'或14"中使用光吸收指示劑分子；然而，在大部分的情況下，指示劑及參考薄膜14'與14"均使用類似的指示劑分子， 比如這里所述的。除了以上方法，還可使用許多其它的控制方法。例如，在各種其它的實施例中，控制通道可使用與指示劑通道中的指示劑分子完全無關的材料或物質。關于此點，例如，參考薄膜的材料可僅具有所需特征的一種或更多種，例如，反射率，溫度，PH，和/或各種其它因素。顯然地，在某些實施例中，參考薄膜可含無關的“化學”，但是可用于，例如，僅監測反射率(例如，其可用于評估LED是否變暗，或是，例如，薄膜表面是否在某方面受影響)。在本申請所揭示的任何實施例試圖加入一個或更多個參考通道，以下討論加入參考指示劑的傳感器的許多較佳實施例。雖然以下實施例中的一些替代與變化敘述如下，但類似的參考標號表示前述實施例的類似部分，而且在適合之處，以上關于此類似部分所述的所有替代與變化也可用于任何以下的實施例。圖14(A)_14(B)描述加入光學參考通道的傳感器10的第一實施例。如圖所示，傳感器10較佳為包括傳感器主體12 ；具有螢光指示劑分子分布于整個薄膜的指示劑薄膜 14'；具有螢光控制指示劑分子分布于整個薄膜的參考薄膜14"；輻射源18，例如，如類似以上所述的單個LED ；指示劑通道感光元件20-1，例如，類似以上所述的感光元件20 ；類似的參考通道感光元件20-2 ；電路基片70 (示意地表示安裝示范性電路元件70i)；電源40， 例如，如圖所示的感應電力線圈；及傳送器42，例如，所示的傳送器線圈。這里所述的任何實施例中，例如，薄膜14'與14"可以用類似以上討論的基質層14的任何實施例的材料制造，或可包含其內可含指示劑分子或指示劑分子可涂敷于其上的任何其它適合的材料。如果需要，薄膜14'與14"(和/或傳感器主體)也可包括類似層36的任何實施例的傳感器 /組織界面層，如以上所討論的那樣，所述的實施例也可包括許多附加的元件，例如，如圖所示濾光器34(例如，以排除LED發射的光的波長或波長范圍，如藍色，及使螢光材料發射的光的波長或波長范圍通過，如紅色)；擋板130(例如，以抑制從指示劑通道與參考通道發射的光的“串音”)；圍繞各感光元件的孔的罩(mask) 35;和/或溫度傳感器64 (例如，如上所述)O在操作時，傳感器12可參考圖1-13所示的實施例類似以上所述而操作。然而，得到兩個分別的感測讀數以提供a)指示劑讀數(經包括指示劑薄膜14'與感光元件20-1 的通道)；及b)參考讀數(經包括參考薄膜14"與感光元件20-2的通道)。然后，例如， 使用參考讀數提供更正確的傳感器讀數。圖14(A)_14(B)所示裝置的示范性操作如下。首先，電源40造成輻射源18，例如， LED，發射輻射。輻射經過傳感器主體內且到達指示劑薄膜14'與參考薄膜14"(通常如箭頭所示)。然后，這些各薄膜內的分子激發，例如，螢光，而且光自其發射(也如箭頭所示) 且被各感光元件20-1與20-2接收，此操作本質上與參考上述實施例所述的一樣，因此不再重復。為了排除或減少從薄膜14'與14"發射的光之間的“串音”，可包括擋板130。擋板較佳為對可影響感光元件的輻射為不可穿透的一例如，涂黑等。例如，以此方式，單一輻射源，例如，LED，可用于兩個“通道”。雖然本領域的普通技術人員可基于所公開的內容以各種方式制造裝置，一種制造圖14(A)-14(B)所示裝置的示范性方法如下。開始，提供易由許多銷售者制造的氧化鋁陶瓷基片作為電路基片70。此外，例如，可提供感應器作為電源40與傳送器42。感應器與分離元件可電連接至基片，如使用常用的焊料或導電性環氧基。此外，其它電子元件可使用， 例如，導電性環氧基連接，如在較佳實例中得自Ablestick電子材料公司的ABLEB0ND84。 然后，元件可以細線結合以完成電路連接。較佳為提供硅發光二極管，例如，Advanced Photonics公司的編號150-20-002的產品，作為感光元件20_1與20_2，而且較佳為使用球焊(ball bonds)和導電性環氧基進行倒裝。此外，基片中感光元件孔的邊緣較佳為以黑色， 不透明且不導電材料遮蓋，例如，Epoxy Technology公司的產品E320。光學濾光器材料，例如，CVI Laser公司的產品LP-595，較佳地置于發光二極管孔(例如，基片70內的孔切口) 以使來自輻射源的光衰退和/或使周圍光衰退。使用的輻射源可為，例如，放射藍色或紫外線帶的光的LED。然后，此電路元件結構較佳為模塑至光學透明封包劑中。封包劑可幫助作為導波器且也可對電路提供環境保護。然后，指示劑與參考感測薄膜可連接至膠囊口袋內部(例如，膠囊周邊的凹部內部)。此連接可由，例如，將口袋模塑至膠囊中然后將感測薄膜安置于其中，或由在封包前將指示劑薄膜置于模中，使得在封包時在薄膜附近形成口袋而完成。如圖所示，其僅為構造的一個較佳方法，而且裝置可以許多方式構成。此外，雖然這里所示的實施例僅具有兩個通道(即，指示劑通道與參考通道)，其它的實施例也可含多個指示劑和/或多個參考通道。試圖以許多種方式修改圖14(A)_14(B)所示的結構。例如，如圖14(C)所示，可修改裝置使得電路板70固定于如圖所示的撓性電路(S卩，電纜)，如經電引線或接點71。例如，其使電路自膠囊主體等(其僅一部分示于圖14(C))延伸，例如(a)以將電力從外部電源傳送至傳感器；(b)將信號從傳感器傳送至外部接收器；和/或(c)用于其它目的。至于另一個實例，也如圖14(C)所示，電路不需完全封包于豆內。關于此點，例如，如圖所示，傳感器10可包括外蓋3'及封包導波部分12'，其形成在，例如，感光元件及指示劑與參考薄膜間的描繪陰影區域。雖然不是最佳的，但傳感器10的內部也可包括用于電路的穴，其含氣體，例如，空氣，或甚至液體或其它介質，所需波長的光，例如，質子，可以通過。較佳為，提供具有符合或接近指示劑與參考薄膜折射率的折射率的導波材料，以確定光從薄膜至感光元件的通過。在一個示范性的非限制性構造中，導波部分12'可由PMMA材料(即，聚(甲基丙烯酸甲酯))制造，電路板70可以由陶瓷材料制造，參考涂層14"可含Ru(釕)于環氧基中，指示劑涂層14'可含Ru于硅酮中，擋板130可以黑色環氧基片料制造，輻射源18可為LED，及外蓋3'可以玻璃材料制造。圖14D為類似圖14(C)所示的傳感器10的正視圖，其以類似的標號表示類似的部分。圖14(E)與14(F)表示圖14(D)所示實施例的寬度方向與長度方向的橫切面，裝置插在介質B(例如，液體，氣體等)中。如圖14(F)所示，撓性電路或電纜70'可從介質B的外表面延長至遠端電源，接收器或其它裝置(未示出)，如上所述。如圖14(E)與14(F)所示， 傳感器主體12可包括封包導波材料，如上所述，或導波材料可如圖14(C)所示在區域12' 中，或如上所述使用另一種物質，雖然不是最佳的。
圖15(A)_15⑶表示本發明的另外實施例，其類似于圖14(A)_14(B)所述，其中提供輻射源18如兩個分別的輻射源18-1與18-2，例如，LED，其支撐在座18m上。如圖所示， LED 18-1導引至指示劑薄膜14'，而LED 18_2導引至參考薄膜14"。如圖所示，在此情況下，擋板130再度較佳為包括在LED之間。因為這里的實施例使用多個輻射源，例如，LED，輻射源18-1與18-2，例如，LED，可為相同的，例如，發射相同的光，或為不同的，視情況而定。在其中使用多個輻射源，例如，LED，的實施例中，較佳地作一定的考濾。在使用一個輻射源時，例如，LED，老化或其它因素同樣地比較容易影響兩個通道。然而，在使用多個輻射源時(例如，每通道為一個)，輻射源的差異可形成通道間的一些差異。因此，在此情況下，希望a)采用對各通道提供類似輻射源(例如，LED)的步驟；和/或b)彼此校正輻射源(例如，LED)。例如，在由切成LED晶片的硅晶片形成LED時(例如，一般為具有約3_8 英寸直徑的平坦、長方形晶片，其切成細微LED晶片的陣列)，LED較佳為選自長方形晶片內的相鄰LED，或較佳為以彼此在陳列的小距離內(例如，約半英寸之內，或更佳為約四分之一英寸內，或更佳為約八分之一英寸內，或更佳為約十六分之一英寸內)自晶片切割。以此方式，所選擇LED晶片的品質彼此應較類似。此外，在使用多個其間不等的晶片時，較佳為起初在公知試驗條件下進行LED晶片間的標準化校正，以確定任何差異。如在此所述，應了解在一些情形，提供多個輻射源(例如，LED)可具有特定的優點一至于一些實例a)多個源可利于在所需位置的發光；和/或b)在一些情況下，多個源可來回套節以減少通道間的串音，如以下所討論的那樣。例如，圖15㈧-15(B)所示的裝置可以如圖14(A)_14(B)所示裝置的相同方式使用。為了進一步減少從薄膜14'與14"發射的光之間的“串音”，取代或除了擋板130，也可操作兩個輻射源18-1與18-2，例如，LED，以改變各LED間來回的放射。例如，可以將LED 18-1激勵一會兒，然后將18-2激勵一會兒等，在一個LED開啟的短期間，另一個LED保持關閉。以此方式，可實質上減少串音。在另一個替代方式中，可改造裝置以提供指示劑通道與參考通道的讀取間的時間延遲(例如，指示劑薄膜可具有兆分之一秒的延遲，而參考薄模可具有納秒延遲，或反之，使得由于輻射放射的時間差異而完成分別的通道讀數)。圖15(B)表示具有中心軸的LED，雖然圖中每個中心軸與基片70的大致水平上表面成大約25度的角度θ，但這些角度可根據需要而選擇，而且在一些實例中可在約0至90 度之間改變，視情況而定。例如，在一些較佳實施例中，角度θ為約60度或更小，或者約45 度或更小。試圖以許多方式修改圖15(Α)_15(Β)所示的結構，類似圖14(Α)_14(Β)所示的實施例。例如，如圖15(C)所示，也可進行如同圖14(C)所示的修改，如(a)包括如圖所示的撓性電路(例如，電纜)，如經電引線或接點71 ;(b)提供具有完全封包內部，或具有部分封包內部的傳感器10，其具有封包劑導波部分12'形成于其中；(c)其它等等。在一個示范性和非限制性的構造中，導波部分12'可由PMMA封包劑材料制造，電路板70可以陶瓷FR4 電路板制造，輻射源18可包括兩個LED，座18m可為Cu (銅)LED座，及外蓋3 ‘可以用玻璃材料制造。在一個較佳實施例中，如圖所示，也在感光元件20-1與20-2上的濾光器34上提供低折射率層12"。裝置再度基于所公開的內容以許多方式構成，而且以上僅為許多示范性構造之一。如圖15(B)所示，指示劑薄膜14'及薄膜14"可在主體12表面的口袋等之內形成。或者，薄膜14'與14"也可形成于主體12表面上而非口袋等之內。然而，口袋等的使用可在使用時幫助保護薄膜14'與14"和/或防止薄膜從主體側向外凸起(例如，如果傳感器經套針管等插入病人中，例如，排除凸起有利于處理)。如上所述，傳感器10也可在其上或部分其上(和/或在薄膜14'與14"上)包括，例如，以生物相容材料制造的傳感器 /組織界面層36，例如，如在此所述的任何材料。圖16(A)_16(B)表示一個本發明的附加實施例，其類似圖15(A)_15⑶所示，其中提供輻射源18，如兩個分別的輻射源18-1與18-2，例如，LED，其各支撐在電路板70的相反側上的座18ml與18m2上。如圖所示，LED18-1導引至指示劑薄膜14'，而LED18-2導引至參考薄膜14"。以此方式，例如，電路板70可實際上如擋板而操作以減少或排除串音。如圖15 (A)-15 (C)所示的實施例，角度θ可如所需而選擇，而且較佳為約0至90度之間一而且在一些較佳實施例中小于約45度。圖16(A)，16 (B)所示的裝置可以，例如，以如圖15 (A)-15 (B)所示裝置的相同方式使用。此外，圖16 (A)-16⑶所示的實施例也可以如上關于圖15 (A)-15⑶所示實施例所述的各種相同方式修改。如圖所示，基片70的上與下表面也較佳地包括所示的遮蓋區域35。 輻射源18-1及18-2是較佳地位于該遮蓋區域35內。在圖16 (A)-16 (B)所示的實施例中， 感光元件20-1與20-2各如薄膜14'與14"安裝于電路板70的相同側上，而在前例中，板 70具有切開區域，輻射，例如，光，經其通過至感光元件。此外，在圖16 (A)-16 (B)所示的實施例中，濾光器材料；34較佳地提供在這些感光元件的頂部而非在此開口之內。應了解，這里的各種實例可由本領域的普通技術人員基于所公開的內容視情況而修改。至于實例，在前述實施例中的感光元件可以如圖16(B)所示的方式安裝于板70的頂部(例如，在板的一側)圖17(A)_17(F)表示多通道傳感器的附加實施例，這些多通道傳感器用下列部件制造(a)含感光元件等的內膠囊；及(b)具有感測薄膜的外套筒。參考圖17 (A)，圖17㈧示出了傳感器10，它具有在膠囊3 “內的電子元件。膠囊較佳為用玻璃制造，但是它可以用任何適合的材料制造，如以下所述。如果需要，膠囊也可用生物相容材料制造。至于另一個實例，可使用如明尼蘇達州Paul的Electronic Animal Identification Capsules of Detron-Fearing公司的鈉鈣玻璃膠囊材料。較佳為，膠囊熔接密封。如圖所示，套筒S較佳含指示劑薄膜14'與參考薄膜14"(例如，用于感測如葡萄糖之類的螢光薄膜)。電子電路可為如用于上述任何實施例的電路，在較佳構造中，電子電路包括利于將能量引至裝置的元件；用于螢光色素的激發光源；用于光感測的裝置；及用于經無線頻率(RF)或被動感應搖控測定至外部讀取器的信號轉換。如上述的較佳實施例那樣，在一個示范性構造中，整個傳感器10設計為在病人的皮膚下皮下植入。利于將能量引入裝置的元件較佳為包括感應線圈40，它利用外部磁場產生器而產生電路充電所需的電壓與電流。感應線圈40可安裝于，例如，陶瓷電路板70上或電路板末端(如圖所示)。 或者，為了最佳地耦合外部磁場產生器，感應線圈可以以各種取向用于多個位置。輻射源18-1與18-2，例如，LED，較佳為安裝在基片70上，以適當地用光子(如經箭頭Al所示)激發指示劑薄膜14'與14"(例如，螢光色素區域)。如上所述，光子較佳地激發薄膜14'與14"以放出螢光(如經箭頭A2所示)，其各以感光元件20-1與20-2檢測。此外，其它的元件可包括放大器IC 70A及各種被動元件70B，以提供放大與調制電路，將感光元件強度轉換至搖控測定線圈上。僅作為示范性例子，制造此裝置的一種較佳方法如下。首先，電子電路置于玻璃管 3"內，其起初開放左端E。較佳為，玻璃為硼硅酸鹽玻璃，如在一個實施例中，Kimble Glass 公司的1型硼硅酸鹽玻璃N51A。(在其它的實施例中可使用廣泛種類的玻璃及其它材料)。 在電子電路置于玻璃管3"內之后，內部部分地充填封包劑導波材料12'至虛線所示的高度12L。如上所述，例如，封包劑導波材料可幫助將光A-I光學地耦合至薄膜表面14'與 14"，及將螢光信號A-2光學地耦合回到感光元件20-1與20-2。可使用上述或此技術領域公知的任何光學適合的導波材料。如上，封包劑導波材料也可應用于玻璃管3"的全部內部，或在非較佳的實施例中，玻璃管可完全以空氣或其它材料作為導波物而充填。在一些較佳實施例中，導波材料可包括一種或更多種以下的材料硅酮；GE RTV 615;PMMA;或光學粘著劑，如N0RLAND63。膠囊3"然后較佳為在末端E密封以封閉膠囊。較佳為，膠囊為在末端E用火焰密封的玻璃膠囊，以提供平滑磨圓端及提供熔接密封。較佳為，在密封膠囊之前，處理電子裝置以去除水份。例如，裝置可烘烤(例如，在約75°C或更高，約12小時)及可置于氮氣氣氛中，以便從裝置與其元件上驅除任何殘余的水份。然后，如果需要，在進行下一個安裝步驟之前一例如，應用感測薄膜的步驟，組裝的裝置可充電及測試，以評估其操作力。在一個示范性構造中，特別是活體使用，圖17(A)所示的長度1可為約10-15毫米長，而且更佳為約12. 5毫米長，而寬度h可為約2-3毫米寬，而且更佳為約2. 5毫米寬。在其它的較佳實施例中，傳感器實質上可以較小一例如，參見上述的較佳大小范圍(例如，約500微米至約 0. 5英寸長等)。然而，明顯地，本發明可視情況以任何大小與形狀制造。此實施例的優點為在上述組裝過程后，感測薄膜14'與14"可在分離片上制造， 分離片置于傳感器膠囊3"上，例如，滑動到傳感器膠囊3"上。以此方式，薄膜制造步驟可有利地與電子和封包制造步驟分離。在較佳實施例中，套筒S以塑膠材料制造(例如，較佳為以聚乙烯，而且最佳為以醫藥級聚乙烯(例如，UHMWPE (超高分子量聚乙烯)制造)。套筒可視情況及傳感器的特定用途由任何適合材料制造。例如，在傳感器用于活體時，套筒可由生物相容材料構成一生物相容材料的一些另外的較佳，非限制性實例包括聚丙烯，PMMA，聚烯烴，聚砜，陶瓷，水凝膠，硅酮橡膠與玻璃。套筒S較佳為大小為使得套筒的內徑可精確地符合膠囊的注射模制塑膠套筒。在組裝在膠囊上時，套筒S較佳為具有足夠的彈性以得到不易脫離膠囊3"的緊密機械符合。套筒S較佳為形成有孔，口袋，或穴H，以適應指示劑薄膜14'與14"(例如， 機械地捕獲薄膜)。例如，螢光色素口袋H可在套筒中易于插入模塑。圖19 (A)-19 (I)表示可用于各種實施例的許多孔等H在各種套筒S上的配置。值得注意的是，套筒S應設計為使得在安裝于膠囊3〃上時，孔等可與各感光元件20-1與20-2完全對齊。圖17 (A)-17 (B) 所示的裝置較佳為具有如圖19(E)所示構成的套筒一例如，具有孔H，其具有配置在感光元件的大部分表面上的橢圓形。或者，雖然如以上所討論為非較佳的，但指示劑薄膜可在套筒的周圍表面上形成(例如，由此向外凸起)而無需此口袋。使用外套筒S的另一個優點為可使用的材料(例如，如以上所討論)可具有良好的醫藥級表面以用于皮下組織，其可在傳感器為植入人體內(或在其它動物體內)的類型時，有利地幫助防止裝置在病人活體內動作及移動。此外，此模塑套筒的自然分割線與邊緣的粗度也可幫助防止此動作及移動。植入后動作及移動的防止在一些實施例中為非常重要的一例如，使得感應電力與搖控測定線圈可維持植入裝置與外部讀取器間的最佳調整。在其它的替代實施例中，套筒S也可擠制成管形(例如，圖19(1)所示的圓柱形， 如以下所討論的)并且適當的壓縮應用于膠囊。此外，套筒S也可形成加熱收縮在膠囊3" 上的管形。薄膜口袋H也可用模塑，切割，激光機，或激光鉆床而形成于其中。此外，在一些設計中，可在套筒S的側壁制造數千個小激光機制孔H。另一個使用薄膜套筒S的優點為在制造，處理，儲存時，而且最重要地，在如一些較佳實施例所實行，經套針注射至皮下組織時，保護指示劑與參考薄膜的能力。如果表面并未適當地保護，經金屬套針植入傳感器時的機械力與動作可能損壞裝置的外部。雖然己敘述許多示范性薄膜套筒S，本領域的普通技術人員關于以上可使用各種其它薄膜材料，大小，位置，幾何設計，制造方法等。再度，本領域的普通技術人員也可改變傳感器內的零件的配置。例如，圖 17 (C)-17 (D)表示類似圖17(A)-17(B)所示實施例的第二實施例，其中指示劑薄膜14'與參考薄膜14"在電路板70的相同側，而且具有單一輻射源18，例如，LED-類似圖14(A) — 14(C)所示的實施例。上述關于圖14(A)，14(C)及圖17 (A)-17 (B)的所有可應用的改變都可應用于圖17(C)-17(D)所示的實施例。至于另一個實例，圖17 (E)-17 (F)表示類似圖17(A)_17(C)所示實施例的另一個較佳實施例，其中指示劑薄膜14'與參考薄膜14"在電路板70的相同側，但是具有兩個輻射源18-1與18-2，例如，LED，類似圖15 (A)-15 (C)所示的實施例，但是LED在所述的實例中分隔較遠，上述關于圖15 (A)-15 (C)及圖17 (A)-17 (C)的所有可應用的改變都可應用于圖17 (C)-17 (D)所示的實施例。雖然上述實施例包括一個指示劑通道及一個參考通道，如上所述，但是上述各種實施例可修改，以包括多個指示劑薄膜(例如，測量相同或不同的分析物)和/或多個參考薄膜(例如，測量相同或不同的光學性質)。此外，應注意，有關具有如圖17 (A)-17 (F)所示二部分構造的傳感器10的提供也可用于上述未使用此參考通道的基本傳感器內-例如， 圖18 (A)-18 (B)表示具有單個感光元件20與單個源18的實施例，如上參考圖1_13所述， 其可用于得到感測讀數而無需參考通道讀數。雖然圖18 (A)-18 (B)敘述為無參考指示，但應注意具有單個源和/或單個感光元件的裝置在一些實施例中仍可用于提供分別的指示劑與參考讀數，例如，如a)單個LED可改變不同頻率的放射以改變指示劑與參考通道讀數；b)在指示劑薄膜與參考薄膜具有不同輻射放射的頻率特征的情況下，可改造在感光元件上的濾光器以改變此不同頻率對感光元件的通過；c)在指示劑薄膜與參考薄膜具有不同輻射放射的時間特征的情況下，可改造裝置以提供指示劑通道與參考通道的時間延遲讀數(例如，指示劑通道可具有兆分之一秒延遲而參考通道具有納秒延遲或反之)；d)其它等等。如上所述，圖19 (A)-19 (I)表示一些替代套筒S與口袋H設計的實例，應注意，圖 17 (C)-17 (F)所示的裝置較佳為包括如圖19(E)所示的套筒S，其設計為使得口袋H可易于封齊各感光元件。此外，套筒設計可如圖19(1)所示，其中套筒S形成兩端開放而且可在膠囊上滑動的管。此外，也可使用多個套筒S(例如，各含一個薄膜)，如圖19(A)所示，其中兩個套筒S可符合膠囊的相反端。在如圖19(D)，19(G)與19(H)所示的實施例中，其中口袋提供于套筒周邊附近，套筒可應用于膠囊上而在感光元件在電路板70之一側上時的具體實施例中無需將套筒與膠囊確實地定向(例如，在使用兩個通道時，朝向套筒左側的口袋可含參考薄膜而朝向右側的口袋可含指示劑薄膜)。再度，其僅為示范性設計而且本領域的普通技術人員可完成許多其它的套筒和/或口袋設計。圖19(J)表示本發明的另一個實施例，其中套筒S具有外環形凸緣F，環形凸緣F 較佳為形成以自然地(例如，在未偏誤狀態)從傳感器的側面向外橫向延伸，如圖所示。較佳為，凸緣F由可吸收或可生物降解的材料制造。例如，圖19 (J)所示的實施例可用于希望防止移動的應用。例如，即使在預期連接組織隨時間保持傳感器于定位，此實施例可利于適當定位的維持，即使是在連接組織向內生長之前。即，環形凸緣可幫助防止傳感器在其所應用或插入的介質內(例如，如在病人體內)的動作。在最佳實施例中，凸緣為撓性的且可彎曲(例如，在以箭頭A的方向插入套針管TT時，至圖19(J)的虛線所示的位置)，使得傳感器可插入病人體中，然而，在經套針管將傳感器10插入病人體中然后抽出套針管TT之后，凸緣F回復至其原始形狀(或幾乎回復此形狀)而且利用傳感器維持在其適當的插入位置。 如圖所示，凸緣F較佳為由可吸收或可生物降解的材料制造，使得在特定期間之后，凸緣F 降解一例如，使得傳感器可a)易于去除；b)經其它方法維持定位(例如，經上述的毛細管向內生長)；和/或c)其它原因。在替代實施例中，可提供多個凸緣F。在其它的替代實施例中，凸緣F可僅在傳感器周圍附近部分地延伸(相對于在其附近完全環狀地)。圖19(J) 所示的套筒S較佳為包括各指示劑與控制指示劑分子(例如，在口袋H的薄膜內)，如上所述。然而，試圖使環形凸緣F可提供于在所公開的內容的任何實施例的傳感器附近，即使是在并未包括此套筒S之處。關于此點，為了類似的功能與目的，一個或更多個凸緣F (例如， 較佳為可生物降解)可固定于在此所述任何傳感器的外部。雖然環形凸緣F表示為大致平坦的(例如，具有大致長方形橫切面)，凸緣F也可具有其它的橫切面形狀一例如，縫線材料帶(較佳為可生物降解)可卷繞在傳感器上。雖然凸緣F較佳為可如圖所示向內及向外彎曲，但在具體實施例中，凸緣或帶也可無此能力。試圖部分地根據傳感器的特定使用環境而選擇具體的傳感器構造(而且特別是傳感器中指示劑薄膜14'與參考薄膜14"的具體位置)。值得注意的是，指示劑分子(即， 在指示劑薄膜中)及控制指示劑分子(即，參考薄膜)應暴露于實質上相同的環境(即，含被感測分析物的環境)中。因此，傳感器上的薄膜位置部分地視使用方法而定。至于一些實例a)如果傳感器以其縱向軸垂直溶液而安置，其中試驗的屬性可基于溶液內深度而改變(例如，在酒瓶內等)，希望使用，例如，圖16-17所示傳感器構造之一，其中感光元件在類似的軸向位置但是在傳感器的相反側，使得薄膜14'與14"可以類似的垂直高度配置；而 b)例如，如果傳感器以其軸大致平行病人的皮膚而皮下使用，希望使用，例如，圖14(A)或 15(A)所示傳感器之一。其它的因素中，應了解薄膜14'與14"(及含此薄膜的口袋H)的大小與位置也部分視所選擇輻射源的視野而定，例如，LED。圖20(A)_20(B)表示另一個實施例，其類似圖17(C)_17(D)所示的實施例，除了套筒S被可去除膜F取代之夕卜。如圖所示，膜F包括其上的指示劑薄膜14'與參考薄膜14〃。 如同套筒S，薄膜14'與14"較佳為形成于口袋內，但是雖然非較佳的，薄膜也可形成于膜表面上。如上所述，膜F可由如套筒S的相同類型的材料制造。膜F較佳為經膜材料本身的膠粘性或粘著性，或經不會顯著地影響輻射(例如，光)進出指示劑薄膜的透光粘著劑(至于實例，如可用3M公司制造的POST-IT 紙張的粘著劑涂于膜F與膠囊3"之間)，可去除地連接在膠囊上。如圖所示，膜F大小較佳為大到足以在其在膠囊3"上的適當位置支撐指示劑薄膜14'與參考薄膜14"。如圖所示，為了去除膜F，應拉角落C且膜F可以類似 BAND-AID 粘著繃帶從人體皮膚上去除的方式去除。上述各種其它實施例也可修改，以包括膜F而不包括套筒S。此外，雖然表示長方形膜件F，但膜可視手邊的情況以其它形狀與形式構成。此外，也可使用多個膜F，例如，包括用于參考與指示劑薄膜的各個膜。因此，圖20(A)_20(B)所示的實施例及其各種替代可具有許多類似于利用上述可去除套筒S的實施例可得到的益處。圖22(A)_22(C)表示本發明的另一個實施例，其中遮蔽套筒S'形成在主體12附近。在本實施例中，構成套筒S'以提供對外部光的遮蔽，伴隨如螢光葡萄糖傳感器的傳感器的兩個問題涉及輻射源18發射以外的光。一個光源來自周圍源，如日光與人造光。足夠強度的光可能使傳感器飽和，使之對于感測螢光為無用的。此外，大部分人造光源具有重要的AC(時間改變)元件；雖然可使用濾光技術以衰退此噪音源，但其仍可大大地降低得到的信號。另一種散布光源為傳感器外部的材料的螢光放射。后者問題特別困難，因為生成的信號通常無法與指示劑螢光電子過濾。可使用圖22 (A)-22 (C)所示的實施例來排除這些來自外部光干擾的影響。在一個較佳實施例中，套筒S'由實質上光學不透明的并且實質上非反射性的材料層形成，該材料層含多個小孔H，從其外表面延伸至薄膜14'與14"。在一個示范性實施例中，套筒S可以用黑色聚四氟乙烯管制造，例如，將它熱收縮成主體12。套筒S'也可以用任何適合的材料形成。孔H較佳以一定的角度形成，以該角度分別橫切，而且較佳為基本上正交由輻射源至薄膜14'與14"的光的傳播RL方向(例如，參見角9工與θ2)。各孔H 的直徑較佳為足夠小，以便基本上防止光直接由輻射源18離開傳感器，而且較佳為足夠大以便使分析物擴散或透過至薄模14'與14"。孔H的數量較佳選擇為使分析物能夠相對未限制地擴散至薄膜中。因此，參見圖22 (C)，雖然一些周圍光AL可經孔H進入傳感器，但周圍光的穿透應該已大為衰減。圖22(D)表示另一個替代實施例，其中在外玻璃膠囊3"‘(其它的實施例可使用外玻璃套筒)內使用內玻璃膠囊3"，兩個膠囊間有指示劑薄膜14'與參考薄膜14"，及激光機制孔h通過外膠囊，以使分析物(例如，葡萄糖)移動至指示劑薄14'中。基于所公開的內容，顯然地，包括其它的內部元件(例如，類似圖16(A)-16(B)所示)，因此，此種元件不需參考圖22(D)進一步描述或說明。圖23(A)_23(C)表示本發明的另一個實施例，其中使用單個LED18激發指示劑薄膜14'的指示劑分子與參考薄膜14"的控制指示劑分子。一般而言，LEDs (例如，LED晶片)由在基片材料18_S上生長的半導體材料18_C 的結晶層(例如，取向生長)而制造。LED晶片可制成非常小一例如，半導體層的全部厚度可小于約10 μ m，或甚至小于約5 μ m，或甚至更薄。一般而言，其上形成半導體層的基片實質上較厚一例如，大于約50 μ m,或甚至大于約100 μ m,或甚至更厚。LEDs傳統上用于從相對安裝LED晶片的表面的LED頂側18_A發射光(例如，反射杯表面)。如圖23 (D)所示，LED晶片18 —般置于反射杯18-RC內，反射杯18-RC確保光的傳送方向UD向上。如圖23(D)所示，一個或更多個小電線18-W —般連接至晶片18的表面 18-A(例如，通過金接點)。此外，基片18-3—般為實質上透明的，使得半導體材料傳送的光在基片內內反射及反射離開反射器18-RC，防止經過LED 18-B底部的傳送。事實上，在本技術領域通常已考慮LED晶片僅用于從LED晶片的上表面18-A向外的光放射。然而，本發明人已發現，所制成的LED晶片18可有效地從LED晶片的頂側18_A與底側18-B發射光。在一個較佳實施例中，如圖23(A)-23(C)所示，LED晶片18形成在實質上透明的基片上(適合的透明基片材料包括，例如，藍寶石，碳化硅與其它適合的材料)，其橫越電路板70的上表面而安裝(例如，如圖所示在座18-m上)(較佳為，通常配置LED的上與下表面18-A與18-B以使指示劑與參考通道的照明最大和/或使傳感器主體的內照明最大)。較佳為，也包括罩34以抑制指示劑通道與參考通道間的串音。以此方式，單個LED可有效地用于照明指示劑薄膜14'與參考薄膜14〃。圖M(B) 示出了公知LED在傳統地安裝于不透明平坦表面上時的照明場的示意性實例。0度與180 度的角度與平坦LED晶片上表面平行，而90度為垂直的。如圖所示，照明實質上僅來自LED 晶片的一側一即，來自頂側18-A。相對地，圖M(A)示出了照明的一個實例，可經LED晶片18上的與下側18-A與18-B而實現照明。在圖對㈧中，圖的右側由0度至90度表示經LED的底側18-B傳送的光，而圖的左側由0度至-90度表示經LED的頂側18-A傳送的光。因此，如此實例所示，大量的光可實際上從LED的底側18-B發射。在此情況下，更大量的光實際上從LED的底側18-B發射，例如，這是因電線，電接點(例如，一般為一個或更多個金接點應用于LED晶片18的頂部)，或LED晶片頂側頂部的其它材料所造成的。圖 24(A)所示的測量為使用新罕布夏州North Sutton的Labsphere公司的MODEL LED-1100 Gonometric分析儀進行的。用于圖M(A)的LED為日本東京Nichia化學工業有限公司的 #NSHU550E LED。用于圖24(B)的LED為北卡羅來納州Durham的Cree Research公司的 C470-9 LED。在這些實施例中，其中光一般視為照射LED晶片的頂側18-A與底測18_B而以單個LED來激發指示劑與控制指示劑分子，較佳為足量的光穿過LED之上與之下，以充分地照明兩個通道。較佳為，從一側傳送的光量為從另一側傳送的光量的約6倍或更少，或更佳為約4倍或更少，或更佳為約2倍或更少，而且在更佳實施例中為大約相等。然而，照射LED 之上與之下的光量可視情況而大為改變。圖25(A)_25(B)表示依照另一個實施例的傳感器10。其具有a)傳感器主體，其具有圍繞傳感器主體周邊，含指示劑薄膜14的機制周邊凹痕12C ；b)基片70，其具有在輻射源18 (例如，LED)下的孔或窗70H;及c)光學反射器D，其具有延伸至傳感器主體周邊的大致三角形橫切面。此實施例類似圖14 (A)-14 (B)所示。電元件與其它元件(未示出)類似以上所述，因此，不需再參考圖25 (A) -25 (B)進行說明。在圖25(A)_25(B)所示的實施例中，輻射源18經其頂側與底側18A與18_B發射輻射，如上述的實施例那樣。箭頭所示的輻射L在傳感器主體內反射，如上述的實施例那樣。如圖所示，經窗或孔70H發射的輻射以這樣一種方式在傳感器主體內反射，以致于輻射源的頂側與底側的輻射用于檢測。如圖所示，傳感器主體12較佳為包括輻射反射器D，其位置為使得通常從輻射源垂直(即，高于頂側或低于底側)發射的輻射被橫向反射，以便分布與內反射更好和/或確保輻射導引至指示劑薄膜外部區域。雖然圖25 (A)-25 (B)所示的實施例包括指示劑與控制通道，但本領域的普通技術人員基于所公開的內容應了解，在其它的實施例中可排除控制通道，和/或在適合之處，這里所述的關于其它實施例的任何其它修改也可應用于圖25 (A)-25 (C)所示的實施例。圖沈表示傳感器10的另一個實施例，其具有實質上光學透明的電路基片70。實質上光學透明的電路基片70使輻射通過基片70。其利于激發輻射與放射輻射在傳感器主體12全部的滲透，造成更多輻射被感光元件接收。結果，可增加信號檢測區域(例如，由在感光元件的頂側與底側的信號捕獲)以實質上增強了對信號的檢測。較佳為，輻射源18以這樣的方式安裝在基片70上，以致于輻射也從輻射源底側發射。因此，圖沈所示的實施例通常類似圖23 (A)-23 (C)所示，但除了輻射從輻射源18的頂側與底側發射之外。或者，輻射應可僅從頂側或底側之一傳送。輻射源較佳為包括光學地耦合(例如，使用光學環氧基)至光學基片70的LED，以導引激發光至基片中。光學透明基片70可由，例如，藍寶石，石英，碳化硅，CaN或其它可以金屬化圖形的無機基片材料制造。其它的有機聚合物也可用于制造基片。可支持印刷或蝕刻電路制造的任何實質上透明的材料可應用于此。也可使用基于所公開的內容對本領域的普通技術人員為明顯的其它適合材料。在一個示范性但非限制性構造中，基片70以石英制造。許多銷售者提供石英基片，因為此基片在電信工業的其它無關的應用中為有利的，如在高頻應用。例如，MIC Technologies (Aerof lex 公司，明尼蘇達州，North Andover，Turnpike 大街 797) 提供石英基片制造作為電路基片之選擇。實質上光學透明的基片然后可以用本領域的普通技術人員公知的方法，使用標準混成電路連接法(例如，導電性環氧基，焊料，線焊，非導電性環氧基等)來連接零件。一旦連接所有的零件，則例如，全部電路可浸于單體溶液中，然后可使用聚合物反應，例如，引發熱或輻射，使得可形成電路，該電路被封裝，封閉，及密封在導波聚合物(例如，PMMA)內(即，如上所述)。如上所述，圖沈所示的實施例較佳為包括可檢測在頂側與底側導引的輻射的感光元件。一般而言，感光元件，僅可檢測在頂側導引的輻射。在較佳構造中，感光元件包括光阻器。光阻器通常用簡單的化學淀積方法制成，該方法將感光化學材料置于電路內。在光子接觸淀積材料的表面時，發生電阻的變化，而且電路因此作為入射光強度的函數改變其電阻。一般而言，光阻材料淀積在如陶瓷之類的不透明基片上，使產生的光阻裝置僅在一個方向為敏感的，因為光無法從底側(即，相鄰基片之側)穿透不透明的基片。在光阻檢測器的常見應用中，此“單方向”構造為適合的。然而，在本發明的較佳實施例中，激發與放射光分散在整個裝置中。在本發明的較佳實施例中，兩個顯著的目標為使來自激發源的，在指示劑薄膜入射的光量最大，及使被感光元件捕獲的螢光信號光量最大。對于這些目標，不透明電路基片(如用陶瓷，聚酸亞胺，玻璃纖維等制造的)可阻止大量的光傳播至整個裝置，因此，可降低傳感器的整體敏感度。另一方面，圖26所示的實施例可大為促進這兩個目標的實現。通過將檢測器材料淀積在實質上透明基片上，基片可作為較大面積的捕獲導波器，并因而可輸送，例如，附加的螢光信號光至感光元件。此外，通過將輻射源，例如，LED，安裝在實質上透明基片上，實質上從激發源放射的所有輻射，例如， 光，可更均勻地傳播至整個裝置，因此，更均勻地及以更高的電力效率導引至指示劑薄膜。當然，圖沈所示的實施例不限于感光檢測器，在適合之處也可使用其它的感光元件，例如，如發光二極管，晶體管，復合晶體管等。在感光元件的兩側接收輻射時，高通濾光器34A與34B較佳地提供在感光元件 20-1與20-2之上及之下，例如，以分離激發輻射與螢光放射輻射。如果需要，可使用高通濾光器對感光元件調整光譜選擇性。高通濾光器可通過，例如，涂敷濾光環氧基，如CVI Laser 公司的產品，及其它如以上關于圖1所示實施例所述的產品，而安裝于感光元件的兩側。除了使用濾光器34A與34B外，感光元件還可使用改造，例如，調整，而對特定波長敏感的材料制造。因此，可調整感光元件以實質上感測，例如，螢光放射的輻射而非輻射源激發的輻射。關于此點，感光檢測器可化學地調整，以實質上在特定波長上為敏感的，因而降低或排除了對分離濾光元件的需要。適合的材料為商業易得的。公知的裝置為，例如， Silonex Inc. (2150ffard Ave ,Montreal ,Quebec，加拿大，H4M 1T7)所制造及銷售的，其中根據硫化鎘基料(與其它)內不同的攙雜物比例及混合比例進行調整，并使尖峰波長敏感度最佳化。雖然參考圖沈的實施例而討論，但這里所述“可調整的”感光元件也可有利地加入本發明的其它實施例所述的任何實施例中。圖26所示的實施例較佳為如上述的實施例而操作，為了避免不必要的重復，關于此實施例，并未表示和/或未敘述圖26所示的傳感器元件，例如，電子元件等。注意，在適合之處，本領域的普通技術人員可以用這里所述的任何其它實施例的相同方式修改圖26所示的實施例。圖27(A)-27(C)表示傳感器1000的其它實施例，其具有內部加熱器。在所述的實例中，傳感器1000不需包括完全嵌于導波器、膠囊等內部的電路基片。然而，試圖使此實施例的加熱器可用于在此所述的任何實施例，或任何其它適合的傳感器外殼。在所述的實例中，傳感器1000具有片狀構造，其具有大致長方形結構，引線1110由此延伸。引線可用于提供電力、信號等進出傳感器。圖27(A)_27(C)所示的實施例加入許多獨特的設計特征，例如，其在濕氣中的分析物檢測與測量具有特定的優點。在較佳但非限制性的實例中，所述的裝置作為氧傳感器。 示范性的應用包括但不限于人類或動物呼吸時的氧的吸氣。吸氣測量-例如，傳感器在吸入時暴露于冷/干空氣，而在呼出時暴露于溫/濕呼氣之處。所述的設計可以，例如，在所有溫度與水蒸氣(濕度)變化的情況下正確地測量氧含量。雖然所述的實例較佳為用于氧的測量，但可使用其它的實例以測量其它的分析物-例如，可使用對二氧化碳，其它的氣體，或許多氣體的測量敏感的薄膜。總之，在所述的實例中，傳感器1000包括蓋1200，其具有上壁1210與開口 1220及 4個相連的側壁1230。蓋的底部設計為符合基片700的頂部，以形成盒狀封閉。如圖所示， 基片700具有感光元件20-1與20-2，輻射源18與其它的電子元件(未示出)，及安裝于其上的加熱元件1400。在所述的實施例中，加熱元件1400延伸超越感光元件20-1與20_2。 加熱元件具有切開開口 1410，以使來自源18的輻射通過至薄膜14-1與14-2，薄膜14_1與 14-2位于加熱元件上較佳。如圖所示，薄膜較佳為經蓋1200的孔1220而暴露。加熱元件、 傳感器薄膜與基片之間的全部區域R較佳為含導波材料，如上述的實施例那樣。加熱元件1400可以用任何適合的材料(例如，熱導電性材料)，例如，如銅合金，其它的熱導電金屬等制造。加熱元件1400可用任何具有適合熱性質的材料制造。為了將加熱元件1400加熱，基片700較佳為其上包括多個將熱轉移至加熱元件的熱產生器710(例如，加熱電阻或半導體電阻)。在所述的但非限制性的具體實例中，使用4個加熱電阻710。熱產生器710較佳為位于相鄰(例如，接觸或充分接近)加熱元件1400，以將熱轉移至其上。例如，加熱元件1400用于以下兩個目的1)保持信號與參考薄膜14-1與14_2處于實質上相同的熱平衡；和/或2)將薄膜14-1與14-2加熱至高于被測量濕氣的露點(dew point)溫度。在人體呼吸監測的實例中，例如，此溫度值可稍高于約37°C。在一個示范性構造中，本發明利用熱電阻710與回饋熱阻體711而使用約40°C的熱設定點(thermal set point)。在一個示范性構造中，熱電阻710包括4個平行的390歐姆1/2W表面安裝電阻。 在替代實施例中，可使用其它數個熱產生器710和/或其它類型的熱產生器710(如篩電阻，厚膜電阻，加熱帶等)。此外，替代實施例可使用其它形式的溫度控制。值得注意的是溫度控制的方法使用一個或更多個熱阻體，熱電偶，RTD，和/或其它用于溫度控制的固態溫度測量裝置。然而，較佳的實施例使用成本較低的熱阻體711。將薄膜表面加熱的一個值得注意的優點為傳感器表面的水份冷凝的防止。在形成冷凝層時，冷凝層可造成傳感器表面的光學散射及像差，其在使用，例如，以螢光輻度模式為主的測量時，實質上會降低測量的正確性。冷凝層也降低傳感器的氣態反應時間，因為改變了傳感器表面的物質擴散性質。應注意，因為測量實質上不受幅度變化影響，因此通過測量螢光色素的時間延遲或相性質可提高傳感器的正確性。然而，測量的時間延遲或相模式不減緩任何反應時間降級，因為其為基于傳感器表面的擴散。本實施例也可提供其它值得注意的優點，在用于，例如，作為氧傳感器及其它應用的較佳但非限制實施例中特別有益。特別地，本實施例(及在此所述的其它實施例)的重要優點為傳感器相當快速地反應如氧與ω2的嚴格呼吸氣體中階躍變化的能力。使用本實施例可得100毫秒或更快(有些快達30-40毫秒)的反應速率，造成呼吸氣體含量幾乎即時測定(這里反應時間定義為在所討論的氣體分壓階躍變化的應用時，傳感器由10%改變至90%穩定狀態輸出所需的時間)。例如，本實施例通過吸氣與呼氣的呼吸氣體來觀察及測量實質上即時波形與氧含量的能力具有重要的醫學用途。具有此快速反應特征的呼吸氣體傳感器可，例如，結合流動或體積測量裝置來測定呼吸氣體的吸取與釋放，實現嚴格醫學參數的測量，如新陳代謝速率(卡路里消耗)，基于Fick原理的間接卡路里輸出(最先在1870年在Adolph Fick的理論中敘述)，肺功能，及中風征兆。許多這些醫學診斷測定需要呼氣結束時的呼吸氣體分壓測量(稱為潮未P02或潮末pC02含量)。因為正常呼氣與下一呼吸的吸氣間的時間量相當短，非常快速反應傳感器對于測定尚未被來自以后下一呼吸的新鮮空氣的吸氣影響的潮末含量為重要的。除了使傳感器具有對氣體濃度變化為夠快的反應時間，傳感器也應具有同樣快速地補償吸氣與呼氣氣體中溫度與濕度程度變化的能力。在較佳實施例中，已如所述的那樣，通過使用參考通道而具有上述能力。本發明的優點還在于，因其造成非侵入性地實行醫學診斷步驟，而且無需目前本技術領域用于進行類似測定的昂貴分析儀器。圖^(A)和^(B)表示在圖27(A)_27(C)所示的實施例中，在部分氣體壓力下階躍變化的實際測試數據。具體地說，圖^(A)和觀出)表示實際反應時間的確定，其中以本實施例的結構作為氧傳感器的例子(但為非限定性的)。圖觀(A)表示階躍變化為從環境空氣(大約21%的氧氣)到100%氧氣時，對傳感器反應時間的測量結果，(從分析物的較低濃度到較高濃度，傳感器的反應時間通常稱為“恢復時間”)，其中，100%的氧氣由一定壓力的氣缸供給。圖^(B)表示階躍變化為從100%的氮氣到環境空氣時，對傳感器反應時間的測量結果，其中，100%的氮氣由一定壓力的氣缸供給。在所示的但非限制性的實例中，恢復和反應時間大約分別為41. 2和32. 1毫秒(如圖所示)，用Tektronix Model TDS 兩通道示波器測定。恢復和反應時間較佳為大約100毫秒以下，更佳為80毫秒以下，甚至更佳為60毫秒以下，在較佳實施例中的范圍為40-80毫秒。在操作時，傳感器1000如上述二通道實施例而操作，然而，在此實施例中，熱產生器710給予加熱元件1400熱量，其依序作為散布器，將熱量散布到傳感器內及薄膜14-1與 14-2 內。蓋1200較佳為由絕緣材料形成，例如，如塑膠之類的彈性物。以此方式，蓋1200 可幫助保存熱量及維持薄膜的溫度。結果，加熱器不需辛苦地作業或消耗太多電力而操作。 在所述的實施例中，薄膜14-1與14-2在如圖27(A)所示的組裝時，也較佳為置于孔1220 的上表面下的凹處，使得薄模不易接受外部因素或被損壞。蓋1200可由，例如，注模或其它適合的方法制造。蓋1200為選用的，而且可在一些情況下去除。然而，最好使用蓋1200，因為它可有利地為加熱元件1400提供絕緣性能，能夠使用較小的加熱元件，以及提高向感測薄膜和參考薄膜進行熱分布的均勻性，特別是在含分析物的介質中的快速熱變化和/或高流速的條件下。因此，蓋較佳為安裝在傳感器上以有助于提高加熱元件1400的性能和/或在薄膜表面導引氣體。如圖所示，傳感器1000較佳為使用兩個感光元件20-1與20-2。較佳為，感光元件 20-1檢測來自指示劑通道薄膜14-1的氧信號螢光，而感光元件20-2檢測來自參考通道薄膜14-2的信號。較佳為，參考通道薄膜14-2實質上不對氧敏感，但是對溫度的敏感程度實質上與信號通道薄膜14-1相同。因為溫度與水蒸氣變化，因此，在該裝置用于檢測人類或其它動物的呼吸(即，吸氣/呼氣)的情況下，這是值得注意的特征。在此實施例中，指示劑與參考通道的溫度平衡可由加熱元件1400來維持。在所述的實例中，薄膜14-1與14-2各較佳為以實質上等厚的硼硅酸鹽玻璃基片制造。因此，較佳為，薄膜14-1與14-2具有類似的熱性質。感測氣態或溶解氧或其它氣體的較佳基質稱為溶膠。氣體或ormosil的無機聚合物載體基質，其中固定或捕獲指示劑分子。這些材料與技術為公知的(例如，參見=McDonagh等人的“Tailoring of Sol-Gel Films for Optical Sensing of Oxygen in Gas and Aqueous Phase",Analytical Chemistrv,第 70 卷，第 1 期，1998 年 1 月 1 日，第 45-50 頁；Lev. 0.的 “Organically Modified Sol-Gel Sensors”，Analytical Chemistry，第 67 卷，第 1 期，1995 年 1 月 1 日；MacCraith 等人的 "Development of a LED-based Fibre Optic Oxygen Sensor Using a SoI-GeI-Derived Coaiing”，SPIE，第 2293 卷，第 110-120 頁(1994) ；Shahriari 等人的“Ormosil Thin Films for Chemical Sensing Platforms”。SPIE，第 3105 卷，第 50-51 頁(1997) ；Krihak 等人的"Fiber Optic Oxygen Sensors Based on the Sol-Gel Coating Technique，，，SPIE,第觀36卷，第105-115頁(1996)，其全部揭示都在此并入作為參考)。這些類型的薄膜可以用本技術領域公知的許多工藝而運用于適當的基片，如浸，刷，擠，絲織，墊印，蒸發淀積，噴墨印刷等。在適合之處，這些類型的薄膜也可有利地應用于這里所述的本發明的任何其它實施例。
37
較佳為，各薄膜因此由涂敷薄膜凝膠基質涂層的玻璃(例如，硼硅酸鹽玻璃)基片形成，其在各薄膜中利用相同的基本化學。較佳為，參考薄膜14-2進一步處理以阻止氧擴散。在感測O2的實施例的實例中，較佳的指示劑分子包括，例如，三(4，7-二苯基-1，10-菲咯啉)釕(II)高氯酸鹽分子，其討論于美國專利5，517，313的第1欄，第17行，所公開的內容在此全部并入作為參考。試圖使薄膜可包括許多上述本發明其它實施例中的其它材料。輻射源較佳為包括LED (例如，藍色)，其安裝要使得光輸出經區域R內的導波材料導波至指示劑和參考通道薄膜14-1與14-2。在示范性的實施例中，導波材料為Epoxy Technologies 301 ，雖然也可使用其它適合的材料，但這種材料具有良好的光學特性。較佳為，來自薄膜的螢光放射類似地導波至安裝在基片700上的感光元件20-1與20-2。較佳為，對各感光元件提供光學濾光器34。如上所述，在示范性的實施例中，各光學濾光器34 可包括圍繞感光元件的濾光環氧基，如CVI Laser公司的濾光樹脂，例如，600nm阻斷。如以上所討論的那樣，可使用其它適合的濾光器。光學濾光器34較佳地分離來自薄膜的螢光放射與輻射源18(例如，藍色LED)的激發能量。基于以上說明應了解，最佳為，全部光學路徑 (例如，區域R的導波材料及薄膜14-1與14-2之間等)折射率相匹配，使得發生最大光捕獲與最小內反射損失。圖27 (A)與27⑶表示激發源正中地位于感光元件20_1與20_2及指示劑與參考薄膜14-1與14-2之間，激發源18可另行安置，只要能對指示劑與參考薄膜14-1與14_2 提供適合的激發即可。如同在此所述的其它實施例，試圖以許多方式修改圖27(A)與27(B)所示的實施例。例如，加熱元件可提供于未使用控制通道的實施例中，此外，如圖所示，內加熱器可應用于許多傳感器構造內，以降低傳感器周邊的冷凝，特別是降低感測薄膜等周邊的冷凝。此外，其它的實施例可包括其它公知的加熱方法。例如，加熱線圈，加熱線等可分布于傳感器內，較佳為至少部分鄰近指示劑薄膜的位置。如上所述，雖然已敘述了本發明各方面的具體實施例，但本領域的普通技術人員對這些具體實施例作許多修改與變化。例如，上述實施例的各方面可應用或與上述其它實施例交換，其基于所公開的內容對本領域的普通技術人員來說為明顯的；例如，可以使各實施例具有上述(或公知)的任何之一種或更多種指示劑分子，而且可改造以使用這里所揭示(或公知)的任何控制參考方法。至于另一個實例，應了解，本領域的普通技術人員可基于所公開的內容進行電子方面的各種修改等，例如，如各種元件可以做到IC晶片上，或可使用其它公知的修改或技術，同時維持本發明的一個或多個方面。此外，傳感器通過外部裝置來充電，和/或傳感器與外部裝置聯絡，外部裝置可視情況而采用各種形式-例如，外部裝置可包括安裝于腕部的封閉物(例如，手表之類)，其可與鄰近病人腕部植入的傳感器結合；安裝于皮帶或安裝于褲子的封閉物(例如，類似常見的“尋呼機”)，其可與鄰近病人臀部或腰部植入的傳感器結合；具有內部電子電路的毯 (例如，類似電毯)，個人可躺在其上，其具有鄰近毯的植入裝置，例如，易于在病人睡覺時得到讀數；可接近或攜至臨近傳感器而安置的任何結構和/或攜至鄰近傳感器的結構；或許多其它的結構與設計。此外，如上所述，許多實施例的傳感器可用于許多應用與環境中-例如，在具有一種或更多種可感測分析物的任何環境中，例如，各種實施例可用于各種介質內——其包括氣體(例如，空氣和/或任何其它氣體)，液體，固體，其組件等。此外，這里所述的各種實施例容易用于各種應用及各種工業，例如，如醫學工業(例如，在傳感器插入，例如，病人或動物體內)；食品工業(例如，如傳感器插入液體(例如飲料，如酒、啤酒之類的酒精飲料，及非酒精飲料；以及各種其它的液體)；乳霜；固體；等等)；消費者產品工業(例如，這種感測能力適用之處)；及上述及基于所公開的內容為明顯的各種其它工業。
因此，應了解，本領域的普通技術人員可在以下權利要求的范圍內進行各種應用、 修改和變化。
權利要求
1.一種基于光學的傳感器，用于在介質中測定分析物的存在或濃度，所述的傳感器包含；傳感器主體，其具有外表面；基質層，設置在所述傳感器主體的外表面上，所述分析物可以透過所述基質層，所述基質層包括熒光指示劑分子，其響應于輻射產生熒光，所述熒光的程度是所述指示劑分子所暴露其中的分析物的濃度的函數，所述基質層允許與所述指示劑分子交互的輻射進入其中；輻射源，其發射使得所述指示劑分子產生熒光的輻射，所述輻射源設置為使得發出的輻射由此從所述傳感器主體穿入所述基質層，并使得所述指示劑分子發出熒光；以及感光元件，其感應所述指示劑分子發射的熒光并設置為探測這樣發射的熒光，所述感光元件配置為提供響應信號，所述信號表示這樣探測到的熒光的量以及因此表示所述分析物的存在或是濃度。
2.根據權利要求1所述的傳感器，其中所述傳感器具有長橢圓形、圓形，其具有約500 微米至約0. 5英寸的總長，以及約300微米至約0. 3英寸的直徑，由此使得所述傳感器可以設置在活人的體內而不會導致過量的或是難以忍受程度的不適。
3.一種基于光學的傳感器，用于在介質中測定分析物的存在或濃度，所述的傳感器包含；透光傳感器主體，其用作波導，所述傳感器主體具有外表面；熒光指示劑分子，設置在所述傳感器主體的外表面，所述指示劑分子響應于輻射發射熒光，所述熒光的程度是所述指示劑分子暴露于其中的分析物的濃度的函數；輻射源，其發射輻射，所述輻射使得所述指示劑分子發出熒光，所述輻射源設置為使得由此發射的輻射照射到所述指示劑分子；以及感光元件，其設置為探測所述指示劑分子發射的熒光，所述感光元件配置為提供響應信號，所述信號表示這樣探測到的熒光的量以及因此表示所述分析物的存在或是濃度；所述傳感器還包括嵌入在所述傳感器主體中的電源，所述電源為所述輻射源供電，以使得所述輻射源發射輻射。
4.根據權利要求3所述的傳感器，還包括嵌在所述傳感器主體內的傳送器，所述傳送器發射表示所述感光元件探測到的熒光的程度的信號。
5.根據權利要求4所述的傳感器，其中所述嵌入的電源給所述輻射源和所述傳送器供
6.根據權利要求3所述的傳感器，其中所述電源包括感應器，通過將所述傳感器暴露于所述傳感器主體之外產生的電磁輻射場中，由此使得所述輻射源發射輻射。
7.一種基于光學的傳感器，用于在介質中測定分析物的存在或濃度，所述的傳感器包含；透光傳感器主體，其用作波導，所述傳感器主體具有外表面；熒光指示劑分子，設置在所述傳感器主體的外表面，所述指示劑分子響應于輻射發射熒光，所述熒光的程度是所述指示劑分子暴露于其中的分析物的濃度的函數；輻射源，其發射輻射，所述輻射使得所述指示劑分子發射熒光，所述輻射源設置為使得由此發射的輻射照射到所述指示劑分子；以及感光元件，其設置為探測所述指示劑分子發射的熒光；所述傳感器還包括嵌入在所述傳感器主體中的傳送器，所述傳送器發射表示所述感光元件探測到的熒光程度以及因此表示所述分析物存在或是濃度的信號。
8.根據權利要求7所述的傳感器，其中所述傳送器包括感應器，所述感應器產生位于所述傳感器主體外部的信號拾取設備可以探測到的電磁輻射場。
9.一種基于光學的傳感器，用于在介質中測定分析物的存在或濃度，所述傳感器包含；透光傳感器主體，其用作波導，所述傳感器主體具有外表面；輻射源，其發射輻射，所述輻射源嵌入在所述傳感器主體內，使得所述源發射的輻射在所述傳感器主體內傳播；吸收輻射的指示劑分子，設置在所述傳感器主體的外表面，所述指示劑分子吸收所述輻射源發射的輻射，所述吸收的程度隨著所述指示劑分子所暴露于其中的分析物的濃度改變；以及感光元件，其響應于所述輻射源發射的輻射，所述感光元件嵌在所述傳感器主體中；其中，所述源發射的輻射穿過所述傳感器主體，穿過所述傳感器主體的至少部分輻射在穿過所述傳感器主體之前在所述傳感器主體中內反射；其中所述指示劑分子吸收所述源發射的、穿過所述傳感器主體的至少一部分輻射，以及傳回所述傳感器主體中的至少一部分非吸收輻射；以及其中傳回到所述傳感器主體中的至少部分未吸收輻射被所述感光元件探測到，所述感光元件探測到的至少部分未吸收輻射在照射到所述感光元件之前在所述傳感器主體中內反射。
10.根據權利要求9所述的傳感器，其中所述指示劑分子設置在涂敷在所述傳感器主體外表面的基質層中，所述分析物可以透過所述基質層，所述基質層允許所述輻射源發射的輻射進入其中。
11.根據權利要求9所述的傳感器，還包括濾光器，其允許所述指示劑分子吸收的波長的、所述源發射的輻射照射到所述感光元件，并且其基本上防止不是所述指示劑分子吸收的波長的、所述源發射的輻射照射到所述感光元件上。
12.根據權利要求9所述的傳感器，還包括電源，其為所述輻射源提供能量，以使得所述輻射源發射輻射，所述電源嵌在所述傳感器主體中。
13.根據權利要求12所述的傳感器，其中所述電源包括感應器，且通過將傳感器暴露于在所述傳感器主體外部產生的電磁輻射場，從而使得所述輻射源發射輻射。
14.根據權利要求12所述的傳感器，還包括嵌在所述傳感器主體內的傳送器，所述傳送器從所述傳感器主體內向所述傳感器主體外部發射表示所述分析物濃度的信號。
15.根據權利要求14所述的傳感器，其中所述嵌入的電源給所述輻射源和所述傳送器提供能量。
16.根據權利要求9所述的傳感器，還包括嵌在所述傳感器主體內的傳送器，所述傳送器從所述傳感器主體內向所述傳感器主體外部發射表示該分析物濃度的信號。
17.根據權利要求16所述的傳感器，其中所述傳送器包括感應器，其產生位于所述傳感器主體外部的信號拾取設備可以探測到的電磁輻射場。
18.根據權利要求9所述的傳感器，其中所述傳感器具有長橢圓形、圓形，由此使得所述傳感器可以設置在活人的體內。
19.根據權利要求18所述的傳感器，其中，所述傳感器具有約500微米至約0.5英寸的總長，以及約300微米至約0. 3英寸的直徑。
20.根據權利要求9所述的傳感器，其中，所述指示劑分子的吸收程度作為葡萄糖的濃度的函數而改變。
21.根據權利要求9所述的傳感器，還包括設置在所述指示劑分子上的組織/傳感器界面層，所述分析物可以透過所述組織/傳感器界面層。
22.根據權利要求21所述的傳感器，其中所述組織/傳感器界面層延遲傷疤組織或是纖維變性封包的形成。
23.根據權利要求21所述的傳感器，其中所述的組織/傳感器界面層包括一個次層，所述的次層促進其中的組織向內生長。
24.根據權利要求23所述的傳感器，其中，所述組織向內生長包含血液系統形成。
25.根據權利要求21所述的傳感器，其中，所述組織/傳感器界面層包括一個分子篩次層，所述分子篩次層實現分子量阻斷功能。
26.根據權利要求21所述的傳感器，其中，所述組織/傳感器界面層可選擇性地滲透， 以使所述分析物接觸所述的指示劑分子，同時防止細胞或大分子接觸所述指示劑分子。
27.根據權利要求21所述的傳感器，其中，所述組織/傳感器界面層為生物相容性的。
28.根據權利要求9所述的傳感器，還包括反射增強層，所述反射增強層設置在所述傳感器主體的一部分外表面上，以增強所述源發射的輻射在所述傳感器主體內的反射。
29.根據權利要求9所述的傳感器，其中，所述輻射源包括發光二極管。
30.根據權利要求9所述的傳感器，其中，所述輻射源包括輻射發光光源。
31.根據權利要求9所述的傳感器，其中，所述指示劑分子通過短暫激發，與所述輻射源發射的輻射交互作用。
32.根據權利要求9所述的傳感器，其中，所述指示劑分子通過表面等離子體激元共振型激發與所述輻射源發射的輻射交互作用。
33.一種基于光學的傳感器，用于在介質中測定分析物的存在或濃度，所述傳感器包含；傳感器主體，其具有外表面；基質層，設置在所述傳感器主體的外表面上，所述分析物可以透過所述基質層，所述基質層包括吸收輻射的指示劑分子，所述吸收的程度是指示劑分子暴露其中的分析物的濃度的函數，所述基質層允許所述指示劑分子吸收的輻射進入其中；輻射源，其發射由所述指示劑分子吸收的輻射，所述輻射源被設置為使得由此發出的輻射進入所述基質層，并被所述指示劑分子吸收；以及感光元件，其探測所述輻射源發出的輻射，并設置為探測所述輻射源發出的并且沒有被所述指示劑分子吸收的輻射，所述感光元件配置為提供響應信號，所述信號表示這樣探測到的未吸收輻射的量以及因此表示所述分析物的存在或是濃度。
34.根據權利要求33所述的傳感器，其中所述傳感器具有長橢圓形、圓形，其具有約 500微米至約0. 5英寸的總長，以及約300微米至約0. 3英寸的直徑，由此使得所述傳感器可以設置在活人的體內而不會導致過量的或是難以忍受程度的不適。
35.一種基于光學的傳感器，用于在介質中測定分析物的存在或濃度，所述傳感器包含；傳感器主體，其具有外表面；吸收輻射的指示劑分子，設置在所述傳感器主體的外表面，所述吸收的程度是所述指示劑分子暴露于其中的分析物的濃度的函數；輻射源，其發射所述指示劑分子吸收的輻射，所述輻射源設置為使得由此發射的輻射被所述指示劑分子吸收；以及感光元件，其探測所述輻射源發射的輻射，所述感光元件配置為探測所述輻射源發射的而未被所述指示劑分子吸收的輻射，所述感光元件配置為提供響應信號，所述信號表示這樣探測到的未吸收輻射的量以及因此表示所述分析物的存在或是濃度；所述傳感器還包括嵌入在所述傳感器主體中的電源，所述電源為所述輻射源供電，以使得所述輻射源發射輻射。
36.根據權利要求35所述的傳感器，還包括嵌在所述傳感器主體內的傳送器，所述傳送器發射表示所述感光元件探測到的未吸收輻射的程度的信號。
37.根據權利要求36所述的傳感器，其中所述嵌入的電源給所述輻射源和所述傳送器提供能量。
38.根據權利要求35所述的傳感器，其中所述電源包括感應器，且通過將所述傳感器暴露于在所述傳感器主體外部產生的電磁輻射場，從而使得所述輻射源發射輻射。
39.一種基于光學的傳感器，用于在介質中測定分析物的存在或濃度，所述傳感器包含；傳感器主體，其具有外表面；吸收輻射的指示劑分子，設置在所述傳感器主體的外表面，所述吸收的程度是指示劑分子暴露其中的分析物的濃度的函數；輻射源，其發射所述指示劑分子吸收的輻射，所述輻射源設置為使得由此發射的輻射被所述指示劑分子吸收；以及感光元件，其探測所述輻射源發射的輻射，所述感光元件配置為探測所述輻射源發射的而未被所述指示劑分子吸收的輻射；所述傳感器還包括嵌在所述傳感器主體內的傳送器，所述傳送器發射表示所述感光元件探測到的輻射程度以及因此表示所述分析物的存在或是濃度的信號。
40.根據權利要求39所述的傳感器，其中所述傳送器包括感應器，其產生設置在所述傳感器主體外部的信號拾取設備可以探測到的電磁輻射場。
41.一種基于光學的傳感器，用于在介質中測定多個分析物的存在或濃度，所述傳感器包含；透光傳感器主體，其用作波導，所述傳感器主體具有外表面；設置在所述傳感器主體外表面的第一與第二指示劑分子，所述第一指示劑分子具有響應于所述第一指示劑分子所暴露于其中的第一分析物的濃度變化的光學特性，并且所述第二指示劑分子具有響應于所述第二指示劑分子所暴露于其中的第二分析物的濃度變化的光學特性；發射與所述第一指示劑分子依照其響應于分析物的光學特性而交互作用的輻射的輻射源，以及發射與所述第二指示劑分子依照其響應于分析物的光學特性而交互作用的輻射的輻射源；所述一個或多個輻射源嵌入在所述傳感器主體內，使得由此發射的輻射在所述傳感器主體內傳播；以及嵌入在所述傳感器主體內的第一和第二感光元件，所述第一感光元件提供響應信號， 表示所述第一指示劑分子及與其交互作用的輻射的交互作用程度、并因此表示所述第一分析物的存在或濃度，并且所述第二感光元件提供響應信號，表示所述第二指示劑分子及與其交互作用的輻射的交互作用程度、并因此表示所述第二分析物的存在或濃度。
42.根據權利要求41所述的傳感器，其中響應于所述第一分析物濃度改變的第一指示劑分子的光學特征與響應于所述第二分析物濃度改變的第二指示劑分子的光學特征相同。
43.一種基于光學的傳感器，用于在介質中測定分析物的存在或濃度，所述傳感器包含；透光傳感器主體，其用作波導，所述傳感器主體具有外表面；設置在所述傳感器主體外表面的第一與第二指示劑分子，所述第一指示劑分子具有響應于所述分析物的濃度變化的第一光學特性，并且所述第二指示劑分子具有響應于所述分析物的濃度變化的第二光學特性，所述第一和第二光學特性彼此不同；發射與所述第一指示劑分子依照其第一響應于分析物的光學特性而交互作用的輻射的輻射源，以及發射與所述第二指示劑分子依照其第二響應于分析物的光學特性而交互作用的輻射的輻射源；所述一個或多個輻射源嵌入在所述傳感器主體內，使得由此發射的輻射在所述傳感器主體內傳播；以及嵌入在所述傳感器主體內的第一和第二感光元件，所述第一感光元件提供響應信號， 表示所述第一指示劑分子及與其交互作用的輻射的交互作用程度，并因此表示所述分析物的存在或濃度，且所述第二感光元件提供響應信號，表示所述第二指示劑分子及與其交互作用的輻射的交互作用程度，并因此表示所述分析物的存在或濃度；由此可以通過使用多個轉換方式的單個傳感器來測定所述分析物的存在或濃度。
44.一種基于光學的傳感器，用于在介質中測定分析物的存在或濃度，所述介質具有第一折射率，它作為在所述介質中所述分析物濃度的函數而改變，所述傳感器包括透光傳感器主體，其作為波導，所述的傳感器主體具有第二折射率和外表面； 發射輻射的輻射源，所述輻射源嵌于所述傳感器主體內，使得所述源發射的輻射在所述傳感器主體內傳播；以及響應于所述輻射源發射的輻射的感光元件，所述感光元件嵌于所述傳感器主體內； 其中，所述源發射的一定量的輻射穿過所述傳感器主體，穿過傳感器主體的輻射量作為所述第一與第二折射率之比例的函數、并因此作為在所述介質中所述分析物的濃度的函數而改變，至少部分穿過所述傳感器主體的輻射在穿過所述傳感器主體之前，在所述傳感器主體中被內反射；以及其中，未穿過所述傳感器主體的輻射被所述感光元件檢測到，被所述感光元件檢測到的至少部分未離開的輻射在照射到所述感光元件之前，在所述傳感器主體中被內反射。
45.根據權利要求44所述的傳感器，還包括電源，其為所述輻射源提供能量，以使得所述輻射源發射輻射，所述電源嵌在所述傳感器主體中。
46.根據權利要求45所述的傳感器，其中所述電源包括感應器，且通過將傳感器暴露于在所述傳感器主體外部產生的電磁輻射場，從而使得所述輻射源發射輻射。
47.根據權利要求44所述的傳感器，還包括嵌在所述傳感器主體內的傳送器，所述傳送器從所述傳感器主體內向所述傳感器主體外部發射表示所述分析物濃度的信號。
48.根據權利要求47所述的傳感器，其中所述傳送器包括感應器，其產生所述傳感器主體之外設置的信號拾取器件可以探測到的電磁輻射場。
49.根據權利要求45所述的傳感器，還包括嵌在所述傳感器主體內的傳送器，所述傳送器從所述傳感器主體內向所述傳感器外部發射表示分析物濃度的信號。
50.根據權利要求49所述的傳感器，其中所述嵌入的電源給所述輻射源和所述傳送器提供能量。
51.根據權利要求44所述的傳感器，其中所述傳感器具有長橢圓形、圓形，由此使得所述傳感器可以設置在活人的體內。
52.根據權利要求51所述的傳感器，其中，所述傳感器具有約500微米至約0.5英寸的總長，以及約300微米至約0. 3英寸的直徑。
53.根據權利要求44所述的傳感器，還包括設置在所述傳感器主體外表面上的組織/ 傳感器界面層，所述分析物可以透過所述組織/傳感器界面層。
54.根據權利要求53所述的傳感器，其中所述組織/傳感器界面層延遲傷疤組織或是纖維變性封包的形成。
55.根據權利要求53所述的傳感器，其中所述組織/傳感器界面層包括一個次層，所述次層促進其中的組織向內生長。
56.根據權利要求55所述的傳感器，其中所述組織向內生長包含血液系統形成。
57.根據權利要求53所述的傳感器，其中所述組織/傳感器界面層包括一個分子篩次層，所述的分子篩次層實現分子量阻斷功能。
58.根據權利要求53所述的傳感器，其中，所述組織/傳感器界面層可選擇性地滲透， 以使含有所述分析物的介質接觸所述外表面，同時防止細胞或大分子接觸所述外表面。
59.根據權利要求53所述的傳感器，其中，所述組織/傳感器界面層為生物相容性的。
60.根據權利要求44所述的傳感器，還包括一個反射增強層，所述反射增強層設置在所述傳感器主體的一部分外表面上，以增強所述源發射的輻射在所述傳感器主體內的反射。
61.根據權利要求44所述的傳感器，其中，所述輻射源包括發光二極管。
62.根據權利要求44所述的傳感器，其中，所述輻射源包括輻射發光光源。
63.一種測定介質中分析物的存在或濃度的方法，所述方法包括下面的步驟；在所述介質中設置傳感器，所述傳感器包括透光傳感器主體，其用作波導，所述傳感器主體還具有都嵌入其中的輻射源和感光元件，以及設置在其外表面上的指示劑分子，所述指示劑分子響應于所述源發射的輻射而發出熒光，且所述熒光的程度隨著所述分析物的濃度或存在而變化；使得所述源發射輻射并內部地照射所述傳感器主體，所述源發射的輻射使得所述指示劑分子發出熒光，并且所述指示劑分子發出的熒光進入所述傳感器主體中；以所述感光元件探測所述指示劑分子發射的并進入到的所述傳感器主體內的熒光；以及提供響應信號，表示所述感光元件探測到的熒光的程度，以及因此表示所述介質中分析物的存在或是濃度。
64.根據權利要求63所述的方法，還包括發射表示所述介質內分析物濃度或存在的信號。
65.根據權利要求63所述的方法，還包括通過所述傳感器外部的裝置使得所述輻射源發射輻射。
66.一種測定介質中分析物的存在或濃度的方法，所述方法包括下面的步驟；在所述介質中設置傳感器，所述傳感器包括傳感器主體，所述傳感器主體具有都嵌入其中的發射輻射的源和感光元件，以及設置在其外表面上的指示劑分子，所述指示劑分子吸收至少一部分所述源發射的并傳播通過所述傳感器主體的輻射，以及至少部分所述源發射的、沒有被吸收并被反射回所述傳感器主體內的輻射，所述吸收的程度隨著分析物的濃度或存在而改變；使得所述源發射輻射并內部地照射所述傳感器主體，至少部分所述源發射的輻射傳播通過所述傳感器主體，并被所述指示劑分子吸收或是被反射回所述傳感器主體中；以所述感光元件探測所述源發射的、傳播通過所述傳感器主體并沒有被所述指示劑分子吸收、并傳播回所述傳感器主體中的輻射；以及提供響應信號，表示所述感光元件探測到的輻射的程度，以及因此表示所述介質中分析物的存在或濃度。
67.根據權利要求66所述的方法，還包括發射表示所述介質內分析物的濃度或存在的信號。
68.根據權利要求66所述的方法，還包括通過所述傳感器外部的裝置使得所述輻射源發射輻射。
69.一種測定介質中分析物的存在或濃度的方法，所述方法包括下面的步驟；在所述介質中所關注的位置插入傳感器，所述傳感器包括基于熒光的傳感器，其發射輻射，并具有響應于所述輻射而發射熒光的指示劑分子，所述指示劑分子的熒光程度隨著所述分析物的濃度或存在而改變，所述傳感器還包括透光傳感器主體，其用作波導，所述傳感器主體還具有源和感光元件，所述感光元件感測所述指示劑分子發射的熒光并且提供表示所述指示劑分子熒光程度的響應信號；使用完全位于所述介質之外的裝置使得所述傳感器發射輻射；以及使用完全位于所述介質之外的裝置，探測表示所述指示劑分子的熒光程度的所述信號，并由此測定所述分析物的存在或濃度。
70.一種測定介質中分析物的存在或濃度的方法，所述方法包括下面的步驟在所述介質中所關注的位置插入傳感器，所述傳感器包括基于吸收的傳感器，其發射輻射并具有吸收至少部分所述發射的輻射的指示劑分子，吸收程度隨著所述分析物的濃度或存在而改變，所述傳感器還包括感光元件，所述感光元件感測所述指示劑分子沒有吸收的輻射并且提供表示所感測輻射的程度的響應信號；使用完全位于所述介質之外的裝置使得所述傳感器發射輻射；以及使用完全位于所述介質之外的裝置探測表示所感測的輻射程度的信號，并由此確定所述分析物的存在或濃度。
71. 一種在具有第一折射率的介質中測定分析物的存在或濃度的方法，所述方法包括下面的步驟將傳感器設置在所述介質中，所述傳感器包括嵌入的照射源和嵌入的感光元件，并具有第二折射率；通過所述照明源內部地照射所述傳感器，所述內部照射的程度作為所述第一和第二折射率的函數而改變；通過所述感光元件測量所述內部照射的程度；以及從所述內部照明的程度確定所述分析物的存在或濃度。
全文摘要
一種基于光學的傳感器(10)，用指示劑與參考通道來檢測分析物的存在或量。傳感器具有傳感器主體(12)，其具有輻射源(18)嵌于其中。此輻射源發射的輻射與指示劑薄膜(3)交互作用，指示劑分子(16)接近主體的表面。這些指示劑分子的至少一種光學特性隨分析物濃度而改變。例如，熒光指示劑分子的熒光含量或吸光指示劑分子吸收的光的量隨分析物濃度的函數而改變。此外，由輻射源發射的輻射也與接近主體表面的參考薄膜指示劑分子交互作用。這些指示劑分子發射或反射的輻射(例如，光)進入傳感器主體且內反射。傳感器主體內的感光元件產生指示劑通道及參考通道信號而提供分析物濃度的正確指示。較佳的實施例為完全自我容納及調整和成形，以活體地用于人類。此實施例較佳為包括電源，例如，感應器，其使用外部裝置將輻射源充電；及傳送器，例如，感應器，以將表示分析物含量的信號傳送至外部拾取裝置。
文檔編號G01N21/27GK102226766SQ20111008237
公開日2011年10月26日 申請日期1999年8月26日 優先權日1998年8月26日
發明者保羅·塞繆爾·策韋克, 杰弗里·C·萊紹, 格雷戈里·A·戴爾, 羅伯特·W·林恩, 阿瑟·E·科爾文 申請人:醫藥及科學傳感器公司