用于校正光学信号的方法和装置的制造方法
【专利说明】用于校正光学信号的方法和装置
[0001] 相关申请交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年3月14日提交的、题为"MethodandDevicefor CorrectingOpticalSignals"的美国临时专利申请61/785, 087的权益，该申请在此通过 引用整体并入。
【背景技术】
[0003] 本发明涉及用于监测植入物的方法和装置，并具体地涉及用于校正从植入物发射 的发光信号的方法和装置。
[0004] 在某些个体中，对分析物（例如葡萄糖、乳酸盐或氧）水平的监测对于他们的健康 是很重要的。高水平或低水平的葡萄糖，或其他分析物，可能有不利影响或预示特定的健康 状态。葡萄糖的监测对于患有糖尿病的个体特别重要，他们中的一个子集必须确定何时需 要胰岛素以降低他们体内的葡萄糖水平或者何时需要额外的葡萄糖以提高他们体内的葡 萄糖水平。
[0005] 被许多患有糖尿病的个体用来亲自监测他们的血糖水平的常规技术包括定期抽 取血液，将该血液施加到测试条，并使用量热、电化学或光度检测法来确定血糖水平。这种 技术不允许连续或自动监测体内的葡萄糖水平，而通常必须在周期性基础上手动执行。不 幸的是，葡萄糖水平的检查的一致性在个体之间变化很大。许多糖尿病患者发现定期测试 不方便，并且他们有时会忘记测试他们的葡萄糖水平或者没有时间进行适当的测试。此外， 一些个体希望避免与测试相关联的疼痛。未受监控的葡萄糖可能导致高血糖或低血糖发 作。监测个体分析物水平的植入式传感器将允许个体更容易地监测他们的葡萄糖或其他分 析物水平。
[0006] 各种装置已经被开发用于监测血流中或各种组织的间质液中的分析物（例如，葡 萄糖）。许多这些装置使用被插入到患者血管中或皮下的传感器。因为高散射存在下的低 荧光水平，这些植入式传感器通常难以光学地读取或监测，前述高散射归因于皮肤状况的 动态变化（例如，血液水平和水合作用）。皮肤是高度散射的，并且该散射可以主导光传播。 散射是由组织中折射率变化所引起的，并且，皮肤中的主要散射组分归于脂质、胶原蛋白和 其他生物组分。主要的吸收是由血液、黑色素、水和其他组分所引起的。
[0007] -个装置（公开于Yu的已公布美国专利申请20090221891中），包括葡萄糖分析 部件。当传感器被植入体内时，通过外部光学器件经皮读出光学信号。荧光计，分别对供体 发色团和受体发色团测量激发光强度、环境光强度以及发光和环境光的复合强度。通过握 持荧光计接近皮肤并对准传感器来进行测量。提供的最终输出是来自这两个发色团的发光 强度之间的归一化比值，该比值可以使用校准数据被转换为分析物浓度。校准曲线通过测 量响应对葡萄糖浓度而被经验性地建立。尽管该装置提供了一些光学信号校正，但获得准 确读数可能仍然是困难的，这归因于导致从植入物发射的光的光学散射和吸收的动态的皮 肤变化。
[0008] Merritt的美国专利申请20110028806公开了另一种用于测量血糖水平的方法和 系统。一组光电二极管检测从一个或多个发射器（例如多个LED)发射到患者皮肤中的光 能量的发光和反射。结合到葡萄糖的小分子代谢物报道子（reporter) (SMMRs)被引入角质 层和表皮的组织以提供更易于检测的发光。使用在接近激发波长处进行的反射强度测量来 校准测试结果。此外，该方法包括测量第二发光和反射强度，以归一化来自第一组测量的数 据。第一发光和反射强度测量在使用SMMR处理的部位处进行。第二发光和反射强度测量 在未处理的背景部位处进行。然后使用背景测量通过波长归一化来校正背景组织发光和吸 收。尽管该方法对于背景发光和反射提供了一些光信号校正，但是从表皮中的葡萄糖结合 分子获得准确和/或一致的葡萄糖读数可能仍然是困难的。
[0009] 仍然需要这样一种小型的、紧凑的装置，该装置可以准确和一致地监测植入式传 感器，并提供信号给分析者，而基本上不限制患者的运动和活动。当分析物水平处于或接近 阈值水平时，分析物的连续和/或自动监测可以对患者提供警告。例如，如果葡萄糖是分析 物，那么该监测装置可以被配置成警告患者当前正在发生或即将发生高血糖或低血糖。那 么患者就可以采取适当的行动。
【发明内容】
[0010] 根据一个方面，提供一种方法，用于校正从植入物发射的至少一个分析物相关光 学信号。该植入物通常被埋置在哺乳动物身体的组织中。该植入物能够响应于激发波长范 围内的激发光，发射处于发射波长范围内的分析物相关光学信号。该方法包括发送激发波 长范围内的第一激发光穿过组织到植入物，并且响应于该第一激发光测量从组织发射的发 射波长范围内的第一光学信号。该方法还包括发送处于发射波长范围内的第二激发光到组 织中，并且响应于该第二激发光测量从组织发射的发射波长范围内的第二光学信号。根据 所测量的信号计算至少一个校正的信号值。
[0011] 根据另一个方面，提供一种光学检测装置，用于监测埋置在哺乳动物身体的组织 中的植入物。该植入物能够响应于激发波长范围内的激发光，发射处于发射波长范围内的 至少一个分析物相关光学信号。该装置包括第一光源，该第一光源被布置成发送激发波长 范围内的第一激发光穿过组织到植入物。第二光源，被布置成发送处于发射波长范围内的 第二激发光到组织中。至少一个检测器，被布置成响应于第一激发光测量从组织发射的发 射波长范围内的第一光学信号，以及被布置成响应于第二激发光测量从组织发射的发射波 长范围内的第二光学信号。
[0012] 根据另一个方面，提供一种方法，用于校正至少一个从埋置在哺乳动物身体的组 织中的植入物发射的分析物相关光学信号。该植入物能够响应于激发波长范围内的激发 光，发射处于发射波长范围内的分析物相关光学信号。该方法包括发送激发波长范围内的 第一激发光穿过组织到植入物，并且响应于该第一激发光测量从组织发射的发射波长范围 内的第一光学信号。该方法还包括发送激发波长范围内的第二激发光到组织中，并且响应 于该第二激发光测量从组织发射的发射波长范围内的第二光学信号。第二激发光和响应于 第二激发光发射的光形成光路，该光路从植入物被横向间隔开足够的距离，以避免来自植 入物报道子（例如，发光、发光、生物发光或磷光报道子）的显著贡献。根据所测量的光学 信号计算至少一个校正的信号值。
[0013] 根据另一个方面，提供一种光学检测装置，用于监测埋置在哺乳动物身体的组织 中的植入物。该植入物能够响应于激发波长范围内的激发光，发射处于发射波长范围内的 至少一个分析物相关光学信号。该装置包括第一光源，该第一光源被布置成发送激发波长 范围内的第一激发光穿过组织到植入物。第一检测器，被布置成响应于第一激发光测量从 组织发射的发射波长范围内的第一光学信号。第二光源，被布置成发送激发波长范围内的 第二激发光到组织中。第二检测器，被布置成响应于第二激发光测量从组织发射的发射波 长范围内的第二光。第二光源和第二检测器被相对于彼此放置，使得第二激发光和响应于 该第二激发光发射的光形成光路，该光路从植入物被横向间隔开足够的距离，以避免来自 植入物报道子的显著贡献。
【附图说明】
[0014] 本发明的前述方面和优点通过阅读下面的详细描述并通过参考以下附图将变得 更好理解，其中：
[0015] 图1示出根据本发明一个实施例的用于监测植入物的光学检测装置的示意性侧 视图。
[0016] 图2示出根据本发明另一个实施例的用于监测植入物的光学检测装置的示意性 侧视图。
[0017] 图3示出根据本发明另一个实施例的光学检测装置的一些方面的示意性侧视图。
[0018]图4示出根据本发明另一个实施例的光学检测装置的示意性俯视图。
[0019] 图5示出图4的装置的示意性剖面图。
[0020] 图6示出根据本发明一些实施例的光学检测装置的示意性侧视图。
[0021] 图7示出根据本发明一些实施例的光学检测装置的示意性俯视图。
[0022] 图8示出图7的装置的示意性剖面图。
[0023] 图9示出根据本发明一些实施例的光学检测装置的示意性俯视图。
[0024] 图10示出图9的装置的示意性剖面图。
[0025] 图11示出根据本发明一些实施例的光学检测装置的示意性俯视图。
[0026] 图12示出图11的装置的示意性分解图。
【具体实施方式】
[0027] 在下面的描述中，应当理解，结构之间所有描述的连接可以是直接操作性连接或 者是通过中间结构的间接操作性连接。一组要素包括一个或多个要素。对要素的任何描述 应理解为是指至少一个要素。多个要素包括至少两个要素。除非另有要求，任何描述的方 法步骤不需要一定以特定的所示出顺序执行。源自第二要素的第一要素（例如数据）包 括等于该第二要素的第一要素，以及通过处理第二要素和任选的其他数据所生成的第一要 素。根据参数做出确定或决策包括根据该参数和可选的根据其他数据做出确定或决策。除 非另有规定，一些数量/数据的指标可以是该数量/数据本身，或者不同于该数量/数据本 身的指标。本发明的一些实施例中描述的计算机程序可以是独立的软件实体或其他计算机 程序的子实体（例如，子例程，代码对象）。计算机可读介质包括非暂时性介质如磁的、光学 的和半导体的存储介质（例如硬盘驱动器，光