用于校正光学信号的方法和装置的制造方法_4

文档序号:9400071阅读:来源:国知局
率归一化信号的强度,优选外环 检测器。对于激发器功率归一化信号,植入物报道子的激发波长范围内的激发光被发送到 组织15中。从组织15发射的激发波长范围内的光学信号通过检测器6而被检测。植入物 报道子的校正的信号值可以针对相应光源的激发器功率而被归一化,例如,通过将对报道 子所测量的光学信号除以激发波长范围内的激发光的所测量的强度。
[0058] 光学通道7-9(表1)提供漫反射测量结果以校正来自植入物的发光染料报道子信 号。如图7-8所示,外部检测器6测量由组织15所造成的光学信号的衰减,该光学信号处 于植入物12的发光报道子染料的发射波长范围内。光通道7-9包括外部激发器光源71A、 71B和71C中的三个,它们被布置在外环70中,在这个例子中,它们中的每一个与检测器6 配对,并且优选地被放置成提供各光源/检测器组合之间的一系列距离,从而对植入物12 的各发光报道子染料计算漫反射校正值。在替代性实施例中,可以使用多个检测器而不是 利用检测器6来测量所有三个光学信号。
[0059] 光通道1〇_12(表1)提供自身焚光和环境光的测量,以校正来自植入物的发光染 料报道子信号。如图9-10所示,光通道10-12包括布置在外环70中的外部激发器光源和外 环检测器的三个配对73A、73B和73C。外部激发器光源和外部检测器的三个配对73A、73B 和73C提供了植入物12的三个报道子发光染料的相同激发和发射光谱,并且位于外环70 上远离植入物12。具体地,用于一个或多个自身荧光测量的每一个外部激发器光源/检测 器配对相对于彼此而被放置,使得激发光和响应于该激发光发射的光形成光路78,光路78 从植入物12被横向间隔开足够的距离,以避免来自植入物荧光团的显著贡献。
[0060] 优选横向间隔S4大于或等于0. 25cm,更优选大于0. 5cm,并且最优选大于1cm。还 优选光路78的深度延伸约1-5_到皮肤14的表面之下的组织15中。当使用多个配对时, 各光路可以具有基本上相同的深度或不同的深度,并且所测量的自身荧光光学信号的强度 可以被平均以获得校正因子。优选来自一个或多个植入物报道子(例如,荧光团)的、对自 身荧光测量的贡献小于所测量的强度的30%,更优选小于20%,最优选小于10%。
[0061] 图11示出传感器贴片62的俯视图,该传感器贴片62具有用于激发光的中心通路 66。贴片62的优选尺寸可以是,例如,约16mm的直径和约1.6mm的厚度T。图12示出了贴 片62的示意性分解图,该贴片62包括堆叠的多个层。在一些实施例中,层可以包括具有约 200um优选厚度的塑料盖80、具有约100um优选厚度的光控制膜82、具有约200um优选厚 度的滤光片84、具有约100um优选厚度的另一个光控制膜86、具有约200um优选厚度的硅 层88、具有约400um优选厚度的印刷电路板(PCB) 90、具有约300um优选厚度的电池92和 具有约200um厚度的壳体94。PCB 90可以包括微处理器,该微处理器被编程为存储所测量 的值和/或如前面所述计算校正的信号值。光控制膜是透镜阵列,该透镜阵列在其背侧上 具有孔阵列。
[0062] 本领域技术人员应当清楚,所描述发明的实施例可以包括有线或无线手持式阅读 器、无线皮肤贴片阅读器、台上仪器、成像系统、手持式装置(例如,手机或移动通信装置)、 智能电话附件和应用程序,或者利用所公开的光学器件和算法的任何其他配置。
[0063] 组织的光学异质性在某些情况下可能是显著的。因此,利用单个光源和单个检测 器以确保每一种颜色通过相同光路(该光路穿过组织)可以是有利的。在一个实施例中,光 源可以被安放一组可移动滤光片,该滤光片处于光源和皮肤的表面之间。同样,可以利用单 个光检测器代替分开的、离散的检测器元件。通过使用可移动或可更换的滤光片以允许测 量多个波长,检测器可以被用来检测不同颜色。更换或移动滤光片可以由控制转盘、滤光带 或其他手段的机械致动器来实现。替代性地,光学滤光片可以涂有一种材料,当经受电流、 电势、温度或其他可控的影响时,该材料将改变光学滤光特性,使得单个光检测器可用来检 测多种颜色。
[0064] 本领域技术人员应当清楚,上述实施例可以以多种方式改变而不脱离本发明的范 围。例如,一个或多个光源、一个或多个检测器、滤光片和/或连接光学部件的光纤的多种 不同的排列或布置可以用于实现本发明的装置和方法。例如,在一些实施例中,光源和检测 器被连同光纤或电缆布置,以发送激发光到皮肤中并测量从皮肤发射的光学信号,而不必 须在直接在个体的皮肤上放置光源和检测器。在替代性实施例中,装置的尺寸和/或波长 范围的目前的优选值可能不同。因此,本发明的范围应当由随后的权利要求及其合法等同 物来确定。
【主权项】
1. 一种用于校正从埋置在哺乳动物身体的组织中的植入物发射的至少一种分析物相 关光学信号的方法,所述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,所述方法包括: a) 发送激发波长范围内的第一激发光穿过所述组织到所述植入物; b) 响应于所述第一激发光,测量从所述组织发射的发射波长范围内的第一光学信号; c) 发送第二激发光到所述组织中,其中所述第二激发光基本上在所述分析物相关光学 信号的发射波长范围内; d) 响应于所述第二激发光,测量从所述组织发射的发射波长范围内的第二光学信号; 和 e) 根据所测量的信号计算至少一个校正的信号值。2. 根据权利要求1所述的方法,其中所述第二光学信号行进延伸到组织中的深度基本 上等于所述植入物被埋置处的深度的光路。3. 根据权利要求2所述的方法,其中所述深度为皮肤的表面之下1至5mm的范围内。4. 根据权利要求1所述的方法,其中所述第二光学信号行进延伸到组织中的深度大于 所述植入物被埋置处的深度的光路。5. 根据权利要求1所述的方法,还包括以下步骤: 发送第三激发光到组织中,其中第三激发光在所述激发波长范围内;以及 响应于所述第三激发光,测量从所述组织发射的发射波长范围内的第三光学信号,其 中所述第三光学信号行进从所述植入物横向间隔开足够距离以避免来自植入物报道子的 显著贡献的光路,以及其中还根据所测量的第三光学信号来计算所述校正的信号值。6. 根据权利要求1所述的方法,其中所述植入物被埋置在皮下组织中,并且其中所述 第二光学信号行进延伸到组织中的深度大于或等于皮肤的表面之下2_的光路。7. 根据权利要求1所述的方法,还包括发送第三激发光到所述组织中和测量从所述组 织发射的第三光学信号的步骤,其中所述植入物被埋置在组织中第一深度处,所述第二光 学信号行进延伸到组织中第二深度的光路,所述第三光学信号行进延伸到组织中第三深度 的另一条光路,所述第三深度不同于所述第一深度和第二深度,以及还根据所述第三光学 信号来计算所述校正的信号值。8. 根据权利要求1所述的方法,其中所述植入物被埋置在组织中第一深度处,第二光 学信号行进延伸到组织中第二深度的光路,并且通过发送第二激发波长范围内的激发光穿 过所述组织到所述植入物,测量从所述组织发射的至少一个分析物不相关光学信号,并且 根据所述分析物不相关光学信号来确定所述第二深度而确定所述第二深度。9. 根据权利要求1所述的方法,其中计算至少一个校正的信号值的步骤包括以下步 骤:测量从所述植入物发射的至少一个分析物不相关光学信号,根据所述分析物不相关信 号的测量结果,分配量或权重到所述第二光学信号的测量结果。10. 根据权利要求1所述的方法,还包括以下步骤: 发送第二激发波长范围内的第三激发光穿过所述组织到所述植入物; 响应于所述第三激发光,测量从所述组织发射的第二发射波长范围内的第三光学信 号; 发送第四激发光到所述组织中,其中所述第四激发光在所述第二发射波长范围内;以 及 响应于所述第四激发光,测量从所述组织发射的第四光学信号,其中还根据所测量的 第三光学信号和第四光学信号来计算所述校正的信号值。11. 根据权利要求1所述的方法,还包括发送第三激发光到所述组织中和测量从所述 组织发射的第三光学信号的步骤,其中所述第三激发光在所述激发波长范围内,以及其中 还根据所述第三光学信号计算所述校正的信号值。12. -种用于监测埋置在哺乳动物身体的组织中的植入物的光学检测装置,所述植入 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,所述装置包括: a) 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所述组织到所述植入 物; b) 第二光源,被布置成发送第二激发光到所述组织中,其中所述第二激发光基本上在 所述发射波长范围内;以及 c) 至少一个检测器,被布置成响应于所述第一激发光,测量从所述组织发射的所述发 射波长范围内的第一光学信号,并且被布置成响应于所述第二激发光,测量从所述组织发 射的所述发射波长范围内的第二光学信号。13. 根据权利要求12所述的装置,还包括至少一个处理器,所述处理器被布置成接收 表示所测量的光学信号的数据,其中所述处理器被编程以根据所测量的光学信号计算分析 物的至少一个量或浓度。14. 根据权利要求12所述的装置,其中所述第二光源和至少一个检测器被布置成使得 所述第二光学信号行进延伸到组织中的深度基本上等于所述植入物被埋置处的深度的光 路。15. 根据权利要求12所述的装置,其中所述第二光源和至少一个检测器被布置成使得 所述第二光学信号行进延伸到组织中的深度大于所述植入
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