透镜及光 圈阵列。
[0027] 图9是根据实施例的光学探测装置的示意性平面图。
[0028] 图10是根据实施例的光学探测装置的示意性平面图。
[0029] 图11是根据实施例的光学探测装置的示意性平面图。
【具体实施方式】
[0030] 根据文中描述的一些实施例，提供了一种用于监测哺乳动物身体的组织内嵌入的 植入物的光学探测装置。所述植入物可以包括能够响应于至少一个激励波长范围内的激励 光发射至少一个处于至少一个发射波长范围内的分析物相关光信号的带有荧光基团标签 的目标。所述光学探测装置可以用于采用波长内容落在吸收带内的光照射植入物和/或收 集波长内容处于发射带内的光。
[0031] 所述光学探测装置可以包括具有光源和/或光学装置的激励光学装置，所述光源 和/或光学装置用于生成处于吸收带内的照射。所述光学探测装置还可以包括用于收集来 自植入物的荧光发射的发射光学装置。由于在一些情况下，可能难以获得、设计和/或实施 具有刚好匹配每个荧光基团吸收带的光谱内容（即波长范围）的光源，因而可以将一个或 多个光学滤光器或者滤光器（通常是带通滤光器）与所述光源一起使用，从而将照射波长 的范围限制为吸收带的范围和/或减少发射带的照射波长。类似地，发射光学装置可以包 括另外的一个或多个滤光器，该另外的一个或多个滤光器可操作地只允许波长处于发射带 内的光抵达探测器和/或衰减其他波长的光（例如，处于吸收带内的光）。类似地，所述光 学探测装置可以包括用于基本上只允许波长处于吸收带内的光子抵达目标，并且基本上只 允许波长处于发射带内的光子抵达探测器的光学系统设计。如果没有适当的光学装置，那 么来自光源的光子可以抵达探测器，并引起测量误差。
[0032] 在能够探测到的发射荧光的量比由中间表面（例如，处于光学探测装置和植入物 之间的皮肤或组织）散射的激励光（例如，未被吸收的）的量低得多的情况下，可能使光学 探测装置的光学系统的适当设计复杂化。一个挑战在于，抵达植入物的激励光的量可能因 被各种身体部分（例如，皮肤、组织等）导致的吸收和散射而很低。所述的低发射荧光量还 会在离开身体朝探测器传输的时候进一步因吸收和散射降低。可以在（10 6)的量级上提供 对不需要的光子的剔除的现有滤光器技术可能不足以在这些情况下胜任。另一种挑战在于 激励和探测波长之间的差异（例如，斯托克斯频移）可能相当小。另一项挑战在于分色滤 光器（dichroic filter)引起滤光器波长的频移（例如，"蓝移"），该频移随着通过滤光器 传输的光线的角度而变化。由于存在这些挑战，标准的荧光方法将允许高背景水平，从而导 致低信号背景比（SBR)和低信噪比（SNR)。
[0033] 文中描述的一些实施例涉及能够准确地并且一致地监测植入传感器的紧凑装置。 用户基本上可以连续地佩戴这样的装置，并且/或者这样的装置基本上可以不限制用户的 运动或活动。装置和传感器可以一起实现对分析物的连续和/或自动监测，并且能够在分 析物的水平处于或接近阈值水平时对人发出警告。例如，如果葡萄糖是分析物，那么可以将 所述监测装置配置为对人发出当前或即将发生高血糖或低血糖的警告。因而人可以采取适 当措施。
[0034] 在文中包含的描述当中，应当理解，所有的所记载的结构之间的连接都可以是直 接操作连接或者通过中间结构的间接操作连接。元件组包括一个或多个元件。对于元件的 任何记载都应被理解为是指至少一个元件。多个元件包括至少两个元件。除非另行指出， 否则所描述的任何方法步骤都未必按照具体的或者所示的顺序执行。从第二元件导出的第 一元件（例如，数据）包括等于第二元件的第一元件，以及通过处理第二元件以及任选的其 他数据生成的第一元件。根据参数做出确定或判定包括根据所述参数以及任选地根据其他 数据做出确定或判定。除非另行指出，否则对某一量/数据的指示可以是所述量/数据本 身或者可以是不同于所述量/数据本身的指示。文中描述的一些实施例涉及波长，例如，激 励波长或发射波长。除非另行明确指出，否则应当将波长理解为描述包括所述波长在内的 波段。在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者其他计算机 程序的子实体（例如，子程序、代码对象）。计算机可读介质包括诸如磁、光、半导体存储介 质（例如硬盘驱动器、光盘、闪速存储器、DRAM)的非暂态介质以及诸如电缆和光纤链路的 通信链路。根据一些实施例，本发明尤其提供了一种计算机系统，该计算机系统包括被编程 为执行文中描述的方法硬件（例如一个或多个处理器和相关存储器）以及执行文中描述的 方法的计算机可读介质编码指令。
[0035] 下述说明通过举例方式而未必通过限定方式对本发明的实施例给出了例示。
[0036] 图1是根据实施例的用于监测植入传感器或植入物12的光学探测装置10的示意 性侧视图。植入物12被嵌入到哺乳动物身体的组织15 (在各种实施例中该组织15可以是 一块附着至或者不附着至身体其余部分的组织）内。植入物12可以被嵌入到皮肤14的表 面下。植入物12可以被嵌入和/或置于皮下组织内（例如，皮肤14表面下1到4_的范 围内）。植入物12能够响应于激励波长范围内的激励光发射至少一个处于发射波长范围内 的分析物相关光信号。例如，所述分析物可以是葡萄糖或者组织15内的其他分析物。适当 的光信号包括但不限于发光、生物发光、磷光、自发发光以及漫反射信号。在一些实施例中， 植入物12包括一种或多种发光染料（例如，荧光染料），其光发射强度根据个体体内（例 如，组织15内）的目标分析物的量或存在而变化。
[0037] 光源18被布置为从皮肤14的表面通过组织15向植入物12发射处于激励波长范 围内的激励光。适当的光源包括但不限于激光器、半导体激光器、发光二极管（LED)和有机 LED。探测器16、20被与光源18 -起布置，以探测组织发射的处于发射波长范围内的光。适 当的探测器包括但不限于光电二极管、互补金属氧化物半导体（CMOS)探测器或电荷耦合 器件（CXD)探测器。尽管示出了多个探测器，但是可以采用单个和/或通用探测器。
[0038] 探测器16、20可以被过滤（例如，采用分色滤光器或其他适当滤光器），以测量所 发射的处于所述波长范围内的光信号。例如，对葡萄糖浓度敏感的适当发光染料是响应于 处于大约600到650nm(吸收峰647nm)的范围内的激励光（吸收）并处于大约670到750nm 的发射波长范围（具有大约680nm的发射峰）内的Alexa Flour⑧647。因而，在传感器 包括Alexa F丨OUr? 647的实施例中，可以为探测器16、20滤除具有短于大约650nm的波 长或者短于大约670nm的波长的光。
[0039] 在一些实施例中，植入物12还能够响应于第二激励波长范围内的激励光发射至 少一个处于第二发射波长范围内的分析物无关光信号。例如，植入物12可以含有分析物无 关发光染料，该分析物无关发光染料作用在于控制指示器染料的非分析物物理或化学作用 (例如，光致漂白或pH)。可以采用多个染料。所述分析物无关光信号不受存在于组织15内 的分析物的调制，其提供用于归一化、偏移校正或内部校准的数据。所述分析物独立信号可 以补偿化学、生理（例如，氧气、PH、氧化还原条件）或光学（例如，水、光吸收/散射混合、 血红蛋白）的非分析物作用。或者，可以通过植入物12内的稳定参考染料提供分析物无关 信号。适当的稳定参考材料包括但不限于镧化物掺杂晶体、镧化物掺杂纳米颗粒、量子点、 螯合镧化物染料以及金属（例如，金或银）纳米颗粒。稳定的参考染料可以为其他信号提 供基准信号（例如，以确定光致漂白）。
[0040] 在装置10的操作中，激活光源18,从而从皮肤14的表面通过组织15向植入物 12发射处于激励波长范围内的激励光。植入物中的染料吸收一些激励光，并发射取决于葡 萄糖或其他分析物特性的荧光。植入物12可以朝所有方向发射光，所述光受到组织15的 散射。植入物12发射的一些光通过组织15投射，并被探测器16、20的至少其中之一探测 到。其能够提供原始分析物相关光信号。在采用参考光信号进行归一化的实施例中，对光 源18 (或者第二光源）进行激励，从而从皮肤14的表面向植入物12发射第二激励光。探 测器16、20的至少其中之一响应于第二激励光测量组织15发射的通过皮肤14的表面的第 二光信号。
[0041] 可以采用第二光信号对用于散射由植入物12发射的光的所述原始分析物相关光 信号进行归一化。可以根据测得的光信号计算至少一个校正信号值。在一个范例中，可以 通过植入物12发出的分析物无关光信号使来自植入物的原始分析物相关信号归一化。在 执行分析物相关信号和/或分析物无关信号的光学读取之前，可以实施暗读取，以考虑背 景或环境光，可以采用这一读数进一步校正所述信号，例如，通过减去背景。
[0042] 在一些实施例中，可以由分析物相关信号和/或包括一个或多个参考信号的多 个光信号的比值确定分析物值（例如，葡萄糖浓度）。在一个范例中，通过来自葡萄糖 不敏感荧光基团（例如，Alexa FlOiir? 700)的信号使来自葡萄糖敏感荧光基团（例 如，Alexa FlOlir? 647)的信号归一化。一种用于分析物无关信号的适当的染料是 Alexa Flour? 750, Alexa Flour? 750 响应于处于大约 700 到 760nm(激励峰 750nm) 的激励波长范围内的激励光，并且具有大约770到850nm的发射波长范围，其发射峰约为 780nm〇
[0043] 可以采用（例如）查找表格或校准曲线基于所述光信号确定分析物值。可以通过 软件（在处理器上运行）和/或硬件实施对于分析物值的确定。例如，光学装置10可以包 括微处理器。在一些实施例中，微处理器被编程为将测得的光信号值存储到存储器内并且 /或者计算归一化的信号值和分析物浓度。或者，可以