具有光学接口的传感器的制造方法

具有光学接口的传感器的制造方法
【专利摘要】一种用于检测或测量流体中碳水化合物分析物的装置，包括：光学传感器，包括：用于对碳水化合物分析物进行测定且读出为可检测或可测量的光信号的测定物组分，以及具有近端部和与所述测定物组分光耦合的远端部的光导；和读出器，用于询问所述光学传感器，所述读出器包括包含有透镜的测定询问系统；和接口部，形成所述光学传感器和所述读出器中至少一者的一部分，所述接口部能够可移除地将所述光导的近端部和所述测定询问系统的透镜限制在光耦合布置中。所述装置可以与胰岛素输注系统组合。
【专利说明】
具有光学接口的传感器
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请根据美国专利法第120条要求2014年10月13日提交的14/512,778号美国专 利申请的优先权，并且在此通过引用并入其内容。本申请还根据第美国专利法119条e款要 求2013年10月25日提交的61/895，783号美国临时申请的优先权，并且在此通过引用并入其 内容。
技术领域
[0003] 本发明涉及用于对诸如葡萄糖之类的碳水化合物分析物进行检测与测量的装置。 本发明更进一步的方面涉及这种装置的组件;涉及包括所述装置的系统，包含闭环胰岛素 输注系统；以及涉及制造和使用所述装置、组件和系统的方法。
【背景技术】
[0004] 响应血浆葡萄糖水平的升高，正常健康人的胰腺产生胰岛素并将胰岛素释放到血 流中。在需要的时候，存在于胰腺中的贝它细胞(辟田胞)产生胰岛素并分泌胰岛素进入血 流。如果辟田胞丧失能力或者产生的胰岛素数量不足，则必须从另外的源向身体提供胰岛 素。
[0005] 传统上，因为胰岛素不能口服，一直用注射器注射胰岛素。最近，输注栗疗法的使 用逐渐增多，特别是用于为糖尿病患者递送胰岛素。例如，外部输注栗被佩戴在腰带上、口 袋里等，并经由具有置于皮下组织中的经皮针或经皮插管的输注管递送胰岛素进入身体。 医生已经意识到，持续输注对糖尿病患者状况的控制更好，并且正越来越多地为病人开持 续输注的处方。
[0006]在医学领域，相对熟知的是使用输注栗装置和系统向病人递送或配送规定药物 (例如，胰岛素）。在一种方式中，这种装置包括相对紧凑的适于收纳注射器或贮液器的栗壳 体，所述注射器或贮液器装有待经由输注管和相关联的导管或输液套件给予病人的规定药 物。可编程控制能够持续地或者定期间隔地操作输注栗以获得在长时间段内对药物的严格 控制和精确递送。这种输注栗被用于给予胰岛素以及其它药物。
[0007] 每个身体都有基本的胰岛素需求，在糖尿病患者个体中，通常可以使用输注栗以 持续的或连续的基准向病人给予基础量的胰岛素来维持所述基本的胰岛素需求。但是，当 在糖尿病患者个体的体内出现补充的葡萄糖（即，超过基本水平)时，比如，举例而言，当个 体消耗了一顿餐食时，必须确定待给予的胰岛素的量和时间以便充分的应对补充的葡萄 糖，而在同时，避免输注过多的胰岛素。典型地，给予大剂量的胰岛素以抵消餐食（即，餐前 大剂量(meal bolus))。糖尿病患者通常基于预期的餐食中碳水化合物的含量确定他们可 能需要用于处理所述餐食的胰岛素的量。
[0008] 多年以来，开发了各种各样的葡萄糖传感器用于获取糖尿病病人的血糖水平的指 示。这些读数在监测和/或调整治疗方案中很有帮助，所述治疗方案通常包括对病人有规律 的给予胰岛素。
[0009] 据观察，在皮下流体或间质流体中的分析物的浓度与血液中的所述分析物的浓度 相关，因此，已经有一些关于使用设置在皮下位置的葡萄糖传感器的报告。这种传感器可以 穿过皮肤或者可以被远程询问。穿过皮肤的传感器可以包括保持附着于使用者身体的基本 组件和用于从所述传感器获取读数的可移除的读出器组件。
[0010] 可以使用数种类型的技术，其中最常见和成熟的两种是电化学传感技术和光学传 感技术。在W02013/036943描述的正交冗余系统中，这些类型的传感器可组合。
[0011] 小而柔韧的电化学传感器，例如，依照薄膜掩模技术构造的那些，能被用于在长时 间段内获取周期性读数。
[0012] Mansouri和Schultz(Biotechnology 1984;2:885页-890页）、Meadows和Schultz (Anal. Chim. Acta. 1993 280:21页-30页）以及美国专利4344438号都描述了用于通过光学 手段现场（in situ)监测血液中的低分子量化合物的装置。这些装置被设计为插入血管或 者置于皮下，通过光纤与外部光源和外部探测器连接。
[0013] 一种光学传感方式利用基于近似性的信号产生/调制部分对(在美国专利6232120 号中讨论），其是典型的能量转移供体-受体对(包括能量供体部分和能量受体部分）。能量 供体部分是光致发光(通常是荧光）。
[0014] 在这种方法中，使能量转移供体-受体对与待分析样本(例如皮下流体)接触。然后 所述样本被照射并且产生的发光被检测。所述供体-受体对中的一者与受体载体(例如碳水 化合物结合分子)结合，而所述供体-受体对中的另一者(与配体载体，例如，碳水化合物类 似物结合)和任何分析物(例如碳水化合物)呈现为竞争受体载体上的结合位点。当所述供 体和所述受体靠拢时，所述供体和所述受体之间发生能量转移。
[0015] 这种供体-受体能量转移的一个例子是焚光共振能量转移（F6rsterresonance energy transfer，FRET)，其是激发态能量从初始激发的供体(D)到受体(A)的无福射转移。 [0016] FRET的重要特性是其在比得上生物大分子的尺寸的距离范围内发生。FRET具有 50 %效率的距离被称作福斯特距离（Fdrster di stance)，代表性地，在20至6〇A的范围。从 20至90灰范围的福斯特距离便于竞争性结合的研究。
[0017] 能量转移引起能量供体部分的荧光的可检测的寿命变化(减少）。而且，部分由能 量供体部分发射的荧光信号猝灭。
[0018] 通过所述分析物的竞争性结合，寿命变化减少甚至被消除。因此，通过测量表观发 光寿命，例如，通过相位调制荧光分析法或者时间分辨荧光分析法（参照Lakowicz， Principles of Fluorescence Spectroscopy，Plenum Press，1983,第3章），可以确定样本 中分析物的量。供体的强度衰退时间和相位角被认为随着分析物浓度的增加而增加。因此， 通过照射测定物以及测量激发态的寿命（"寿命询问"）和/或来自供体荧光团的发射荧光的 强度（"强度询问"），FRET机制允许平衡态的光学询问。优选后一种方法，因为其将所述测定 物暴露于比采用寿命询问小25倍的光。
[0019] 所述FRET机制提供了多种优势。第一，FRET荧光寿命测量通常对传感器和读出器 单元的相对位置不敏感，只要传感器和读出器单元在彼此的光学范围内，并且还对环境变 化不敏感，这有利于使系统实质上免于校准。第二，只要获得适当的供体-受体比率和合适 的供体-受体几何结构，FRET被认为是非常灵敏的。这些原理已经在通过能量转移进行葡萄 糖感测中使用。W091/09312描述了采用基于通过光学手段远程询问的葡萄糖(合并能量转 移供体-受体对）的亲合力测定的皮下方法和装置。共同受让的W097/19188、W000/02048、 TO02/30275、TO03/006992、TO03/072172、TO05/059037、TO05/064318、TO05/110207、W006/ 010604、恥06/061207、恥06/061208、恥07/065653、恥09/024521和恥09/024522都描述了这 种方法和装置的发展。
[0020] 上述光学传感器技术提供了在其他可用技术之上的数种优势。光学传感器在真皮 和皮下区域都表现优异，这允许所述光学传感器即使被部分地外置也能维持功能，为病人 提供测量直到病人会更换所述传感器。由于所述测定的无消耗和稳定的性质，测量技术对 生物污染不敏感。同样地，其提供了一种贯穿传感器整个寿命的单点校准的可能。而且，所 述测定物通常包含参比染料，所述参比染料随着葡萄糖浓度变化而保持稳定，但是受很多 非葡萄糖引起的变化的影响。因此，其用作光学传感器的传感器诊断工具，指示什么时候膜 的完整性被破坏或什么时候光学连接未对准。
[0021] 如上所述的电化学传感器已经被应用于如共同受让的美国专利6809653号中描述 的遥测特征监测系统。
[0022] 上述类型的特征监测系统只有在其被基于单个用户的独特特征校准之后才具有 实际应用。因此，使用者需要在外部校准传感器。更具体而言，在使用特性监测系统期间，糖 尿病患者需要利用手指穿刺血糖仪读数平均每天2至4次。每一次，从使用者手指提取血液 并通过血糖仪分析血液以提供使用者的实时血糖水平。使用者然后将该数据输入葡糖糖监 测仪作为用于校准葡萄糖监测系统的使用者当前的血糖水平。
[0023] 然而，由于各种各样的原因，这种外部的校准是不利的。例如，血糖仪包含固有的 误差范围并且每次使用仅提供一个时间点的离散读数。而且，即使完全精确，血糖仪使用麻 烦（例如，一个人不能同时操作汽车和进行手指穿刺仪读数)并且还容易受不当使用的影 响。此外，存在与每次应用手指穿刺相关的成本，更不用说疼痛和不舒服。因此，手指穿刺替 换仍然是下一代葡萄糖监测系统的目标。
[0024] 随着传感器技术的提高，更期望使用传感器的值控制在闭环系统（即，人造胰腺系 统）中的胰岛素的输注。具体而言，用于糖尿病的闭环系统包括葡萄糖传感器和附着于病人 的胰岛素输注栗，其中，胰岛素的递送根据输注栗的控制器自动给予而不是由使用者/病人 基于传感器的葡萄糖值读数给予。闭环系统的好处是多方面的，包括在大多数低血糖事件 发生的夜间的严格的血糖控制。
[0025] 精确可靠的传感器长期以来被认为是闭环系统实现的必需品。葡萄糖传感器技术 一直在演进试图要满足手指穿刺替换所需的精确度以及稳定的闭环功能所需的可靠性。 [0026]本发明的发明人已经发现包括基部组件和读出组件的光学传感器的性能对这些 组件中的光学组件的对齐非常敏感。

【发明内容】

[0027] 在第一方面，本发明提供一种用于检测或测量流体中碳水化合物分析物的装置， 包括：
[0028] -光学传感器，包括用于对碳水化合物分析物进行测定且读出为可检测或可测量 的光信号的测定物组分(assay components)，以及具有近端部和与所述测定物组分光親合 的远端部的光导;和
[0029] -读出器，用于询问所述光学传感器，所述读出器包括具有透镜的测定询问系统； 和
[0030] -接口部，形成所述光学传感器和所述读出器中至少一者的一部分，所述接口部能 够可移除地将所述光导的近端部和所述测定询问系统的透镜限制在光耦合布置中。
[0031] 优选地，所述装置适用于在活的有机体内使用。在优选的实施方式中，所述光导的 近端部置于使用者的体外并且所述光导的远端部以及所述测定物组分置于使用者的体内。
[0032] 优选地，所述光导的近端部包括所述光导的近端。
[0033] 优选地，当所述光导的近端部和所述透镜被限制在所述光耦合布置内时，所述光 导的近端部在所述透镜的光轴公差和/或焦平面公差之内。为了良好性能可接受的所述光 轴公差和焦平面公差取决于光纤直径、透镜参数和光源强度。
[0034] 典型地，当在所述光导的近端部测量时，透镜光轴与光导光轴平行。光学仿真显 不，相对于平行偏差8°允许约为在光轴平行时出现的最大光传导率的90 %的光传导率。因 此，光轴相对于平行达到8°的角度偏差是可以接受的。
[0035] 本文根据与所述透镜的焦平面平行并且以所述透镜的光轴为中心的x轴和y轴讨 论所述焦平面公差。在所述装置的优选实施方式的应用中，x轴通常优选与使用者的皮肤平 行，y轴通常优选与使用者的皮肤垂直。
[0036] 本文根据与所述透镜的焦平面垂直并且在所述透镜的焦平面中心的z轴讨论光轴 公差。在所述装置的优选实施方式的使用中，z轴通常优选与使用者的皮肤平行。
[0037] x轴、y轴和z轴以及所述透镜的焦平面、焦点和光轴如图7和图8所示。x、y和z为0的 点与光导的光轴和光导的近端之间的交叉点一致，正是所述透镜的焦点，即，最优的光耦 合。
[0038] 优选地，在x、y和z方向中的每一个方向上，所述光导和透镜的相对位置被限制在 ± 10至±200mi的公差范围之内。
[0039] 更优选地，在x方向和y方向上，所述光导和透镜的相对位置被限制在小于或等于 ± 125wii的公差范围内，优选小于或等于±50wii(也就是说，在优选的实施方式中，所述光导 的光轴调整成其在任一横向方向上相对于所述透镜的光轴移位最多50wii的最大限度）。
[0040] 优选地，在z方向上，所述光导和透镜的相对位置被限制在小于或等于±125wii的 范围内，优选小于或等于±70wn(也就是说，在优选的实施方式中，所述光导的近端部的位 置被限制成其沿所述透镜的光轴相对于所述焦点移位最多70wii的最大限度）。试验证实，无 论如何，在z方向上可以接受250mi的公差。
[0041] 优选地，所述装置进一步包括在所述光学传感器和所述读出器之间的可分离式连 接，所述可分离式连接能够进一步将所述光导的近端部和所述测定询问系统的透镜限制在 所述光耦合布置内。因此，所述接口部可以在x、y和z方向上限制所述光导和透镜的相对位 置，但是更优选地，所述接口部在x和y方向上限制所述光导和所透镜的相对位置，而在z方 向上的相对位置通过下文更加详细地讨论的光学传感器和读出器的单独连接进行限制。
[0042] 优选地，接口部是形成读出器的一部分的光导接口部，如下文更加详细的讨论。通 常，由于成本原因，优选在所述读出器上包含结构特征，而不是在可以包含结构特征的所述 光学传感器上，因为所述光学传感器具有较短的使用寿命。
[0043] 但是，所述接口部的一部分或整体可以形成为所述光学传感器的一部分。因此，所 述光学传感器可以包括能够与所述读出器上的公头部分相合的母头部分(例如，围绕光导 的套环）。例如，围绕所述光导的套环可以与读出器上的突起相互配合。这具有保护所述光 导的潜在优势。
[0044] 装置的组件
[0045] 装置的组件包括下述中的部分或全部：
[0046] 一光学传感器
[0047] 一基部，包括连接件
[0048] 一光导
[0049] -测定室 [0050] 一测定物组分 [0051 ]-读出器 [0052] 一光导接口部 [0053] 一测定询问系统 [0054]-透镜
[0055] 一光探测器
[0056] 一其它光学组件，包括分束器、滤光器和反射镜
[0057] 一光学系统壳体
[0058] 一透镜保持插入件
[0059] 一发射器及其他组件
[0060] 一壳体，包括连接件
[0061 ] 下文将详细讨论这些组件。
[0062] 光学传感器
[0063] 在优选实施方式中，光学传感器在其寿命期间（例如，可以长达7天)保持在使用者 的身体上/内的位置。所述读出器通常在所述传感器的整个寿命期间保持与所述传感器连 接。
[0064] SS
[0065] ^地，所述光学传感器光导的近端部(设置在使用者体外)安装至基部。
[0066] 所述基部优选地在使用中例如使用位于其下表面的粘合剂或通过缠带安装至使 用者的皮肤。可以采用在ENLITE?传感器中使用的缠带布置。
[0067] 所述基部可以部分地或完全地由塑料制成。
[0068] 优选地，所述光学传感器和读出器包括至少一个用于机械连接的连接布置，以便 所述光学传感器和读出器可以连接、分离以及重新连接。
[0069] 更优选地，所述光学传感器适于借助如下文所说明的数种连接布置与所述读出器 连接。应当意识到的是，连接布置的一个组件被描述为所述光学传感器的一部分并且另一 组件被描述为所述读出器的一部分，反之亦然。还可以使用单独的连接件组件，例如，下文 提及的另外的锁定组件。可以采用S0F?传感器所使用的连接布置。
[0070] 作为这种连接布置的一部分，所述光学传感器基部优选地包括用于与所述读出器 的孔接合的突出部。所述突出部可以包括便于接合的接合表面，例如，一个或多个的〇形环。 这样可以为所述光导的近端部提供大概位置，而其具体位置由下述的光导接口部确定。优 选地，所述突出部将所述光导的近端部定位于所述读出器的光导接口部之内。
[0071] 作为这种连接布置的附加的或可选的一部分，所述光学传感器优选地包括用于与 所述读出器的互补连接件可分离式连接的连接件。所述连接件适当地形成所述基部的一部 分。所述光学传感器的连接件优选地包括一个或一个以上的紧固件或闩，优选为可移动的 闩，例如可以与所述读出器的固定连接件相互作用的柔韧夹(例如，弹性可偏置的夹子）。优 选地，所述连接件控制所述光导和透镜在z方向上的相对位置。
[0072] 作为这种连接布置的附加的或可选的一部分，所述光学传感器和读出器可以包括 抗旋转布置(例如，键布置）以防止所述光学传感器和读出器在安装至彼此时的相对旋转。 在一种优选实施方式中，读出器上的一个或一个以上凸耳与在所述光学传感器基部上的互 补的凹槽接合。凸耳/凹槽可以例如在所述突出部的上方和下方和/或位于所述突出部的每 一侧。
[0073]可选地，另外的锁定组件(本文还称作"夹子"）抑制或防止所述光导和透镜在z方 向上的相对运动，优选地，通过占据所述光学传感器和读出器之间的空间。所述锁定组件是 适当的单独的组件并且通常由塑料制成。
[0074] 任选地，所述光导和透镜的相对运动还通过读出器与光学传感器的缠带连结（例 如，通过钩和环紧固件)和/或通过所述读出器的缠带而被进一步限制。
[0075] 优选地，所述基部初始至少包括用于将所述光导的远端布置于使用者体内的注射 器(本文还称作"插入装置"或"serter产品"）。这可以是部分地或完全地包住所述传感器的 远端部的针，例如，W02013/036493公开的C形横截面的针。所述插入装置优选地设计为最小 化创伤并最大化病人舒适度以及传感器递送的一致性。可以采用使用于ENLITE?传感器的 插入装置。
[0076] 可选地，所述基部包括电化学传感器的组件。
[0077]
[0078] 优选地，所述光导包括一根或多根光纤。优选地，所述光导的外径(或，作为选择， 每根光纤的外径）在50至600wii的范围，更优选地，在200至300wii的范围（例如，235至275y m)。小直径的光纤可能不能俘获足够的光来传导良好的光信号，然而大直径的光纤对用户 具有潜在的痛苦。
[0079] 优选地，所述光导的近端和远端的纵轴之间的角度在0到90°的范围。接近90°的角 度对于针插入以及保持装置的高度为最小是优选的（因为这允许所述光导的远端部与使用 者的皮肤垂直而近端部与使用者的皮肤平行），但是大仰角可能导致光导包层破裂。可以使 用45°角。优选地，所述光导是柔韧的。
[0080] 优选地，所述光导的近端包括优选为平面的并且优选为与所述光导的纵轴垂直的 端面。
[0081] 所述光导优选由塑料制成。其优选地具有包层，例如，厚度约为10M1的包层。所述 光导应当吸收非常少的或者不吸收水以及其它流体。
[0082] 所述光导传导用于激发、测定信号和参比的各种波长的光，并且几乎没有衰减。
[0083] 测定室
[0084] 优选地，所述测定物组分被保持在一个或一个以上的测定室内。在优选的实施方 式中，测定室通过所述光导的远端部和允许分析物扩散但不允许所述测定物组分扩散的材 料(例如，分析物可透过的膜)形成。如W005/1102007公开的，优选材料是具有疏水单位和亲 水单位的共聚物，各个亲水单位包括聚乙二醇脂和二酸。特别优选的材料是其中公开的 1000PEGT80PBT20和1000PEGT70PBT30。
[0085] 适当地，所述测定室位于或者接近所述光导的远端。所述测定室可以完全地或部 分地位于所述光导的凹槽或通孔内。这种设计的例子包括在所述光导的侧壁的激光打的 孔、或者矩形腔。
[0086] 测定物组分
[0087] 优选的测定物组分如W02013/036943中讨论的。
[0088]在优选的实施方式中，分析物是葡萄糖。
[0089]测定优选为竞争性测定。
[0090] 优选地，所述测定物组分包括:标记有基于近似性的信号产生/调制部分对中的一 者的分析物结合分子(analyte binding molecule)，以及能够与所述分析物竞争性地与分 析物结合分子结合的标记有所述基于近似性的信号产生/调制部分对中的另一者的分析物 类似物。测定物可以进一步包括参比荧光团，其还特别用作传感器诊断工具。
[0091] 优选地，所述测定物组分包括碳水化合物结合分子和碳水化合物类似物，以及提 供光信号的能量供体部分和能量受体部分(还称作"FRET对"）。所述能量受体部分具有与所 述能量供体部分的发射光谱重叠的吸收光谱。更优选地，所述能量受体部分是无荧光的。 [0092]在优选的实施方式中，测定物是竞争性结合葡萄糖的亲和测定物，包括葡萄糖受 体(所述碳水化合物结合分子）、葡萄糖类似物、标记于所述葡萄糖受体的第一荧光团(所述 能量供体部分）、标记于所述葡萄糖类似物的受体染料(所述能量受体部分）。
[0093]优选的碳水化合物结合分子是标记的甘露糖结合凝集素（mannose binding 1 ect in，MBL)。伴刀豆球蛋白A是可选的另一种碳水化合物结合分子。
[0094]优选的碳水化合物类似物是被标记的含碳水化合物或碳水化合物模拟部分的高 分子。示例包括可选的衍生的被标记的葡聚糖(例如llOkDa葡聚糖）、被标记的含有侧链碳 水化合物或碳水化合物模拟部分的合成聚合物、被标记的含有侧链碳水化合物或碳水化合 物模拟部分的蛋白质。这些碳水化合物类似物例如被W007/065653和W006/061208公开。 [0095]优选的能量供体部分是Alexa Fluor荧光团、德克萨斯红(Texas Red)以及青色素 衍生物（Cy5)。特别优选A1 exa Fluor594 (AF594)。AF647、QSY21 和AF750适于与645nm的激光 二极管光源共同使用。
[0096] 优选的能量受体部分是六甲氧基结晶紫-1 (hexamethoxy crystalviolet-1， HMCV1，由美敦力公司制造的专有的结晶紫衍生物），在W005/059037中有公开。这在碳水化 合物类似物分子为蛋白质时特别合适。
[0097] 优选的参比荧光团是Alexa Fluor 700(AF700)。所述参比荧光团优选地被标记在 人血清白蛋白（Human Serum Albumin，HSA)或标记在另外的不与碳水化合物结合分子有效 结合的高分子上。
[0098]在本发明的优选实施方式中，已发现，每个葡聚糖分子具有大约0.8-1AF594/CRD 的AF594和5个HMCV1分子的标注度(degree of labeling，D0L)提供最佳的剂量效应。
[0099] 所述测定物组分还可以包括用于辐射灭菌的防护剂。
[0100] 读出器
[0101] 所述读出器还称作"记录装置"或"葡萄糖传感器发送器或记录器"（Glucose sensor transmitter or recorder，GST/GSR)〇
[0102] 所述读出器用于询问所述光学传感器，并且物理可拆卸地与所述光学传感器光耦 合。
[0103] 所述读出器优选地包括壳体，例如由塑料制成。所述读出器可以佩戴在使用者的 身体上并且可以大小形成为具有不多于15cm3(例如，大约11cm 3)的容量和大约10g的重量。 优选地，所述读出器具有2年或更长的寿命。所述读出器可能需要定期充电，例如，每隔15 天。
[0104] 所述读出器优选地包括用于与所述光学传感器可分离式地连接的连接布置的组 件。这在上文进行了更加详细的讨论。在优选的实施方式中，所述读出器包括：用于与所述 光学传感器的突出部接合的孔、用于与所述光学传感器的可移动连接件连接的固定连接 件、用于与所述光学传感器的凹槽接合的抗旋转凸耳。这些特征中的部分或全部适当地形 成为读出器壳体的一部分。
[0105] 测定询问系统
[0106] 所述读出器包括通过前文提及的透镜接收来自所述光学传感器的光信号的测定 询问系统。所述测定询问系统优选为光电询问系统。所述测定询问系统可以根据上文讨论 的测定物的寿命和/或强度询问来操作。
[0107] 所述透镜优选为聚焦透镜/会聚透镜，例如，双凸透镜。所述透镜优选由塑料制成。
[0108] 所述测定询问系统适当地包括一个或一个以上光探测器，例如，光电二极管。在使 用中，以光的形式的光信号到达所述光导的近端，经由所述透镜聚焦，然后传导至所述光探 测器。
[0109] 优选地，所述测定询问系统包括照射源，例如，LED或红色激光二极管，后者使所述 读出器的尺寸和容量能够实质性减小。AF647、QSY21以及AF750可以与645nm的激光二极管 光源一起使用。典型地，所述照射源用于经由所述光导询问所述测定物。
[0110] 所述测定询问系统可以包括滤光器，例如，以具有一个或一个以上涂层的滤光基 板的形式起作用，例如激发滤光器和/或一个或一个以上的发射滤光器。
[0111] 所述测定询问系统可以包括另外的组件，例如，分束器和/或反射镜。通常存在分 束器，但可不存在反射镜。
[0112] 所述测定询问系统的组件优选地包含于读出器的光学系统壳体子单元，其优选安 装至读出器壳体。
[0113] 所述测定询问系统的组件优选地与印刷电路板部件(printed circuit board assembly，PCBA)电连接。所述测定询问系统的组件可以通过定位销和/或螺钉安装至所述 PCBA，或，所述组件可以通过弹性连接件与所述PCBA电连接。
[0114] 作为分离的光学组件的一种选择，所述测定询问系统可以被制造为晶圆级层叠平 面集成光学系统（stacked planar integrated optical system，SPI0S)并切割为较小的 单元。层叠平面集成光学系统(SPI0S)可以通过下述方式制造:在光学组件的两个注塑层之 间固定一个多功能滤光器层来形成自支撑的固体块。
[0115] 光导接口部和透镜
[0116] 所述读出器优选地包括所述读出器的光导接口部（本文还称作"接口部"）。合适 地，这是严格控制尺寸的块体，其包含未贯穿或贯穿的开口。所述读出器的光导接口部优选 地例如通过过盈配合安装至所述光学盒子。
[0117] 优选地，所述光导接口部包括适于收纳所述光导的近端部的母头部分，例如，外扩 开口。
[0118] 术语"外扩开口"包括具有邻近透镜的窄部和远离透镜的宽部的布置。所述外扩开 口的近端部优选地终止于适于容纳光导的近端的光导对齐通道。适当地，所述对齐通道是 直径比光导略大(例如，大50wn，优选地大30mi)的圆形横截面的通道。所述外扩开口引导光 导近端进入其与透镜的光耦合位置并且不损伤其表面。
[0119] 所述外扩开口优选地包括一个或一个以上斜面，即，在形状上不被边缘、突起或其 他突然的间断点中断的连续的弯曲和/或平坦表面。
[0120] 所述读出器的光导接口部的外扩开口在形状上优选为部分或完全的圆锥形或截 头圆锥形。圆锥半角(或有效半角)优选在25°至43°的范围，例如，大约30°。过高的半角会妨 碍光导被正确地引导进入适当的位置。
[0121] 然而，开口不一定是圆锥形，所以半角可以从所述外扩开口的近端部到远端部变 化或围绕所述外扩开口变化。例如，可以使用如图10所示的具有两个或两个以上斜面的布 置，例如，双斜面布置。在所述光导接口部的左边，示出了具有45°的外半角和20°的内半角 的双截头圆锥形布置。在所述光导接口部的右边，示出了具有30°的半角的单截头圆锥形布 置。但是，单一斜面布置可以是首选的，因为缺少可能导致如下文所讨论的磨损的边。
[0122] 优选地，所述光导接口部的外扩开口具有非常光滑的表面。这是为了避免所述光 导与所述表面接触而磨损。这种磨损会损坏光导包层，造成阻碍光传导的碎片。
[0123] 光滑度可以被作为平均粗糙度测量。优选地，所述外扩开口具有在粗截的0.004英 尺长范围内平均粗糙度为16至32微英寸(在lOOwii的距离范围内0.8至1.6mi)的平面。
[0124] 如下文所讨论的，所述光导接口部的外扩开口可以被构造为特定的光滑度规格或 被抛光以实现该特定的光滑度规格。
[0125] 如上文所述，所述读出器的测定询问系统具有包括透镜的光学组件。
[0126] 在确保所述光导和透镜的相对位置在上文陈述的期望的公差范围内的方面，透镜 的精确定位和角度调整非常重要。
[0127] 优选地，所述透镜安装至所述读出器的光导接口部。适当地，所述光光导接口部包 括凹槽，所述透镜被安置在所述凹槽以便其能够与光导光耦合。适当地，所述凹槽包括保持 凸耳或其它类似布置以控制与所述光学传感器毗邻的所述透镜的表面的位置。
[0128] 优选地，使用透镜保持插入件将所述透镜保持在所述光导接口部内的适当位置。
[0129] 但是，在可选的布置中，所述透镜和/或透镜保持插入件可以被直接安装至所述读 出器壳体或所述光学系统壳体，例如，通过粘合剂或定位螺钉。或者，所述透镜可以与这些 组件之一构成一体。
[0130] 所述透镜保持插入件可以通过螺纹布置（优选地具有至少3至4个）、通过压入配 合/过盈配合布置(例如，使用挤压的肋条）、通过有弹性的布置(例如，使用弹簧)和/或使用 粘合剂保持在适当的位置。设想螺纹布置和粘合剂的组合。所述透镜保持插入件切不可干 扰光信号。粘合剂应当在近红外和可见光谱区传导光，并且不应当发荧光，特别是在那些光 谱区。
[0131] 优选地，安装所述透镜的所述光导接口部和/或所述光学系统壳体或读出器壳体 的内表面在光学上是黑的以便降低表面反射(来自信号或杂散光）到达光探测器。适当地， 这些表面吸收在可见光谱区内的波长（例如，300-800nm)。这可以使用例如具有表面颜色 和/或相关联的细密结构的涂层来实现。如果在构造所述装置时使用了反光金属，那么这种 涂层的使用特别重要。优选地，所述内表面为黑颜色。可以使用黑色密封带。
[0132] 用于所述光导接口部的合适材料包括金属、塑料和陶瓷。在优选的实施方式中，使 用的材料为钢，例如，不锈钢。可选的材料包括铝、钛、科瓦铁镍钴合金(K0VAR?)、INVAR?以 及在光学应用中使用的其他合金，诸如聚甲醛(P〇M，DELRIN?)、聚氯乙烯(PVC)、环烯共聚物 (⑶P/⑶C、T0PAS?、ZE0NEX?、ZE0N0R?等）之类的塑料。K0VAR?和INVAR?是优先的选择，因 为他们热膨胀系数低。
[0133] 优选的塑料为上文讨论的光学上地黑的。金属可以被氧化(例如，铝变成铝硬质氧 化物涂层或铝软氧化物涂层、钢变成黑色氧化物等)或者可以具有沉积或浸渍在表面的黑 色材料以吸收在可见或近红外光谱区的光。
[0134] 在优选实施方式中，所述透镜保持插入件由钢或不锈钢制成。用于光导接口部和 透镜保持插入件的材料理想的是相同的类型以匹配热膨胀系数。
[0135] 读出器的另外的组件
[0136] 所述读出器优选能够读取、过滤、处理和/或传导表示分析物浓度值的光信号值。 优选地，所述读出器包括将来自光学传感器的光信号转换为分析物浓度值的仪器。所述读 出器可以进一步包括用于发送检测或测量到的分析物数据的发射器。
[0137] 组件的构造
[0138] 如上文所解释的，必须严格控制组件的尺寸，特别是接口部和透镜保持插入件的 尺寸，并且，期望在接口部上具有光滑表面。
[0139] 这些组件优选地通过模塑或机械加工制成。
[0140] 多轴机械加工方法适于提供期望的严格控制的尺寸公差。瑞士的螺纹车削/加工 是优选的方法。可以使用确定性加工和激光加工。
[0141]对于模制品，微成型是优选方法。优选地，模塑工具为使用多轴机械加工方法制成 的精加工工具。
[0142] 优选地，清洗读出器组件以便例如以去除颗粒、碎片、灰尘、机油和/或表面张力降 低剂。用于清洁的适当的溶剂包括异丙醇（IPA)、己烧(hexane)、丙酮(acetone)和四氢咲喃 (THF)〇
[0143] 如上文提及的，所述光导接口部的外扩开口可以被构建为或抛光以实现特定的光 滑度规格。使用不会浸渍所述光导接口部从而磨损所述光导的抛光材料是重要的。因此，金 刚砂抛光并非优选。硬木是优选的抛光材料。
[0144] 传感器的植入
[0145] 所述传感器的远端部优选被皮下地引入或引入到使用者的皮肤内，例如，进入真 皮或表皮。可选地，其可以被植入腹膜内组织或腹膜组织和/或植入穿过腹膜内组织或腹膜 组织。使用者优选为人类。
[0146] 优选地，如前文所述，所述传感器的远端部通过下述方法植入或注入，例如，使用 至少最初可以形成前文提及的光学传感器的一部分的针。优选地，所述针不保持在皮肤内。
[0147] 包括装置的系统
[0148] 可选地，所述装置还包括一个或一个以上用于碳水化合物分析物的非光学传感 器，例如，如前文所述的电化学传感器。所述电化学传感器可以包括多个电极。所述光学传 感器和非光学传感器各自的远端部可以共同置于使用者体内，并且可以一起植入。
[0149] 所述装置可以形成还包括具有显示器和/或胰岛素栗的手持监测器的系统的一部 分。所述系统可以是闭环系统，具有预测诊断和对外部校准的需求最少。所述读出器可以向 手持监测器和/或胰岛素栗无线传输分析物的值。
[0150]本发明的其他方面
[0151] 在第二方面，本发明涉及在上述装置中使用的读出器，包括:包含透镜的测定询问 系统；以及包含适于接纳光导的近端部的外扩开口的光导接口部。
[0152] 在第三方面，本发明涉及在如上所述的装置中使用的读出器，包括:壳体、包含透 镜的测定询问系统、以及将所述透镜保持在所述壳体内的适当位置的透镜保持插入件。
[0153] 在第四方面，本发明涉及一种使用如上文所述的装置检测或测量碳水化合物分析 物的方法，包括:使用读出器的测定询问系统经由光导检测或测量从测定物组分读出的光 信号。所述方法进一步可以包括初始时将测定物组分和所述光导的远端部植入使用者身 体。
[0154] 优选地，并且适当地，在植入和检测或测量之间，所述方法进一步包括经由接口部 将所述光导的近端部与所述透镜光耦合的步骤。优选地，所述光学传感器和所述读出器也 经由连接布置连接。
[0155] 所述方法还可以包括将所述光学传感器和读出器分离以便所述光导的近端部和 所述测定询问系统的透镜不再耦合的步骤。可选地，然后，所述光学传感器被新的光学传感 器所替换。
[0156] 在第五方面，本发明涉及如前文所述的接口部。
[0157] 结合本发明任一方面描述的所有特征都能与本发明的其他方面一起使用。
【附图说明】
[0158]将根据优选实施方式进一步描述本发明，如附图中所示，其中：
[0159] 图1图示了本发明的装置的优选实施方式，包括测定询问系统；
[0160] 图2更详细地示出了图1所示的光学传感器的光导的远端部；
[0161] 图3a是用于容纳并且部署图2所示的光学传感器的光导的远端部的针的侧视图；
[0162] 图3b是本发明的优选实施方式的连接的光学传感器(左)和读出器(右)的透视图， 示出了图3a的针在注入前的位置；
[0163] 图4是在连接前图3b的光学传感器(左)和读出器(右)的透视图；
[0164] 图5是图3b的连接的光学传感器和读出器的平面图，移除了读出器壳体的上壳；
[0165] 图6是图5的光学传感器和读出器之间的连接的横截面图；
[0166] 图7是图6的透镜光纤接口部的横截面图，还示出了光纤的近端部、透镜和透镜保 持插入件；
[0167] 图8是图4的光学传感器的透视图，示出了突出部的放大图；
[0168] 图9是图4的读出器的透视图；
[0169] 图10是两种透镜光纤接口部(作为对图7所示的透镜光纤接口部的另一选择)的横 截面图；
[0170] 图11是本发明的可选实施方式(包括锁定组件的）的透视图，示出了在与传感器和 读出器接合之前和之后(对应于图中上部和下部）的锁定组件。
【具体实施方式】
[0171] 在下面的描述中，将参考形成本文的一部分并且示出了本发明的数个实施方式的 附图。应当理解，在不脱离本发明的保护范围的情况下，可以使用其它实施方式并且可以做 出结构上和操作上的改变。
[0172] 定义
[0173] 与透镜相关的术语"光轴"指的是限定了光传播通过本系统所沿着的路径的假想 线。经常但非必须的，这与透镜的机械轴和旋转对称轴一致。透镜光轴如图7中的14所示。
[0174] 与光导相关的的术语"光轴"指的是限定了光传播通过本系统所沿着的路径的假 想线。经常但非必须的，这与光导的纵轴和旋转对称轴一致。在光导不直之处，光轴可以根 据横截面定义。如果横截面被切成其形状与近端的形状相同，则光轴通常是垂直于横截面 的面并穿过其形心的线。光导光轴如图7中的16所示。
[0175] 与透镜相关的术语"焦点"指的是在透镜光轴上的点，在该点，最初平行的光线被 带到一个集中点，例如，在空气中的集中点。焦点与透镜分隔开焦距的距离。透镜通常会具 有前焦点和后焦点。本文提及的焦点通常是在所述光导的同侧的焦点。所述焦点如图7中的 10所示。
[0176] 与透镜相关的术语"焦平面"指的是与透镜光轴垂直并且包含所述焦点的平面。这 还可以被称为"后(或背)焦平面"。所述焦平面如图7中的12所示。
[0177] 本文使用的术语"焦平面公差"（或者横向公差)指的是光导光轴在焦平面内的位 置范围，其中光导和透镜之间的耦合使得光传导率是在光导光轴处于透镜的焦点时才出现 的最大光传导率的至少80%。
[0178] 本文使用的术语"光轴公差"（或轴向公差）指的是光导的近端沿着透镜光轴的位 置范围，其中光导和透镜之间的耦合使得光传导率是在光导的近端处于透镜的焦点时才出 现的最大光传导率的至少80%。
[0179]在本文的讨论中，参照作为分析物的葡萄糖对本发明的装置、系统和方法的优选 实施方式进行描述，所述分析物在使用者血液和/或体液中的水平/浓度有待确定。然而，这 是作为举例说明而不是限制，因为本发明的原理、装置、系统和方法可以用于感测和/或确 定各种各样的其它的生理参数、介质、特性和/或组分的水平。
[0180] 在图1中示意性地示出了装置的优选实施方式。所述装置包括光学传感器100,在 之后的图中更详细地示出。
[0181] 优选实施方式的光学传感器
[0182] 如下文所更详细的说明，光学传感器100包括基部130(图4、图8)和具有安装至基 部130的近端部116(图2)的光纤110(本文也称作"光导"）。
[0183] 所述光纤110由具有确保鲁棒性的抗拉伸性能和抗疲劳性能的塑料制成。
[0184] 所述光纤110的近端部116终止于近端117,以平面端面与光纤110的机械轴/光轴 16垂直的方式（图2、图7)。
[0185] 如下文更详细地描述，所述光纤110(图2)的远端部112被设计用于插入使用者的 身体。由？〇1}^(31:;[￥6(1]\〇(-种来自 Integra Orthobiologics，Irvine，CA的生物相容的、可 生物降解的聚合物1000PEGT70PBT30)制成的葡萄糖可透过的膜与光纤的远端115熔接以形 成容纳测定物组分125的测定室120。
[0186] 光学传感器基部130由聚碳酸酯制成，其在形式上大体上宽且平，具有平坦的底板 135(图5)。底板135配设于基部130的下表面，具有用于安置于使用者皮肤的接触粘合剂片 (未图示），所述粘合剂初始由护片(未图示)保护。所述粘合剂能够牢固粘附7天。
[0187] 所述基部具有后端和用于与如下文所更详细描述的读出器200连接的前端（图4)。 用于插入读出器200的突出部140从与底板135平行的光学传感器基部130的前端延伸；突出 部140大体为圆柱形。突出部140具有两个环形槽，每个环形槽配设有0形环145(图4、图6、图 8) 〇
[0188] 以弹性偏置的柔韧臂150形式的连接件沿着所述光学传感器基部130的每一侧从 其后端延伸超过其前端，与光学传感器基部150的本体隔开一定的空间（图4、图5、图8)。每 个臂150的前端终止于闩155，这样使得在突出部140的任一侧具有闩155。臂150能够被朝向 突出部140向内弯曲但是在释放时会恢复到它们的初始位置。以肋状物形式的各个握把160 配设于所述臂的外侧以协助弯曲。
[0189] 在光学传感器基部130的突出部140的上方和下方，光学传感器基部130包含形成 如下文所述的抗旋转布置的一部分的凹槽165(图5)。
[0190] 光学传感器基部130包含从后端延伸到突出部140的贯穿通道170(图6)。光纤110 穿过通道170并且其近端117从突出部140的前面突出（图4、图8)。光纤110被通过所述通道 170回填的紫外线固化粘合剂保持在光学传感器基部130内适当的位置。光纤110的近端117 初始被通过0形环145保持的乙烯塑料制成的保护帽(未图示)覆盖。
[0191] 插入装置500以相对于底板135大约45°的角度穿过光学传感器基部130中的通道 (图3a和图3b)。所述插入装置500依赖一次性的可自动缩回的具有C形横截面的针510,所述 针510被设计为:光学传感器基部130以大约45°的角度递送光学传感器100的远端部112穿 过使用者的皮肤。 _2] 优选实施方式的读出器
[0193] 读出器200(图4、5、6、9)包括聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯复合(BAYBLEND?)制 成的具有基部和上壳的两部分壳体。读出器基部的下表面配设具有一个由钩和环紧固件形 成的元件(未图示）。
[0194] 读出器200容纳用于询问测定物的光学系统(本文还被称作"测定询问系统"）。
[0195] 光学系统（图1、5)本质上是以一个光源激发（即，照射)所述测定并以两个探测器 探测由测定物和内部参比物分别发射的荧光的落射荧光装置。正如指出的，发射的荧光的 强度与葡萄糖浓度相关。这里，所述发射的荧光的测量强度受光源强度以及测定物与光学 系统之间的耦合影响。
[0196] 驱动电路1310以具有能够同时激发测定物和参比荧光团的波长范围的低频率调 制LED(只为了消除1/f的噪声和抵消环境光）。使用多层绝缘滤光器1330过滤LED输出以选 择不同波长区域。被过滤的LED输出通过第一分色分束器1340反射并通过透镜1350集中在 含有测定物和参比物(本文还称作"参比荧光团"）的光学传感器1300/100上。下文将更详细 地描述光学传感器和透镜1350之间的接口。
[0197] 测定物和参比物发射荧光。发射的荧光1301和被反射的激发光1323被透镜1350获 得并校准。第一分色分束器1340传导荧光1310。但是，其反射回射的激发光1323的大部分。 第二分束器1344以90°角反射参比荧光1307,但是，其传导测定荧光1309。具有相对于激发 滤光器的通带红移且不重复的不同波长区域并且与测定荧光光谱中期望的部分匹配的第 一发射滤光器1360阻挡激发光中剩余的部分并且传导测定荧光。类似地，具有相对于激发 滤光器的通带红移且不重复的不同波长区域并且与测定荧光中期望的部分匹配的第二发 射滤光器1364阻挡激发光中剩余的部分并且传导参比荧光1307。这样，实际上，只有来自测 定物的荧光和来自参比物的荧光利用各自的透镜1370、1374聚焦在各自的检光器(本文也 称作"光探测器"）1380、1384上。探测到的测定荧光和探测到的参比荧光之间的比率与测定 物中的葡萄糖浓度相关。
[0198] 光学系统安置于在光学上黑的光学系统壳体202中的读出器壳体内（图5)。光学系 统的组件与印刷电路板部件204电连接。
[0199] 现在描述读出器200的光导接口部220。
[0200] 读出器壳体包括待插入光学传感器基部130的突出部140的大致圆柱形的孔205 (图6、9)。孔205的内表面接合光学传感器基部130的0形环145(图6)。以与光学传感器基部 130上的闩155互补的凸起210的形式的两个固定连接件位于读出器壳体孔205的入口处（图 5)。在孔205的上方和下方，读出器壳体配设有作为抗旋转布置的一部分的凸出部215(图 9)〇
[0201] 读出器200的光导接口部220安装在光学系统壳体202内部，位于读出器壳体孔的 内端（图5、6)。这种光导接口部220如图7所示。
[0202]光导接口部220通常为具有下文所述的贯穿通道的阶梯式圆柱形块的形式。所述 块通过机械加工制成。在下文所定义的所述块的内端，对所述块壁进行切割使其形成三个 指状物(未图示）。
[0203] 从外端到内端（即，当在使用中与读出器200连接时，从光学传感器100移开），所述 通道具有:呈30°半角的截头圆锥部分225的形式的光滑的外扩开口，截头圆锥部分225具有 宽口 232;窄的光导对齐通道230，从截头圆锥部分225的窄端234延伸且具有恒定直径;和安 装有透镜1350的宽的凹槽235，所述宽的凹槽235由所述块壁的三个配设有内螺纹的指状物 限制。
[0204] 透镜1350是焦距约2mm的双凸面聚光透镜。透镜1350以其光轴14与光导对齐通道 230平行且对齐的方式安装。透镜1350由与透镜1350形状互补的大致管状的透镜保持插入 件240保持在适当的位置。透镜保持插入件240具有与光导接口部220的内螺纹啮合的外螺 纹。透镜保持插入件240还通过粘合剂固定在适当的位置。测定物光电探测器1380置于透镜 保持插入件240内以便通过透镜1350将光聚焦到该光电探测器1380上。
[0205]读出器200容纳另外的组件（未全部示出），所述另外的组件包括:诊断法、一个或 多个微处理器和/或数字信号处理器(DSP)、存储器、射频通信芯片（例如，使用2.4GHZ的 TelD协议)和可充电电池250。读出器能够将从传感器接收的信号转成葡萄糖值并能够进行 无线传输，包括将葡萄糖值(或者其平均的、加权的或其他修正形式)传输至监测器、输注栗 或显示装置(未图示）。
[0206] 读出器包括用于与充电器(未图示)和光学传感器基部130配合的电触头245。
[0207] 装置的使用
[0208] 在使用中，光学传感器基部130通过移除覆盖片并将粘合剂贴到用户皮肤而安置 于所述皮肤上。使用插入装置500将光学传感器100的光纤110的远端部112(包括测定室 120)植入皮下。针510自动缩回。光学传感器基部130通过缠带(未图示)与皮肤进一步固定 以降低光学传感器100被意外地从皮肤拉出的风险。缠带具有钩和环紧固件元件(未图示）， 与读出器基部上的钩和环紧固件元件互补。
[0209] 如下所述，读出器200与光学传感器100连接。
[0210] 光学传感器基部130的突出部140被推入读出器200的孔205。在x和y方向上，突出 部140在孔205内的位置公差约为±0.02英尺（±500圓）。这将光纤115的近端117定位在读 出器200的光导接口部220的截头圆锥部分225内。
[0211] 截头圆锥部分225用于将光纤115的近端117引入光导对齐通道230使其被限制在x 方向和y方向上。光纤115在光导对齐通道230内的位置公差约为±l〇Mi。
[0212] 使用握把160使光学传感器基部130的臂150向内弯曲。当光学传感器突出部140完 全插入读出器200时，臂150被释放并恢复至其初始位置，其中，闩155与读出器200的突出 210接合使得光学传感器100和读出器200不能通过拉扯分开。光学传感器100的0形环145与 读出器200的孔205接合以防止光纤110和读出器的透镜1350在z方向上的相对运动。0形环 145提供了光学传感器100和读出器200之间的径向密封以满足防水标准IPX8。
[0213] 当光学传感器100和读出器200连接时，读出器200的凸耳215以抗旋转布置的方式 与光学传感器100的凹槽165接合，防止光学传感器100和读出器200的相对旋转。
[0214] 因此，光纤110的近端117被限制在或非常接近透镜1350的焦点10,且透镜光轴14 与光纤光轴16对齐。
[0215] 读出器200和传感器100之间的相对运动通过读出器基部和传感器缠带的互补的 钩和环紧固件元件的结合而被进一步阻止。
[0216] 如上所述地询问测定询问系统。如图2所示，激发光从光纤115的近端117行进至测 定物组分125，荧光响应反着光纤110行进至测定询问系统。来自光纤115的近端117的光由 透镜1350聚焦在光探测器1380。光纤110的近端117和透镜1350的精确的相对定位确保了光 被有效地从光纤110耦合进入测定询问系统。
[0217] 为了从读出器200分离光学传感器100,向内弯曲光学传感器连接件臂150以从读 出器连接件突出210释放闩155,之后，读出器200轻松地滑离光学传感器100。
[0218] 在如图11所示的可选实施方式中，配设另外的单独的锁定组件520以抑制读出器 200和光学传感器100之间的相对运动。锁定组件520由塑料制成，并且适于在光学传感器 100和读出器200连接时与光学传感器基部130的上表面以及读出器200的外壳的相邻部分 接合。因此，锁定组件520通常呈与光学传感器基部130的上表面互补的板的形式，但是在向 前的中心部具有空间550。锁定组件520的下降部530与传感器主体和柔韧的臂150之间的空 间相对应。锁定组件520的前翼540与读出器200的外壳的相邻部分的上表面互补。调整片 560从每个翼540延伸进空间550。
[0219] 锁定组件520垂直地（即，在y方向上)与已连接的光学传感器100和读出器200连接 和分离。锁定组件520通常位于光学传感器基部130的上方，以前翼540与读出器200的外壳 接合。下降部530与由光学传感器基部130、柔韧的臂150和读出器本体限定的空间接合，防 止光学传感器基部130进一步向读出器200移动。调整片560占据光学传感器100和读出器 200之间的位置，到达如上所述的抗旋转布置的凸耳215/凹槽165的任一侧，防止光学传感 器基部130移离读出器200。采用这种方式，锁定组件520防止光学传感器100和读出器200之 间的、特别是在z方向上的相对运动。
[0220] 实施例
[0221] 对比的例子
[0222] 在光纤光轴与透镜光轴平行的光学传感器中，已发现，如果在x方向和y方向上，光 纤光轴不是在透镜光轴的± 50wii内，光信号被降低20%至50 %。理论表明，如果光纤光轴不 在透镜光轴的± 100M1内，光信号会被降低80%。
[0223]还发现，如果在z方向上光纤的近端不在透镜焦点的±200wii内，光信号被降低 20% (实验结果）到30% (理论结果）。距离和性能之间的关系不是线性的，并且随着光纤的 近端远离焦点而性能以递增的比率下降。
[0224] 本发明优选实施方式的优点包括：
[0225] -读出器的光导接口部的光导对齐通道所允许的在x和y方向上的公差非常小，而 读出器和光学传感器之间的连接所允许的在z方向上的公差略高。发现在z方向上的较高公 差是可接受的，这是本发明的发明人的贡献。意识到可以使用不同的布置来限制在x方向、y 方向和z方向上的运动，这也是本发明的发明人的进一步的贡献。
[0226] -光导接口部的光滑的外扩开口协助光纤插入非常狭窄的光导对齐通道。如果没 有该特征，难以将纤细的光纤插进光导通道而不损伤光纤。
[0227] -光导接口部包含于读出器而不是光学传感器。读出器具有比光学传感器更长的 寿命，所以这种布置更加合算。
[0228] 尽管上面的描述涉及本发明的详细的实施方式，应当理解，在不脱离其精神的情 况下可以做出很多变形例。相应的权利要求意在覆盖会落入本发明的真正的范围和精神之 内的这些变形例。
[0229] 因此，目前披露的实施方式在所有方面应当理解为示例性的且非限制性的，因此， 意将由所附的权利要求所表示的本发明的范围以及落入权利要求的等同的含义和范围内 的所有变化包含于本文。
[0230]在本说明书中，除非另外明确指出，词"或"用作当规定条件中的一个或两个满足 时返回真值的算符意义，与要求只满足条件中的一个的算符"异或"不同。词"包括"用作"包 含"而不是表示"由……组成"。上文认可的所有的在先教导通过引用并入本文。本文没有承 认任何在先的公布文献应当被当做其教导是在本日期的公知常识的认可或陈述。
【主权项】
1. 一种用于检测或测量流体中碳水化合物分析物的装置，包括： 光学传感器，包括：用于对碳水化合物分析物进行测定且读出为可检测或可测量的光 信号的测定物组分，以及具有近端部和与所述测定物组分光耦合的远端部的光导;和 读出器，用于询问所述光学传感器，所述读出器包括包含有透镜的测定询问系统;和 接口部，形成所述光学传感器和所述读出器中至少一者的一部分，所述接口部能够可 移除地将所述光导的近端部和所述测定询问系统的透镜限制在光耦合布置中。2. 根据权利要求1所述的装置，其中， 在使用中，所述光导的近端部放置于使用者的体外，并且所述光导的远端部和所述测 定物组分放置于使用者的体内。3. 根据权利要求1所述的装置，其中， 当所述光导的近端部和所述透镜被限制在所述光耦合布置中时，所述光导的近端部在 所述透镜的光轴公差和焦平面公差之内。4. 根据权利要求1所述的装置，其中， 当所述光导的近端部和所述透镜被限制在所述光耦合布置中时，当在所述光导的近端 部进行测量时，所述透镜的光轴与所述光导的光轴平行。5. 根据权利要求1所述的装置，其中， 当所述光导的近端部和所述透镜被限制在所述光耦合布置中时，所述接口部将所述光 导和透镜的相对位置限制在与所述透镜的光轴垂直的方向上。6. 根据权利要求1所述的装置，其中， 当所述光导的近端部和所述透镜被限制在所述光耦合布置中时，在与所述透镜的光轴 平行的方向上，所述光导和透镜的相对位置被限制在小于或等于±50μπι的公差范围内。7. 根据权利要求1所述的装置，其中，还包括： 所述光学传感器和所述读出器之间的可分离式连接，所述可分离式连接能够进一步将 所述光导的近端部和所述测定询问系统的透镜限制在所述光耦合布置中。8. 根据权利要求8所述的装置，其中， 当所述光导的近端部和所述透镜被限制在所述光耦合布置中时，所述可分离式连接将 所述光导和透镜的相对位置限制在与所述透镜的光轴平行的方向上。9. 根据权利要求1所述的装置，其中， 当所述光导的近端部和所述透镜被限制在所述光耦合布置中时，在与所述透镜的光轴 平行的方向上，所述光导和透镜的相对位置被限制在小于或等于±200μπι的公差范围内。10. 根据权利要求9所述的装置，其中 当所述光导的近端部和所述透镜被限制在所述光耦合布置中时，在与所述透镜的光轴 平行的方向上，所述光导和透镜的相对位置被限制在小于或等于± 100μπι的公差范围内。11. 根据权利要求1所述的装置，其中， 所述接口部是形成所述读出器的一部分的光导接口部。12. 根据权利要求11所述的装置，其中， 所述读出器的所述光导接口部包括适于收纳所述光导的近端部的外扩开口。13. 根据权利要求12所述的装置，其中， 所述外扩开口具有在100μπι的距离上平均粗糙度为0.8至1.6的表面。14. 根据权利要求12所述的装置，其中， 所述外扩开口包括单一斜面。15. 根据权利要求12所述的装置，其中， 所述读出器的光导接口部的外扩开口的形状为截头圆锥形。16. 根据权利要求12所述的装置，其中， 所述光导接口部的外扩开口终止于适于容纳所述光导的近端部的通道。17. 根据权利要求11所述的装置，其中， 所述透镜安装于所述读出器的光导接口部。18. 根据权利要求17所述的装置，其中， 所述透镜通过透镜保持插入件保持在适当的位置。19. 根据权利要求18所述的装置，其中， 所述透镜保持插入件通过选自如下布置中的一个或多个而保持在适当的位置： 螺纹布置、摩擦配合布置、弹性布置和胶粘布置。20. 根据权利要求1所述的装置，其中， 所述光导包括一根或多根光纤。21. 根据权利要求1所述的装置，其中， 所述光导具有至少一个在50μηι至600μηι的范围的截面尺寸。22. 根据权利要求7所述的装置，其中， 所述光学传感器和所述读出器之间的所述可分离式连接包括所述光学传感器的突出 部和所述读出器的孔，所述突出部能与所述孔接合。23. 根据权利要求7所述的装置，其中， 所述光学传感器和所述读出器之间的所述可分离式连接包括位于所述光学传感器和 所述读出器中至少一者上的可移动的紧固件。24. 根据权利要求7所述的装置，其中，进一步包括能够抑制所述光学传感器和所述读 出器之间的相对运动的锁定组件。25. 根据权利要求7所述的装置，其中，进一步包括能够抑制所述光耦合布置中的所述 光学传感器和读出器的相对旋转的抗旋转布置。26. 根据权利要求1所述的装置，其中， 所述测定询问系统是层叠的平面集成光学系统SPIOS。27. 根据权利要求1所述的装置，其中， 所述测定询问系统包括照射源。28. 根据权利要求27所述的装置，其中， 所述照射源是红色激光二极管。29. 根据权利要求1所述的装置，其中， 所述测定物组分被保持在通过所述光导的远端部和允许所述分析物扩散而不允许所 述测定物组分扩散的材料形成的测定室内。30. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述测定物组分包括： 标记有基于近似性的信号产生/调制部分对中的一者的分析物结合分子;和 能够与所述分析物竞争性地与所述分析物结合分子结合的标记有所述基于近似性的 信号产生/调制部分对中的另一者的分析物类似物。31. 根据权利要求30所述的装置，其中， 所述分析物结合分子包括标记有所述基于近似性的信号产生/调制部分对中的一者的 甘露糖结合凝集素，并且所述分析物类似物包括标记有所述基于近似性的信号产生/调制 部分对中的另一者的葡聚糖。32. 根据权利要求30所述的装置，其中， 所述基于近似性的信号产生/调制部分对中的一者选自Alexa Fluor647(AF647)、 Alexa Fluor750(AF750)和QSY21〇33. 根据权利要求30所述的装置，其中， 所述基于近似性的信号产生/调制部分对中的一者是六甲氧基结晶紫-l(HMCV-l)。34. 根据权利要求30所述的装置，其中， 所述测定物组分还包括参比荧光团。35. 根据权利要求34所述的装置，其中， 所述参比荧光团是Alexa Fluor 700(AF700)〇36. 根据权利要求1所述的装置，其中， 所述分析物是葡萄糖。37. 根据权利要求1所述的装置，其中，还包括： 非光学分析物传感器。38. 根据权利要求37所述的装置，其中， 所述非光学分析物传感器是电化学传感器。39. 根据权利要求1所述的装置，其中， 所述读出器还包括用于发送检测到的或测量到的分析物数据的发送器。40. -种包括如权利要求1所述的装置以及显示分析物数据的监测器的系统。41. 一种包括如权利要求1所述的装置以及胰岛素输注系统的系统。42. -种在如权利要求1所述的装置中使用的读出器，包括： 测定询问系统，包括透镜;和 光导接口部，包括适于收纳光导的近端部的外扩开口。43. -种使用如权利要求1所述的装置检测或测量碳水化合物分析物的方法，包括： 使用读出器的测定询问系统检测或测量经由光导从测定物组分读出的光信号。44. 根据权利要求43所述的检测或测量碳水化合物分析物的方法，还包括： 将所述测定物组分和所述光导的远端部初始植入使用者身体。45. 根据权利要求43所述的检测或测量碳水化合物分析物的方法，还包括下述步骤： 经由接口部将所述光导的近端部与透镜光耦合。
【文档编号】A61B5/145GK105873511SQ201480070524
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2014年10月23日
【发明人】埃里克·艾伦·拉松, 伏尔泰·艾萨克·莱夫龙, 凯文·霍尔茨, 贾森·罗德里格斯, 阿梅亚·坎塔克, 瑟伦·奥斯莫
【申请人】美敦力迷你迈德公司