用来确定哺乳动物组织液中的物质的浓度的光学传感器所用的测量腔室的制作方法
【专利摘要】用来确定包含在哺乳动物组织液中的物质的浓度的以光学方式工作的传感器所用的测量腔室装置，其中，测量腔室装置(1)具有测量腔室(2)，测量腔室(2)被构造用于：置入哺乳动物体内，以测量介质加注，以及具有壁部(4)，相比于组织液中的其他组成成份来说，壁部(4)至少在一壁部部段中对于所述物质具有更好的扩散透过能力，其中，测量腔室(2)具有：第一测量腔室窗部段(5)，第一测量腔室窗部段(5)预备用于连接用以将光束射入测量腔室(2)中的发送装置(17)；以及第二测量腔室窗部段(6)，第二测量腔室窗部段(6)预备用于连接用以接收透射穿过测量腔室(2)的光束的接收装置(24)，其中，壁部(4)和测量腔室窗部段(5、6)将测量介质防滴漏地包纳，测量腔室装置(1)具有消毒套筒(3)，其中，消毒套筒(3)至少包套测量腔室(2)的壁部部段(4)，但不包套发送装置(17)和接收装置(24)，并且不封闭用于光束的测量腔室窗部段(5、6)，消毒套筒(3)同样被以测量介质加注，以便使壁部(4)被测量介质包围，并且消毒套筒(3)在测量腔室(2)使用前可被移除。
【专利说明】用来确定晡乳动物组织液中的物质的浓度的光学传感器所用的测量腔室
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用来确定包含在哺乳动物组织液中的物质的浓度的、以光学方式工作的传感器所用的测量腔室装置，其中，该测量腔室装置具有如下的测量腔室，该测量腔室被构造用于置入哺乳动物体内，被以测量介质加注以及具有壁部，该壁部至少在一壁部部段中相比于组织液的其他组分而言，对于所述物质具有更佳的扩散透过能力。
[0002]本发明还涉及一种用于物质浓度传感器的模块，该模块具有前述类型的测量腔室
>J-U ρ?α装直。
[0003]本发明还涉及一种物质浓度传感器，该物质浓度传感器具有前述类型的测量腔室
>J-U ρ?α装直。
[0004]最后，本发明涉及一种用于制造所提及的测量腔室装置、模块及传感器的方法。
【背景技术】
[0005]物质浓度测量是一种经常遇到的技术任务。当待测物质存在于其他物质的混合物中时，则这种物质浓度测量遇到特别的难点。这样的基质使得:为了很好地进行浓度测量，不但需要测量方法具有尽可能高的灵敏度，而且需要其具有尽可能高的选择性。由此，凭借单一的测量是行不通的，或者需要应用花费巨大的选择机制，例如气相色层分离法等。在此，测量任务的难度随着基质的复杂程度而增高。
[0006]非常复杂的物质混合物自然来自生物学。因此，对生物基质中的物质浓度的测量是花费最为巨大的任务。
[0007]原则上，测量花费与测量系统的小型化的可行方案背道而驰。而小型化的物质传感器特别是对于生物学应用而言，令人颇感兴趣。众所周知，对于生命必需的是:对于人类而言，例如葡萄糖、食盐、尿酸、氨基酸等的物质以调节好的浓度存在。但在患疾病的情况下，可能发生生物调控循环的失控，致使一种亦或多种对生命必需的物质的浓度处于生理上许可的范围之外。为了通过治疗措施来扭转这种失控，进行医治的医生必须知道一种或多个所述物质的当前浓度；也就是必须测量浓度，并且有时这必须是连续的。于是，一次性进行测量的试纸是不够的。
[0008]于是，例如对于由体内葡萄糖代谢调节的紊乱引起的糖尿病的情况，葡萄糖水平表现为过高(高糖)数值或者过低(低糖)数值。这在长期导致神经细胞发生不可逆转的凋亡，并且引发一系列的病变，首要是在血管处引发病变。可能的后果是如下后遗症:失明、肾功能衰竭、心肌梗塞，高血压和四肢坏死。因此，糖尿病的治疗要求将血糖水平尽可能精确而又持续地调整到处于医学上可接受范围内的数值，例如通过给用胰岛素或葡萄糖来加以调整。注射胰岛素的时间和数量或者进食的必需性依赖于当前的葡萄糖浓度以及一天期间的浓度变化走向。
[0009]由此，葡萄糖浓度是对于复杂的基质中的物质浓度的示例，葡萄糖浓度需要被尽可能连续地、无时间上间断地并且无需反复进行的适配措施地得到监测。毫无例外地目前所有实施的治疗方案都致力于对血糖水平产生影响，所以大多数葡萄糖浓度测量腔室装置都还确定血液中的葡萄糖含量。然而同样已知的是:对组织间隙液体加以应用，这是因为组织间隙液体的葡萄糖含量仅以很小的时间推迟成正比地随血液中的葡萄糖含量变化。
[0010]例如在DE 19911265 C2中介绍了一种用于对特别是在组织间隙的组织液中的含蛋白质的水性溶液的葡萄糖浓度进行测量的测量腔室装置，其中，对透析液同时以偏振和谱图的方式加以分析。然而这种装置的技术花费由于并行采用两种测量方法而非常大。可以预期这种装置还有着庞大的构造尺寸。此外，还列出一种用于实施物质分离的、由合成材料构成的透析膜，然而这种透析膜与光学测量系统在技术上花费非常巨大的关联方案并未详细公开。
[0011]DE 3736092 Al中公开了一种类似的方案。
[0012]当需要检测生物组织中的物质浓度时，组织以及组织间液体表现为基质。对此，需要能置入组织内的传感器，这是因为这样才能对物质浓度加以连续监测。由DE102007031284 Al已知这样的传感器。在那里介绍的构造实现了将测量腔室、发送器与接收器作为能够置入哺乳动物体内的紧凑的单元。
[0013]置入哺乳动物体内的过程要求对传感器进行可靠的消毒。在DE 102007031284 Al的构造中，传感器中所包纳的测量液体也必须被消毒。这只有通过离子化的(辐射有效的(radiaktiv))射束才可行，但是这却带来了发送器和接收器受到离子化射束损伤的问题。
[0014]当依照DE 102007031284 Al制造传感器时，测量腔室必须被无气泡地加注，这只能借助使用真空才可靠地实现。这进一步要求，必须将整套传感器沉入测量介质内。这种类型的真空加注必须被留意的是:发送器和接收器、尤其所用的光学器件不要被测量介质加注。这导致很高的防护费用。
[0015]在依照DE 102007031284 Al的传感器方案中所应用的测量腔室壁部是对于测量介质或至少一部分测量介质是具有扩散透过能力的。因而，为了施加保护以防测量介质挥发或出来，在那里设置为:将该传感器存放在一储放壳体内，该储存壳体被完全以测量介质加注。对于葡萄糖测量的情况而言，储存壳体被以表现为测量介质的食盐溶液加注。这种储放方案随之对传感器的光学器件和电子器件的部件的保护带来很高的而且在制造中成本高昂的要求。用于供电的电线必需针对具有腐蚀作用的食盐溶液得到保护。与这种存放在以食盐溶液加注的储存壳体内的方案相关联地，还有关于传感器件的长期稳定性方面的高风险以及对传感器件的储放性的大大限制。
【发明内容】
[0016]因而，本发明的目的在于，对由DE102007031284A1已知的方案以如下方式加以改进，即:使得制造和储放得以简化。
[0017]该目的根据本发明凭借一种用来确定包含在哺乳动物组织液中的物质的浓度的以光学方式工作的传感器所用的测量腔室装置而得以解决，其中，这种测量腔室装置具有如下的测量腔室，该测量腔室被构造用于置入哺乳动物体内，被以液态测量介质加注并且具有如下壁部，该壁部至少在一壁部部段中相比于组织液的其他组分而言，对于所述物质具有更佳的扩散透过能力，其中，该测量腔室具有:第一测量腔室窗部段，第一测量腔室窗部段预备用于连接用以将光束射入测量腔室中的发送装置；以及第二测量腔室窗部段，第二测量腔室窗部段预备用于连接用以接收透射穿过测量腔室的光束的接收装置，其中，壁部和测量腔室窗部段将测量介质防滴漏地包纳，该测量腔室装置具有消毒套筒，其中，该消毒套筒至少包套测量腔室的壁部部段，但并不将发送装置和接收装置包套住，也不将用于光束的测量腔室窗部段包封住，消毒套筒同样被以测量介质加注，以便使壁部部段被测量介质包围，消毒套筒在测量腔室使用前可被移除。
[0018]本发明的目标还凭借用于物质浓度传感器的模块得以实现，其中，该模块的特征在于依照如上权利要求之一所述的测量腔室装置，其中，第一测量腔室窗部段与第二测量腔室窗部段相对置，并且测量腔室使光束在不发生反射的情况下透射。
[0019]该目标同样以如下的物质浓度传感器来实现，特征在于:依照如下权利要求之一所述的测量腔室装置、在第一测量腔室窗部段处连接的发送装置以及在第二测量腔室窗部段处连接的接收装置。
[0020]该目标也通过用于制造根据本发明的测量腔室装置的方法来实现解决，其中，a)测量腔室被以消毒套筒包套，其中，消毒套筒具有开口，b)由测量腔室与消毒套筒构成的单元在应用真空的情况下被以测量介质加注并将开口封闭，c)经加注的单元借助离子束消毒。
[0021]根据本发明的方案设置有独立的测量腔室装置，该独立的测量腔室装置迟些时候、特别是稍前于用于患者时，才与发送装置和接收装置配套安装成真正的传感器。根据本发明设置的模块式构造以如下方式实现，即:测量腔室具有测量腔室窗部段并且包纳测量介质。为了对测量腔室装置进行简化的消毒和简化的储放，测量腔室至少在可被扩散透过的壁部部段的区域中被以消毒套筒包套，而消毒套筒也被以测量介质加注。由此，测量介质在储放期间不能从测量腔室中出来(例如蒸发等)。同时，测量腔室装置能毫无问题地用离子束消毒，因为对离子束敏感的发送装置和接收装置直到消毒以后才能被安装上。同样地，对测量腔室和消毒套筒的加注在无需在加注过程中就装上接收装置或发送装置的情况下，也就是不必对接收装置或发送装置加以保护的情况下就可行。
[0022]在已加注而且已通过离子束消毒的状态下，测量腔室可以简单地补装上发送装置和/或接收装置。于是，以这种方式获得的模块或者说整套传感器能毫无问题地进行表面消毒，例如通过化学消毒的方式进行，因为测量腔室和消毒套筒的注液部通过先前以离子束进行的消毒就已经是无菌的了。
[0023]具有测量腔室装置、发送装置和接收装置的模块式结构允许在不同的状态下装配成套。于是，可行的是:在制造时，借助离子束消毒的测量腔室装置就已经与发送装置和接收装置装配成套，并且然后对该单元进行表面消毒。于是获得了无菌的传感器，对于该传感器，只须在置入身体前将消毒套筒移除即可。
[0024]较低程度的配套方案自然是可行的。已表明，对于一传感器，置入哺乳动物身体内的元件经过一段使用时间后必须被更换。这总是涉及的是测量腔室装置并且依构造方案而定地也涉及发送装置。所以可以毫无问题地可行的是:单独提供需更换的模块。借助离子束消毒的测量腔室装置仅需要装上发送装置并且作为模块来提供。模块的更换以如下方式进行，即:将要更换的模块与发送装置分开，并用换上新模块。在此，发送装置无须更换。
[0025]对于根据本发明的模块式方案的要点是，测量腔室被这样构造，即:使得测量腔室的壁部和测量腔室窗部段(该测量腔室窗部段预备用于连接发送装置和接收装置)防滴漏地包纳测量介质。消毒套筒在其那方面至少包套测量腔室的能被扩散透过的壁部，但为了光束而不封闭测量腔室窗部段，并且特别是也不包住发送装置和接收装置。由此，发送装置和接收装置可被安装在测量腔室窗部段上，而消毒套筒(仍然)包套测量腔室。
[0026]消毒套筒可以密封地装设在测量腔室的包绕测量腔室窗部段的区域上。消毒套筒不叠盖测量腔室窗部段。其上装有消毒套筒的区域可以例如是测量腔室窗部段上相应的凹陷部、挖空部和槽。可行的示例是在相应测量腔室窗部段上的台阶状的凸缘，消毒套筒以其边缘安设在该测量腔室窗部段上。
[0027]另选于露置测量腔室窗部段的方案地，消毒套筒也可以对于光束透明地构造并且叠盖测量腔室窗部段。在该叠盖区域中，消毒套筒即便当发送装置和接收装置装设在测量腔室窗部段上后，仍保留在传感器上。透明性并不必连贯一致地给出。视情况地，套筒壁中的窗区域透明就够了。
[0028]消毒套筒的套筒壁可以特别简单地应用薄膜来实现，该薄膜为了移除消毒套筒而被撕掉。为此可设置一撕开线。
[0029]测量腔室窗部段和壁部将介质防滴漏地包纳在腔室内。因此，在测量腔室窗部段与壁部之间合适的连接是需要的。为此提供粘贴部。然而粘贴部具有如下的效应:至少会在粘接区域内，壁部的扩散渗透能力降低，因为胶粘剂进入壁部。壁部中扩散透过能力由于粘贴部而降低的区域一般位于测量腔室窗部段与壁部之间的接触部位附近。为了避免通过这样区域的测量发生失真，优选的是:测量腔室窗部段伸入测量腔室中并将这样的区域盖住。于是，这样的不能用于扩散。因此，这样的区域的扩散特性变化不导致测量的失真。
[0030]能够以最为不同的方式将发送装置和接收装置固定在测量腔室窗部段上，例如通过粘贴部来固定。鉴于测量腔室装置的模块式使用，应该优选的是同时实现精确的位置调校的、用以固定所连接的发送器和接收器的固定机构。这可以例如通过粘贴部或涂胶泥部在与适当的调校结构相组合下实现。同样可行的是用于固定机构的法兰，将发送装置和接收装置装在该法兰上。
[0031]发送器和接收器在测量腔室窗部段上的安装自然必须以如下方式进行，即:光束能够耦合输入测量腔室窗部段以及从测量腔室窗部段中耦合输出。除了满足光学要求的粘贴部或涂胶泥部，同样可行的是:设置有用于浸镜液的储器，以保证光束穿过连接部位透射。这可以在连接发送装置和/或连接接收装置时用到。
[0032]发送器和接收器也能通过光纤连接。当应当进行偏振分析时，为此优选应用保偏单模光纤。为了通过光纤连接发送器和接收器时，优选的是:将一个或多个相应的测量腔室窗部段构造为光纤耦合器。借助光纤对发送器和接收器的耦合具有如下优点，即:消毒要求更容易达成。另外，发送器和接收器的位置由此是可变的。即，“窗部段”的概念也包涵光纤率禹合器。
[0033]如由技术现状已知地，发送器在使用前应被校准，其中，应优选两点校准方案。鉴于传感器的可储放性，有利的是:校准可以尽可能稍早于使用传感器时才执行。两点校准要求:测量腔室先后以两种测量介质加注，这两种测量介质在其组成方面，尤其是在待测物质的含量方面有所区别。所述物质例如是葡萄糖。因此，优选的是:测量腔室的消毒套筒通过流体连接件与校准腔室连接，其中，校准腔室含有校准介质。流体连接件能被打开，以使得为了校准目的而将校准介质与测量介质混合。由此，可简单地实现两个用于校准的测量点。第一测量点通过使用在制造测量腔室时所加注的测量介质来实现。第二测量点以如下方式实现，即:消毒套筒与校准介质保持流体连接/流体连接起来，特别是打开已现有的流体连接件。由此，将校准液与测量液混合。掺混物用于产生第二测量点。测量腔室与校准套筒的加注体积的比例以及相应的浓度自然对于校准而言重要相关。
[0034]如果传感器的部件还有处在身体外部的，则置入哺乳动物体内的传感器的固定方案自然是特别重要的。这正是在这里所要考虑的传感器方案的情形，其中，测量腔室通常处于哺乳动物的体内，然而接收装置以及至少还有起分析作用的电子器件处在体外。以如下方式实现了特别贴合而舒缓(schonend)的位置固定，即:在测量腔室设置有柔韧的固定机构，例如呈绑带的形式，该固定机构可被固定在哺乳动物的皮肤上。于是，传感器刺入体内的部分可以灵活地移位，以使得该部分能贴合跟随身体运动等。
[0035]在传感器的伸出体外的部分(一般为接收装置)上方，适当地装上保护帽，该保护帽与用于测量腔室的固定机构无关地固定在皮肤上。碰触、按压或其对保护套的力作用于就不导致传感器体内部分产生引起疼痛的运动，因为不存在保护帽与传感器的如下部件的固定连接，该部件被送入体内或与所置入的部件相连接。
[0036]为了实现测量腔室装置的功能，如已经提及地尽可能力求对测量腔室内室进行尽可能的无气泡加注。为了容忍测量腔室中可能存在的残余气泡，具有优点的是，对于至少一个测量腔室窗部段，将指向测量腔室内部的面至少凸着构造。通过这种凸形构造，小气泡被向外挤压，并且于是测量腔室的光学透射不被干扰或者至少少受干扰。原则上将在稍后使用传感器时置于上方的测量腔室窗部段凸着型构造就足够了，可能的小气泡朝向置于上方的测量腔室窗部段浮升。如果测量腔室稍后的定向不确定，则优选的是:将两个测量腔室窗部段都凸着构造。该凸形构造能独立于消毒套筒地有利地得到使用。
[0037]由于测量腔室窗部段与介质之间的折射率差，凸形面可以选择性地作为用于光束成型的光表面加以构造和利用。由此，实现了光束更好的聚焦以及避免了起干扰作用的边缘光束。
[0038]如已经提及地，测量腔室装置能被补全成用于物质浓度传感器的模块，该模块预备用于置入到哺乳动物体内，方式为:将发送装置连接在第一测量腔室窗部段上。当测量腔室被构造用于使光束透射一次时，即第一测量腔室窗部段和第二测量腔室窗部段安装在测量腔室相对的端部上时，该模块则包括所有置入体内的组成部件。这一般说来是应优选的构造，因为这实现了非常细窄的模块。然而作为选择也可行的是，在测量腔室内设置一有用于光束的反射部位，从而第一测量腔室窗部段和第二测量腔室窗部段不处在测量腔室窗的相对置的端部上，而是例如相邻而置。这有一优点，发送装置和接收装置都能留在体外，特别是能集合成一共同的单元。
[0039]为了尽可能地消除干扰光束，优选的是:保护帽和/或柔韧的固定机构由光学上不透明的材料制成。
[0040]依照根据本发明的方案，至少是测量腔室、优选为所介绍的模块被刺入哺乳动物的体内。在此，测量腔室应该尽可能地完全处于皮肤下。这能简单地通过垂直刺入实现。但为了避免损伤器官或血管等，倾斜刺入是有利的。于是为了也能保证，测量腔室尽可能地完全处于皮肤下，也就是处于哺乳动物的组织中，应优选的是:将留于体外的发送装置或接收装置连接于其上的测量腔室窗部段呈加长部的形式构造。这实现了即使在很平缓的刺入角的情况下，测量腔室也被完全置入组织中。
[0041]通过所述物质自基质(组织液)中的扩散分离，该传感器原理解决了在现有技术中存在的特异区分度低的问题，该特异区分度低的问题在纯物理方法中大多是存在的。通过所述物质自基质中的扩散分离，具有简单的光学测量腔室装置的传感器就行得通并因此非常紧凑。壁部通过其扩散特性从基质中选择所述物质并且将其富集于测量腔室内，方式为:将所述物质与基质中的其他组分分离。扩散分离可以通过尺寸选择和/或形状选择来进行，也就是说壁部仅允许其分子处于确定尺寸范围内或某种形状范围内的物质通过。
[0042]通过传感器的起扩散分离作用的功能，光学测量方法被显著简化，这使得紧凑的、可小型化的而且成本低廉的施行方案成为可能。特别可以通过扩散分离防止:依照所用的测量方法相比于待探测物质以同等程度和可能以强得多的程度发出响应的物质进入测量腔室。
[0043]由发送装置产生的电磁测量射束、光学测量射束，(例如波长在0.8微米与1.5微米之间)透射测量液体。通过测量射束的偏振状态(非偏振、部分偏振、直线偏振、椭圆偏振或圆偏振)和波长分布，可以预设测量方法的类型(偏振测量或吸收测量或散射光测量)并且进而根据一种或多种物质来设计传感器。测量射束在透射测量介质后达到接收装置，该接收装置优选由至少两个相互独立的探测器组成，在这些探测器的前面接有分束器。由此，可以进行全面的测量光束分析。如果接收器与发送器相对置，光束只需透射测量介质一次，这实现了细窄的结构。
[0044]壁部的扩散特性应优选选为:仅对于待测物质实现很好的扩散进而还有很好的透过性，而对待测基质中的其他物质却不然。即在本发明框架内完全可行的是:在设计传感器时，壁部的扩散特性与基质和所述物质相匹配地预设或调整。
[0045]壁部的扩散特性保证了传感器所希望的选择性，使得在测量腔室中进行的光学测量对于所述物质实现很高的特异精确度和很低的探测极限(Nachweisgrenze),而不需成本高昂的光学构件。同样通过扩散选择性取消对于长测量路径的要求，这使得结构可保持紧凑。
[0046]测量腔室装置可以优选地具有细长壳体，例如是毛细小管，在细长的壳体的端侧装有测量腔室窗部段。细长壳体的截面不影响测量的精度，所以可以实现细窄的、作为刺入探针工作的壳体，其例如小于3mm的直径。
[0047]测量腔室内的光学测量自然匹配于测量腔室中待探测物质和测量介质地选定。可行的光学测量是光度测量方法。相对于其他分析方法，光度测量法以高灵敏度、标准条件下大型连续试测的简便性和可行性见长。对于借助吸收光度测量的定量分析，采用紫外光或可见光。这一光谱区域相应于价电子的能级变化。同样可以使用红外光谱范围，在该红外光谱范围内，待探测物质的分子中发生原子核振动能量(Kernschwingungsenergie)的改变。
[0048]然而，仅一小部分待探查物质表现为处于可见光或紫外光谱的吸收带中。但在大多情况下可行的是:将所述物质通过适当的化学反应转变成有特征吸收性质的化合物，并由此确定其浓度。自从引入光度测量方法，已介绍了超过一千种分析方法，这些方法原则上都可以用在这里。化学反应能以如下方式引发，即:使所述物质扩散进入测量腔室的液体中。经过相应的处理能被探测的是下列物质:酮体、胆红素、胆固醇、铁、胆汁酸、血红蛋白、尿酸、一氧化碳、血中的余氮等。
[0049]由此，测量腔室中的液态测量介质有时依赖于物质和/或基质来选取。特别是液态测量介质可这样选取，液态测量介质包含标准浓度的待测物质。于是，接收信号示出与标准浓度的偏差。
[0050]在透射穿过测量介质时光束的衰减被考虑作为加以检测的测量变量，其中，也可以进行波长选择式分析或偏振选择式分析。同样可对不同波长的多个光束加以分析。为此优选的是:发送装置具有光束源并且具有光学滤光系统或成像系统或两者兼具。成像系统负责使光束尽可能优化地透射测量腔室并特别地使由光束源发出的光束匹配于测量腔室的截面和长度。为此，成像系统可以例如包括准直器光学器件。光束源可以构造为发光二极管、激光二极管或发光二极管阵列。
[0051]滤光系统与待分析的光学效应相协调，所述光学效应可以包括宽带吸收、波长选择式吸收、与偏振相关的吸收或者偏振旋转。因此，适当的是:滤光系统包括偏振滤光器和/或干涉滤光器和/或棱镜滤光器。
[0052]当在接收器方面进行差量分析或对两个不同的光学效应加以分析时，实现特别高的精度。因此，优选的是:接收装置具有至少两个光敏传感器和至少一个光学滤光系统，该滤光系统匹配于发送器侧的滤光系统。
[0053]如已经提及地，测量介质优选匹配于基质地选取。对于生物组织的情况，生理盐水或葡萄糖溶液可作为测量介质。在对偏振旋转进行分析时，优选的是:发送器侧的滤光系统具有偏振滤光器，接收器侧的滤光系统也具有偏振滤光器，并且分析电路对当透射以测量介质加注的测量腔室时光束的偏振旋转加以测定，并且从中推导出所述物质的浓度。
[0054]不言而喻地，前面提到的以及下面还要阐述的特征不仅能以所给出的组合使用，而且也能以其他组合或者独立地使用，而不离开本发明的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0055]下面，例如结合同样公开了对于本发明重要的特征的附图来详细阐释本发明。其中:
[0056]图1示出用来测量液体中的物质浓度的传感器所用的测量腔室装置的示意图，
[0057]图2至图4示出图1的构造方式的变型方案，
[0058]图5以能长期储放的状态示出具有依照图1的测量腔室装置的传感器，但该传感器还并未准备好用于给患者刺入的状态，
[0059]图6示出类似于图5的图示，在这里这时涉及的是构造成两点校准的改进方案，
[0060]图7示出用于类似于图1的传感器的模块，但不带有接收装置，
[0061]图8示出图7的模块的经改动的构造方式，以及
[0062]图9示出对图8模块加以应用的传感器的示意图，该传感器已刺入患者的皮下，并且加上其他构件一起完整呈现。
【具体实施方式】
[0063]图1示意性地示出用于传感器的测量腔室装置I的纵剖面，该传感器依照DE102007031284 Al的测量原理来实现。但在这里，不同于DE 102007031284 Al中所介绍的传感器地设置有传感器的模块式的构造方式，该模块式的构造方式由测量腔室装置I以及还要介绍的发送装置和接收装置构成。在测量原理方面，以全部内容参引DE 102007031284Al。
[0064]测量腔室装置I具有测量腔室2，测量腔室2被以液态测量介质(例如生理盐水)加注。测量腔室2被以消毒套筒3包套，该消毒套筒3也被以测量介质加注。测量腔室2由细长的小管(例如毛细管4)形成，该细长的小管4在其端侧以窗5和窗6封闭。由此，形成了测量腔室内部空间7，测量介质被防滴漏地包纳在测量腔室内部空间7中。在此“防滴漏”的概念被理解为:测量介质不能从测量腔室内部空间7流出，然而透过小管(例如毛细管4)壁部的扩散是可以的。
[0065]消毒套筒3以套筒壁8围成壁部，从而在毛细管4与套筒壁8之间形成套筒内部空间9。套筒内部空间9也被以液态的测量介质加注。
[0066]套筒壁8被这样构造，即:套筒壁8以套筒窗10和套筒窗11将窗6和窗5叠盖。窗5和窗6以及相应的套筒窗10和套筒窗11对于光束是透明的，该光束应当穿过测量腔室内部空间7射出。
[0067]套筒壁8和消毒套筒3使得:毛细管4的壁部在两侧被液态测量介质包围。对测量腔室内部空间7和套筒内部空间9的加注优选通过真空加注来进行。为此,在套筒壁8中设置有小开口，该小开口对测量腔室装置I抽真空，然后以液态测量介质(例如食盐溶液)加注测量腔室装置I。在加注过程后，套筒壁8中的加注开口被关闭。可替选地，在套筒壁8中还可以设置有加注阀。
[0068]测量腔室装置I被构造用于:将传感器的发送装置和接收装置与窗5和窗6连接起来。图5示出相应状态，结合图5还对结构加以阐释。对于图1的构造方式重要的是，套筒壁8不遮盖窗5和窗6。因此图1的构造方式中具有相应的套筒窗11和套筒窗10。由此，光学发送装置以及光学接收装置能直接安装在套筒窗11和套筒窗10上。
[0069]图2与此相关地示出一变型方案。在这里，窗5从套筒壁8上挖开。套筒壁8具有套筒边缘12，套筒边缘12被固定在窗5的边缘上。在图2中，在窗6处示出另一选择性的光学构造方案。在这里，套筒边缘13固定在窗6的侧向边缘上。
[0070]在一没有进一步不出的备选方案中，窗5和6构造为用于连接光纤的光纤稱合器，发送装置和接收装置通过光纤耦合器得以联接。于是，套筒壁8与该光纤耦合器连接。由此，光纤耦合器设置在窗的置于外部的区域中。这种构造方式对所有在前面和后面介绍的实施方式均选择性可行。
[0071]图3示出消毒套筒3在窗5和窗6的区域中的另外两个固定可行方案或者说构造方案。为了更好地固定套筒边缘13，在窗6处设置有装配环14，装配环14在外部安装在毛细管4的壁部上。装配环14自然也可以置于窗5的边缘上。装配环14为套筒边缘13提供有装配面。
[0072]在图3中还示出:窗5设有远离测量腔室内部空间7指向的外突出部15。由此，在窗5处形成环绕式的边缘槽或边缘挖空部,套筒边缘12固定在该边缘槽或边缘挖空部上。
[0073]为了固定消毒套筒3的套筒壁8，可以将结合图1至图3示范性绘出的构造方式以任意组合加以使用。同样地，在窗边缘处的其他固定方案也是可行的。
[0074]图3以窗5的所示示例示出了对其中一个窗的附加的选择性特征。该特征附加地具有内突出部16。内突出部16在毛细管4边缘的区域上，恰好在窗5安装到毛细管3端侧的部段中延伸进入测量腔室内部空间7中。当为了在窗与毛细管的端侧之间进行连接而应用粘贴部时，毛细管4的扩散特性在该端侧附近发生改变。为了使这种改变不影响进入测量腔室内部空间7的扩散，内突出部16负责:在进入其中的扩散特性发生改变的区域中，使测量腔室2不具备测量腔室内部空间7，也就是说，没有存在测量介质的区域。内突出部16自然可以完全独立于套筒壁8固定在窗5和窗6上的方案类型地加以应用。
[0075]图4示出了图3的测量腔室构造方式的一改动的构造方式。在这里，这时两个窗
5、6都设有内突出部16。内突出部16在图3中针对窗5示出的构造方式的改进方案中在这里也凸着构造有其指向测量腔室内部空间7的面16a。该凸面16a使得:将可能留存在测量腔室内部空间7中的小气泡向外排挤，并且于是对光束通路尽可能小地产生干扰。另夕卜，凸面16a可以这样构造，即:基于窗5、6的材料与测量介质的折射率差来实现如下光学效应，该光学效应被用于使光束更好地聚焦和/或用于避免起干扰作用的边缘光束。
[0076]消毒套筒3允许通过离子射束对测量腔室装置进行消毒，而不必使还要介绍的发送装置和接收装置同样暴露在离子束下。在带有测量腔室装置I的传感器工作前，将消毒套筒3移除。为此，例如可以在套筒壁8中上设置有适当的撕开线或者预设断裂部位。同样地，可以将套筒边缘12或13的连接部这样构造，S卩:该连接部在一定拉力之上时就打开。
[0077]测量腔室2的壁部实现了:在环围的基质与测量介质之间的扩散物质补偿双向地而且物质选择性地进行。在此，这种选择方案这样选取，只有待探测物质能通过壳体2的壁部，或者待探测物质至少具有比基质的物质高出一个数量级的扩散系数。
[0078]壁部允许尺寸小于一最大尺寸的物质进入测量腔室2内部，与之相对地，尺寸更大的物质不能通过。对于最大尺寸的示例性数值例如为30千道尔顿(kDalton)。在以这种方式通过对壁部的处理或构造而产生的尺寸选择值上，葡萄糖可以扩散进入测量腔室内部空间7中，而更大的物质(其例如在还要阐释的测量效应方面显示出更大的效应)则不能挤进去。
[0079]测量腔室装置I实现了动态的而且限定的物质选择。
[0080]图5示意地示出了补上了发送装置17和接收装置24的测量腔室装置I。发送装置17具有窗18，来自光源(在本示例中为二极管19)的光束穿过窗18，并且在窗18处耦合输出。二极管19位于电路板20上，电路板20也承载着光学器件21,光学器件21将来自二极管19的光束适当地集束。壳体22承载电路板20和窗18。选择性地将尖端23装设到壳体22上，尖端23用于将传感器更好地刺入应当对其血液内葡萄糖水平加以测量的哺乳动物(例如患者)的皮下。发送单元17的这里介绍的构造方案是示范性的。但重要的是:发送单元17被构造用于在窗5处进行连接。在窗5处进行的连接以在图5所示的构造方式通过如下方式来进行，即:窗18和窗5适当地在光学上彼此耦合。当应用发送装置17的已在前面提到的实施方案时，其中，发送装置17通过光纤与测量腔室装置I连接，则窗18要用光纤耦合器代替，并且光纤从光纤耦合器引导至同样实施为光纤耦合器的窗5。
[0081]为了更简单地图示，图5的构造方式示出的是依照图1的测量腔室装置I。自然地，测量腔室装置I的其他构造方案也同样可以应用，其中，发送装置17于是被适应于窗5 (或光纤耦合器)的相应构造方案地设计。
[0082]接收装置24布置在相对置的窗6处。接收装置24具有立方分束器(Strahlteilerwurfel) 25,立方分束器25将穿过测量腔室2射出的光束分开引至探测器26、探测器27。在此，这种划分相应于例如依照偏振、波长等的所选测量原理来进行。同样适用于接收装置24与窗6的连接的是对于发送装置17及其连接到窗5的方案所说过的情况。可行的是，将立方分束器以及与其在光学上相连的元件直接安装在窗6上。可替选地，可以应用光纤连接方案，方式为:窗6实施为光纤耦合器，该光纤耦合器通过光纤连接到接收装置24处的相应的光纤耦合器连接部上。
[0083]只要在前面或后面说到将发送装置17和接收装置24 “安装”或“固定”到测量腔室装置I上的话，则由此对于光纤联结的情况就意味着将发送装置17和接收装置24以光学方式连接到测量腔室装置I上。
[0084]由二极管19发出的光束28被(例如通过光学器件21)加以适当调制，并且在穿过测量腔室2并且与包含在测量腔室2中的物质发生可能的相互作用后直接被接收装置装置24检测。在图5的实施方式中，光束6的衰减依赖于测量介质中与偏振相关的吸收。吸收过程又以已知的方式与物质浓度相关联，从而由探测器26、探测器27处的光束强度进而还由接收器信号强度，自动地实现了推知物质浓度。图5的构造方式特别适应于能影响吸收的物质。
[0085]发送装置17和接收装置24都与(未示出的)控制电子器件相连，该控制电子器件一方面操控二极管19，另一方面读取探测器26、探测器27。
[0086]图5示出处于可长期储放状态中的传感器。自然地，在刺入前，将消毒套筒或其套筒壁8移除。
[0087]在制造过程中，在发送装置17和接收装置24安装在测量腔室装置I上的时刻，测量腔室装置I在内部已经是无菌的，因为它们已通过离子束进行消毒。如图5可见的传感器可以在安装发送装置17和接收装置24后，简单地进行表面消毒，例如借助气体等进行所谓的化学消毒。
[0088]对于发送装置17所绘出的光学器件21只是示范性地作为准直仪光学器件绘出。光学器件21例如可以附加地或另选地包括滤光系统，如偏振滤光器、干涉滤光器或棱镜滤光器(Kantefilter)。光学滤光系统的构造方案依赖于所采用的测量方法的类型。当然优选的是，同样在接收装置24中还布置有与发送器侧的滤光系统相匹配的接收器滤光系统。由此，如下合适的测量方法是可行的，该方法自然可以通过以图5的所绘构造实现的偏振差量测量而行得通。
[0089]图6示出了具有改进的测量腔室装置I的传感器。改进的测量腔室装置I还附加地包括校准套筒29，校准套筒29在示例中通过套筒壁30形成，套筒壁30接合到消毒套筒3的套筒壁8上。校准套筒29提供出套筒内部空间31，套筒内部空间31被以校准介质加注。套筒内部空间31 —方面通过流体连接部32被加注。在此，也可以涉及与结合测量腔室2和消毒套筒3所介绍的加注方案相同类型的加注方案。另一方面，在校准套筒29的套筒内部空间与消毒套筒的套筒内部空间9之间设置有流体连接件33。该流体连接件能被选择性地打开，从而套筒内部空间31中的校准介质与套筒空间9中的测量介质掺混。这如在共性的说明书部分中已经阐释地产生了用于校准传感器的第二测量点。为了校准，传感器首先在未建立流体连接的情况下工作。测量腔室内部空间7中的测量介质以及其中所含的待测物质浓度提供了第一校准点。接下来，建立(例如打开)流体连接33，从而来自套筒内部空间31的校准介质与来自套筒空间9的测量介质相掺混。由此，基于毛细管4的扩散特性，测量腔室内部空间7内的物质组成由测量介质产生变化。这提供了第二校准点。
[0090]校准套筒29在图6的图示中被示范性地这样构造，即:校准套筒29安插在消毒套筒3上，S卩，消毒套筒3和校准套筒29共用同一壁部。然而这不是必需的。校准套筒29也可以设置为其中包纳有校准介质的、独立的套筒。决定性的仅为:校准套筒29与消毒套筒3之间可以建立流体连接，通过该流体连接能够使得校准介质与测量液体可以掺混。
[0091]流体连接也可以通过消毒套筒3上的刺入开口得以实现，从而校准套筒于是通过包含校准介质的、带有相应的针头的尖端来实现。
[0092]图7以示意图示示出用来检测物质浓度的传感器所用的模块，该传感器按照所介绍的方式工作。该模块由测量腔室装置I和发送装置17构成，两者都按前面所阐述的原理构造。为了安装接收装置24，在测量腔室装置I的相应的窗6上设有法兰34，接收装置24可固定在法兰34上。为了使得光束从窗6尽可能完全地透射至接收装置24，法兰34具有一容腔35，浸镜液(例如浸镜油)可以装入该容腔35中，之后将接收装置24固定到法兰34上。
[0093]法兰的构造或应用自然仅仅是多个用于固定接收单元24的机构的可行方案中的一个。图7的构造方式的重要方面在于，提供如下的模块，该模块包括传感器的所有稍后至少部分地要置入应当在其中对组织液在物质浓度方面进行检测的体内的元件。用于固定的机构(例如呈法兰34的形式)允许简单地固定那些不送入体内的元件，也就是接收单元24。通过这模块实现了传感器的成本低廉的长期运行，这是因为仅须更换该模块，而无须更换接收单元24。
[0094]为了当将模块送入体内后固定传感器，在窗6处设置有固定和保护装置，该固定和保护装置例如可以呈绑带36形式地构成。该固定和保护装置一方面固定地安置在模块上，另一方面柔韧地构造。该固定和保护装置能与模块所置入该身体的皮肤相连接，例如通过缝针、粘贴、膏药等方式连接。由此，一方面可保证:所送入的模块能简单地贴合跟随身体运动，也即对于患者的负担很小。另一方面，所送入的模块和特别是穿透皮肤的部位受到保护以免发生感染。在此，保护和固定装置(例如绑带36)要优选在光学上不透明，从而没有起干扰作用的光束从测量腔室装置I的侧向上达到接收装置24。同样自然也防止:起干扰作用的光束可能透过皮肤达到测量腔室装置1，这样的光束可能在接收装置24中产生干扰信号。
[0095]图8在这里示范性地针对图7的模块示出测量腔室装置的改动方案。接收装置24安装于其中的窗6在这里配备有加长部36。由此，在模块或传感器倾斜着刺入皮下时，整个毛细管4也能进入体内组织液存在的区域中。这示范性地在图9的示意图中示出，图9示出传感器倾斜着刺入皮肤39下的情况。当然，在刺入前，消毒套筒3的套筒壁8被移除。视套筒壁8在窗5和窗6区域中的固定方案而定地，在此可以遗留下套筒剩余部38，在图9示范性示出的构造方式中，套筒剩余部38与窗5处的套筒窗一起甚至留在光束通路上，但在那里不产生干扰。
[0096]图9还示出固定在法兰34上的接收装置24。如所看到地，在接收装置24与窗6之间装有浸镜液41，浸镜液41确保了光束从窗6到接收装置24尽可能完全的穿透。接收装置24 (例如探测器26和27)与实现相应信号读取的电子器件34相连。
[0097]—方面，传感器凭借其绑带36固定在皮肤39上。绑带36的柔韧性实现了:所置入的传感器能贴合跟随身体的运动。同时，传感器的伸出于身体的部分被以一保护帽42盖住，保护帽42不依赖于绑带36地固定在皮肤39上。电子器件43固定在保护帽42上，电子器件43与接收装置24或发送装置17之间的连接件是柔性的。由此确保:作用于保护帽42上的压力等不导致传感器的那些送入体内的部件发生运动。同时保护帽42对传感器的伸出于身体的部分加以保护并且承载电子器件34。
[0098]为了更换传感器的伸出于身体的部分(这一般在约14天后必须进行)，将保护帽42取下，对此将连至传感器的电插接连接件松开。于是，接收装置24在其连至窗6的连接部处松开。于是，将由测量腔室装置I和接收装置组成的模块从体内抽出，并用以新的模块代替，接收单元24于是重又固定在该新模块上。由此，使得传感器成本低廉的更新方案成为可能，而无须新提供接收单元24。
【权利要求】
1.一种用来确定包含在哺乳动物组织液(40)中的物质的浓度的、以光学方式工作的传感器所用的测量腔室装置，其中，测量腔室装置(I)具有测量腔室(2)，所述测量腔室(2)被构造用于:置入哺乳动物的体内，被以液态测量介质加注，并且具有壁部(4)，所述壁部(4)至少在一壁部部段中对于所述物质而言具有与组织液(40)的其他组分相比更好的扩散透过能力， 其特征在于， 所述测量腔室(2)具有: 第一测量腔室窗部段(5)，所述第一测量腔室窗部段(5)预备用于与将光束射入所述测量腔室(2)中的发送装置(17)相连接，以及 第二测量腔室窗部段￠)，所述第二测量腔室窗部段(6)预备用于与接收透射穿过所述测量腔室⑵的光束的接收装置(24)相连接，其中， 所述壁部(4)和所述测量腔室窗部段(5、6)防滴漏地包纳测量介质， 所述测量腔室装置(I)具有消毒套筒(3)，其中， 所述消毒套筒(3)至少包套所述测量腔室(2)的壁部部段(4)，然而不封闭用于光束的所述测量腔室窗部段(5、6)并且不阻碍与发送装置(17)及接收装置(24)的连接， 所述消毒套筒⑶同样被以测量介质加注，以使壁部部段⑷被测量介质包围，并且 所述消毒套筒(3)在所述测量腔室(2)使用前能够被移除。
2.按照权利要求1所述的测量腔室装置，其特征在于，所述消毒套筒(3)密封地装设在所述测量腔室(2)的包绕所述测量腔室窗部段(5、6)的区域上，并且并不叠盖所述测量腔室窗部段(5、6) ο
3.按照权利要求1所述的测量腔室装置，其特征在于，所述消毒套筒(3)叠盖所述测量腔室窗部段(5、6)并且对于光束是透明的。
4.按照上述权利要求之一所述的测量腔室装置，其特征在于，所述消毒套筒(3)具有薄膜(8)，所述薄膜(8)特别是具有用于移除所述消毒套筒(3)的撕开线。
5.按照上述权利要求之一所述的测量腔室装置，其特征在于，所述测量腔室窗部段(5,6)与所述壁部(4)相粘贴并且伸入所述测量腔室(2)中去并且叠盖所述壁部(4)的由于粘贴而使壁部(4)的扩散渗透能力降低的区域。
6.按照上述权利要求之一所述的测量腔室装置，其特征在于，在所述第一测量腔室窗部段(5)和/或所述第二测量腔室窗部段(6)上设置有用于对所要连接的发送装置(17)或接收装置(24)加以固定的固定机构(34)，特别是包括法兰的固定机构。
7.按照权利要求6所述的测量腔室装置，其特征在于，所述固定机构(34)具有用于浸镜液(41)的储器(35)。
8.按照上述权利要求之一所述的测量腔室装置，其特征在于，所述消毒套筒(3)与校准腔室(29)通过流体连接件(33)相连接，其中，所述校准腔室(29)包含校准介质，并且所述流体连接件(33)是封闭的但又是能被打开的，用以为了校准目的而将校准介质与测量介质相掺混。
9.按照上述权利要求之一所述的测量腔室装置，其特征在于，在所述第一测量腔室窗部段(5)和/或所述第二测量腔室窗部段￠)的边缘上装设有固定机构(36)，利用所述固定机构(36)能够将所述测量腔室装置(I)在置入哺乳动物的体内后固定在哺乳动物的皮肤上，其中，所述固定机构特别地构造为弹性绑带(36)。
10.按照上述权利要求之一所述的测量腔室装置，其特征在于，所述第一测量腔室窗部段(5)和/或所述第二测量腔室窗部段(6)具有指向所述测量腔室内部空间(7)的凸着的窗面(16a)，以便将处于测量介质中的小气泡挤到一个或多个所述测量腔室窗部段(5、6)的边缘处。
11.按照上述权利要求之一所述的测量腔室装置，其特征在于，所述第一测量腔室窗部段(5)和/或所述第二测量腔室窗部段(6)构造为光纤耦合器或者具有光纤耦合器，以使所述发送装置(17)或所述接收装置(24)通过光纤连接起来。
12.一种用于物质浓度传感器的模块，其中，所述模块的特征在于按照上述权利要求之一所述的测量腔室装置(I)，其中，所述第一测量腔室窗部段(5)与所述第二测量腔室窗部段(6)相对置，并且所述测量腔室(2)被构造用于使光束在不发生反射的情况下透射。
13.一种物质浓度传感器，其特征在于:按照上述权利要求之一所述的测量腔室装置(I)、在所述第一测量腔室窗部段(5)处连接的发送装置(17)以及在所述第二测量腔室窗部段(6)处连接的接收装置(24)。
14.按照权利要求13所述的传感器，其特征在于能够布置于所述接收装置(24)上方的保护帽(42)，其中，设置有用于将所述保护帽(42)与所述接收装置(24)弹性连接的机构。
15.按照权利要求14所述的传感器，其特征在于，所述保护帽(42)具有用于固定在哺乳动物皮肤上的、独立于所述测量腔室装置(I)的机构。
16.按照权利要求9所述的测量腔室装置或者按照权利要求14或15所述的传感器，其特征在于，所述测量腔室装置(I)的所述固定机构(36)及所述保护帽(42)具有光学上不透明的材料，以避免干扰光的进入。
17.一种用于制造按照权利要求1至10之一所述的测量腔室装置(I)的方法，其特征在于， a)所述测量腔室(2)被以所述消毒套筒(3)包套，其中，所述消毒套筒⑶具有开口， b)由所述测量腔室(2)和所述消毒套筒(3)构成的单元在使用真空的情况下被以测量介质加注，并且所述开口被封住，以及 c)经加注的单元借助离子束加以消毒。
18.一种用于制造按照权利要求12所述的模块的方法，其特征在于，在步骤c)后，将所述发送装置(17)与所述第一测量腔室窗部段(5)相连接并且接下来执行表面消毒。
19.一种用于制造按照权利要求13所述的传感器的方法，其特征在于，首先实施按照权利要求18所述的方法，其中，在表面消毒之前，将所述接收装置(24)与所述第二测量腔室窗部段(6)相连接，并且其中，应用按照权利要求8所述的测量腔室装置(1)，并且在将所述传感器置入哺乳动物的体内前，对所述传感器加以校准，方式为:在移除所述消毒套筒(3)之前且在打开所述流体连接件(33)之前执行一次测量，并且接下来打开所述流体连接件(33)，并且对于与校准介质掺混后的测量介质执行一次测量。
【文档编号】A61B5/145GK104136909SQ201280059553
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2012年11月30日 优先权日:2011年12月2日
【发明者】汉斯-约阿希姆·弗莱塔克 申请人:席尔德泰克有限责任公司