相关申请的交叉引用本申请要求于2015年6月25日提交的标题为“sensorinterrogationsystem”的临时美国专利申请no.62/184,785和2015年10月9日提交的标题为“transcutaneousreaderforusewithimplantableanalytesensors”的临时美国专利申请no.62/239,536的权益，每个申请的内容通过引用整体上并入本文。
背景技术：
：：本文描述的一些实施例涉及可植入分析物传感器。更具体地，本文描述的一些实施例涉及与这种传感器结合使用以经皮确定分析物水平的读取器。如本文所使用的，传感器是被配置为发射可以与分析物的浓度或量或者感兴趣的参数相关的信号的任何设备、化学制品或结构。确定人体内各种物质的水平的可植入传感器在本领域中是已知的。例如，通过引用整体上并入本文的美国专利6,304,766公开了一种丸形或豆形感测设备，该设备包括嵌入在壳体内的发光器、光电检测器和发送器，其中壳体由诸如允许其用作波导的丙烯酸类聚合物之类的材料制成。壳体被构造为植入皮肤之下，例如在皮肤和皮下组织层之间。美国专利no.6,304,766中描述的设备的壳体具有外部材料涂层(“荧光指示剂分子”)，当被内部发光器生成的辐射击中时发出荧光，并且由指示剂分子发射的荧光进入壳体并在壳体内内部反射。光电检测器对荧光敏感，并生成与其检测到的荧光量对应的信号。此外，指示剂分子发射荧光的程度以及因此壳体将被内部反射的荧光内部照射的程度随着感兴趣的特定分析物(例如，葡萄糖、氧气、毒素、药物等)在人体内的浓度水平而变化。因此，光电检测器生成的信号将指示至少在设备附近的组织和/或体液内分析物的水平。与美国专利6,304,766中公开的感测设备一起使用外部电源和外部阅读器。电源经由电感器经皮向感测设备供电，其中电感器在感测设备的电路系统内感应出电流，以给发光器、光电检测器和发送器供电。发送器进而发送指示光电检测器生成的信号的强度并且因此指示被感测的分析物的水平的信号。发送器信号例如可以进一步是电感、rfid型信号等，并且读取器被配置为感测所发送的信号并且使得能够确定分析物的水平。另一种可植入传感器在授予wisniewski的美国专利公开2012/0265034中公开，该专利的内容通过引用整体上并入本文。这个参考文献中公开的传感器(在本文中被称为“wisniewski型传感器”)不包括任何内部电子器件。相反，美国专利公开2012/0265034中公开的传感器包括各种生物相容性支架结构，以促进(foster)组织到传感器中的集成，以及由支架结构支撑并在整个支架结构中分布的各种“感测部分”或指示剂分子。指示剂分子响应于激发辐射(例如，光)而产生可检测的光子信号，并且当施加和/或移除激发辐射时响应信号的振幅(在一些情况下)或衰减特性(在其它情况下)根据传感器所暴露于的分析物的浓度而变。对于根据美国专利公开2012/0265034的传感器，外部“读取器”定位在植入传感器的区域上方，并且读取器上的分立光源发射穿透皮肤到达传感器的具体波长的光。在被具体波长的光激发后，每个被激发的指示剂分子将进而辐射(发射)较长、较低能量波长的光，其中一些波长将传递出皮肤。读取器内的光电检测器(偏离读取器光源以及可植入传感器)响应于传递出皮肤的光并生成信号，该信号的振幅与从植入的传感器发出并从皮肤上离开的光的量对应。通过观察由指示剂分子发射的光的振幅，可以确定特定的感兴趣分析物的浓度。重要的是，每个发射点(指示剂元素)可以在所有方向上辐射光，即，作为发射光的点源。因此，在植入物(或其一部分)的激发下，植入物的发光在所有方向上辐射。但是，发光通过的组织倾向于散射发光。此外，只有检测器可以捕获并转换成电流或电压的发射光在生成有用的信号信息方面是有效的；辐射出来并且未被光电检测器捕获的总体发射光的任何部分都是“无价值的”，并且就提供关于感兴趣的分析物的浓度的强烈、清楚(即，准确)指示而言实际上被浪费了。因此，信噪比是次优的。技术实现要素：本文描述的一些实施例涉及具有分布式辐射源和光电检测器的读取器。光电检测器可以是可操作的，以感测由植入的传感器发射的辐射(例如，光)。分布式辐射源可以至少部分地包围光电检测器。分布式辐射源可以在皮肤内生成激发辐射的光子云，其可以基本上包围(envelope)以厘米级别或更小的深度植入皮肤内的传感器。因此，基本上整个传感器被用于指示分析物浓度。例如，光子云可以激发传感器的整个长度，并且传感器激发的持续时间可以缩短，这可以延长传感器的使用寿命(例如，通过降低个体指示剂分子的光漂白速率)以及改进由传感器生成的光信号的信噪比。它还允许读取器使用较低功率水平的发射受激辐射很好地工作，由此延长读取器电池的使用寿命或延长电池再充电间隔。在具体的实施例中，读取器可以具有部署在光电检测器上方的光学滤波器，例如，以允许来自传感器的光到达光电检测器，同时排除来自分布式辐射源的光。例如，本文描述的一些实施例可以包括在美国专利申请公开no.2014/0275869中描述的实施例的一个或多个特征，该专利申请的公开内容通过引用整体上并入本文。分布式辐射源可以通过多个单独的光源或发射器(例如，led)来提供，这些光源或发射器可以相对于光电检测器基本均匀地间隔(就角位置而言)。如本文进一步详细描述的，源间间距对于由每个源在体内创建的光的球(orb)可以足以合并或重叠，即，形成传感器包围光子云，如下所述。在体外(例如，在没有散射的情况下)，光的球可以不重叠和/或可以不完全重叠。适当地，读取器包括温度传感器，以确定皮肤温度，并且其优选地被配置为无线地发送数据。在一些实施例中，光电检测器可以耦合到读取器基板的中心部分(诸如壳体、背板、印刷电路板等)。两个或更多个发射器可以耦合到读取器基板的外围部分。基板、光电检测器和发射器可以被统称为“读取器”。每个发射器可以产生以预定义图案从发射器辐射的信号(例如，光)。例如，发射器可以产生光的球、波瓣或锥形，使得每个发射器随着与发射器的距离增加而照射增加的横截面面积。当传感器部署在特定的植入深度时，可以选择、调整或配置发射器的照射图案和基板上的间隔，以与传感器交互。例如，在一些实施例中，发射器可以被共同配置为使得，在没有组织引起的散射的情况下，来自发射器的照射场在植入深度处不重叠。类似地，当光不被组织散射或反射时，植入深度处的发射器组的远场照射图案可以形成具有中央暗区的环形形状。当读取器与植入的传感器一起使用时，组织可以使由发射器发送的光散射，以产生可以照射传感器的整个长度的光子云。在本文描述的一些实施例中，一个或多个光学隔离构件可以耦合到读取器基板。例如，周边光学隔离构件可以是可操作的，以将从一个或多个发射器发射的光的至少一部分朝着读取器的中心区域反射回去。例如，如本文进一步详细描述的，读取器可以被配置为使得光电检测器直接放置在植入的传感器和发射器上方，这会导致发射器间隔开一定的横向距离。因此，发射器可以将它们的光的一部分发送到不包含传感器的组织区域，从而实际上浪费了那部分光。周边光学隔离构件可以是可操作的，以反射否则将朝着传感器浪费的光的至少一部分。在其它情况下，透镜、波导或任何其它合适的光学元件可以是可操作的，以将来自发射器的光朝着传感器聚焦。本文描述的一些实施例涉及询问植入在生物体的组织内的分析物传感器(也简称为“传感器”)的方法。该方法可以涉及在生物体内用激发辐射的光子云充分地包围传感器，足以使传感器上的指示剂分子表现出光反应。类似地，可以将整个长度和/或整个表面区域或其相当一部分暴露于由读取器发射的辐射。例如，读取器可以有两个或更多个发射器。每个发射器可以发射光。每个发射器可以被配置为发射具有在植入深度(例如，植入物被植入组织内的深度)处具有预定义横截面面积的远场照射图案的光。在没有散射和/或反射的情况下，来自每个发射器的照射图案的横截面面积和/或直径可以小于传感器的表面积和/或长度(或其它特征维度)。此外或可替代地，在没有散射和/或反射的情况下，来自每个发射器的照射图案可以不重叠用于任何其它发射器的照射图案，至少在中心区域中是这样。当读取器被应用于皮肤时，从发射器发射的光可以被植入传感器的组织散射。以这种方式，否则将不重叠和/或否则将不具有足够的表面积来照射传感器的光可以扩散成照射整个传感器的光子云。响应于被源自发射器的光照射，传感器可以生成可以依赖分析物的发射信号。可以中心位于发射器之间并且放置在植入物上方(例如，使得发射器与植入部位间隔开横向距离)的读取器的光电检测器可以检测发射信号。发射信号可以具有与由从发射器散射的光照射的整个表面积和/或长度相关联的强度。读取器和/或计算设备(诸如智能手机)可以处理由光电检测器检测到的信号并确定感兴趣的分析物的浓度。附图说明图1是图示根据实施例的、与植入的传感器一起使用的读取器的示意图；图2是根据实施例的经皮读取器的辐射发射(例如，发光)和辐射检测部分的平面图，并且图3是沿着图2中的线3-3截取的其截面图，也示出了读取器的附加电气部件；图4是图2和3中所示的经皮读取器的辐射发射(即，发光)和辐射检测部分的示意性截面图，图示了由此发射的辐射如何朝着植入的分析物传感器瞄准或集中；图5是图示图1-4中所示的经皮读取器的电气部件的布置和互连的图；以及图6是图示经皮读取器与植入的分析物传感器交互的有利方式的示意图。具体实施方式如图1中所示，依赖于特定的分析物和/或感兴趣的组织部位，可以使用读取器100来查询被植入用户的前臂104(示出)、腹部、上臂、腿、大腿、颈部、脚等上的皮肤的表面之下大约厘米(例如，几毫米、2-5mm、1-10mm或任何其它合适的深度)内的分析物传感器102。如图所示，读取器100可以被配置为贴片、棒、绷带或者可以与用户皮肤的表面紧密接触的多种其它形式因子中的任何一种。不管其配置如何，读取器100都将适当波长的激发辐射(例如，光)发射到皮肤106中，以通过传感器102的指示剂分子引起光反应，并且由传感器102发射的光108的一部分将作为响应离开皮肤。读取器100内的光电检测器(图1中未示出)感测并响应于所发射的光108，并将信号110(诸如无线信号)发送到计算设备(诸如运行应用的平板计算机或智能手机112，或运行完整程序的台式计算机114)。计算设备可以是可操作的，以查询读取器100、从读取器接收指示分析物浓度的信号，和/或接收指示由光电检测器检测到的辐射的信号。计算设备可以基于由光电检测器接收的信号和/或跟踪特定分析物来计算分析物的浓度。由光电检测器感测到的所发射的光108的量、强度和/或衰减特性与感兴趣的分析物的浓度对应并且可以用于确定感兴趣的分析物的浓度，如下面更详细解释的。响应信号的处理可以在读取器100上或者由外部设备112或114执行。如图2-5中所示，读取器100包括光电检测器116和可以安装在印刷电路板120或任何其它合适的基板上的分布式激励辐射(例如，光)源118。分布式激励辐射源118至少部分地围绕光电检测器116。光电检测器116基本上中心在分布式激励辐射源118内。分布式辐射源118可以包括两个或更多个led，其可以以使光穿透皮肤到达植入传感器102的深度的波长发射光。当传感器102被照射时，它可以通过传感器102上或内的指示剂分子引起光反应或激发/发射条件。例如，如图2中最佳地示出的，分布式辐射源118可以用四个可从vishayintertechnology获得并在630nm处发射光并且彼此均匀间隔并且在光电检测器116周围均匀分布(即，彼此以90°间隔开)的中心位于光电检测器116上的“superred”led。就像对于光电检测器116，其适当地可以是可从sensl获得的类型的硅光电倍增管(sipm)，其有效面积为3平方毫米。任何其它合适的辐射源和/或检测器也可以使用。适当地，读取器100还包括部署在光电检测器116的有源光接收表面上方的光学带通滤波器122，该带通滤波器122允许由传感器102发射的光通过光电检测器116，同时屏蔽掉由分布式辐射源118发射的“杂散”光。带通滤波器122可以使用用epotek301-2光学环氧树脂连接在一起的schottrg715胶体着色玻璃(大约715nm及以上的穿透波长)和leeht090彩色滤光膜(大约450nm和575nm之间的穿透波长)被构造为层压体。光电检测器116、分布式辐射源118和光学带通滤波器122适当地被基本上反射的光学隔离环124围绕，其中光学隔离环124用于容纳由分布式辐射源118发射的光并更好地将其朝着传感器植入物102集中，如图4中所示。(图4没有绘出光在进入/穿过皮肤时的任何散射，这在下面得到解释)。光学隔离环124适当地由深灰色或黑色pvc(或其它材料)形成并且可以使其内表面平滑或涂有反射材料，以增强隔离环124的反射/聚光效益。在安装到印刷电路板120并且使光学隔离环124围绕它们安装之后，光电检测器116和分布式辐射源118可以用黑色灌注(potting)化合物或者例如可以从mcelectronics获得的部分地封装，但是封装使分布式辐射源118的光发射点和光电检测器116的光接收有源表面暴露，以便分别发射和接收辐射(光)。灌注化合物(或其它合适的材料)可以是可操作的，以将分布式辐射源118与光电检测器116光学隔离，例如，防止光从分布式辐射源118泄漏到光电检测器116而不是光首先通过组织。在一些情况下，分布式辐射源118中的每一个可以被配置为产生具有特定远场发射图案的光。例如，分布式辐射源118中的每一个都可以产生光的球、波瓣或锥形，使得每个分布式辐射源118被配置为照射特定深度处的特定横截面积。在没有散射和/或反射的情况下，在一些实施例中，每个分布式辐射源118可以在植入物被植入的深度(例如，植入深度，其可以是大约2-5mm)处具有比植入物小的远场发射图案。类似地，在一些实施例中，在没有散射或反射的情况下，没有单个发射源可以在植入深度处具有足以照射整个植入物的横截面积和/或特征长度。而且，如本文所述，在一些实施例中，分布式辐射源118可以不直接部署在传感器上方。因此，在一些实施例中，在没有散射或反射的情况下，来自每个发射源的远场发射图案不需要以植入物为中心。在例如由组织和/或(例如，来自光学隔离环124的)反射率引起的散射存在的情况下，来自分布式辐射源118的远场发射图案可以合并成基本上包围植入物的光子云，例如参考图6所示和描述的。使用在没有散射和/或反射的情况下在植入深度处产生没有大到足以照射整个传感器、彼此不重叠和/或至少在中心区域不重叠的远场发射图案的发射器可以降低读取器的功耗和/或减少光漂白效应。类似地，在不存在散射的情况下，分布式辐射源118可以在植入深度处产生具有变暗的中心的环形照射图案(例如，在没有散射的情况下，照射图案的中心可以至少比照射图案的峰亮度暗10％、25％、75％和/或任何其它合适的百分比)。这种实施例可以依靠由组织引起的散射来完全照射植入物，这与已知的读取器呈现出对比，已知的读取器通常将散射视为已经通过增加照射功率来补偿的障碍(impediment)。读取器100适当地包括温度传感器126，以测量传感器102附近的皮肤温度。皮肤温度用于校正来自发光传感器102的量子产率的计算。适当地，温度传感器作为tmp006，可从texasinstruments获得的非接触式红外数字温度传感器，被提供。各种电子部件的操作由微处理器128控制，微处理器128也安装在印刷电路板120上。理想地，微处理器128包括内置或集成的无线能力，以启用读取器与监视设备(即，智能手机或平板计算机112或台式计算机114)之间的数据/操作命令的无线发送和接收。因此，simbleetmrfd77101，具有内置armcortexm0微控制器的启用蓝牙低能量的模块，是当前优选的用作微处理器128的设备。图5中示意性地图示了各种电气部件的整体布置和互连。除了上面识别出的部件之外，读取器电路系统还包括驱动器130，其控制分布式辐射源118的输出。例如，输出可以被分步调节，从包括分布式辐射源118的四个led输出总共从1毫瓦到1.5毫瓦到2毫瓦到2.5毫瓦。偏置电压控制电路132将来自设备电源电路134的电源电压升压到用于光电检测器116的27伏(如上面所指出的，其适当地是光电倍增管)用于生成光子指示信号。电源电路134被配置为利用dc电压源(例如，3伏纽扣(或其它)电池)操作。模数转换器136将来自光电检测器116的输出信号数字化，以供微处理器128处理，并且实时时钟138提供日期和时间跟踪功能。eeprom140提供代码的存储、数据的跟踪等等，并且状态指示器142(其可以是简单的led)被配置为向用户通知设备的操作状态。在一些情况下，读取器可以与植入的分析物传感器交互，如图6中示意性示出的。一般而言，已知进入皮肤的光将被快速散射(即，在离表面很短的距离内)并在皮肤内扩散。因此，一些已知的读取器使用离散的激发辐射源在皮肤内生成小的、高度局部化的辐射“球”，并且那个辐射“球”将只刺激嵌入式传感器的一小部分。因此，因为在任何给定的时刻传感器上的指示剂分子中只有一定的百分比会受到辐射的刺激，所以有必要用这种已知的读取器发射较长时间的辐射或使传感器经受更多的脉冲-读取周期，以便通过读数的大量多样本平均来获得足够准确的读数，以获得对分析物浓度的有意义的测量。但是，指示剂分子群将由于持续暴露于辐射而逐渐并且最终丧失其对刺激性辐射的响应能力(光漂白)；当足够多的指示剂分子已经丧失其响应能力使得传感器不再能够发出强到足以被读取器内的光电检测器识别的足够信噪比的光信号时，分析物传感器将失去其有用寿命。因此，与一些已知读取器相关联的更长时间地发射刺激辐射(因此导致指示剂分子的更长时间曝光)的需求对于被配置为“读取”的分析物传感器的寿命是有害的。还有，对于一些已知的读取器，因为分立的辐射源和光电检测器并排位于其支撑电路板上或整个光学组件内，所以仅分析物传感器的一部分能够被读取。由于这种配置，这两个部件不能同时进入其相对于植入的分析物传感器的相应最佳位置，并且仅传感器的一部分将被激发辐射刺激，并且仅所发射的响应辐射的一部分将被检测到。因此，为了克服这种情况(其导致由读取器感测/检测到的光中的次优信噪比)，已知读取器中的辐射源倾向于被显著过度供电，例如放出多达200毫瓦的照射功率。而这又会大大减少读取器电池的有用寿命和/或充电间隔(除了如上面所指出的减少传感器的寿命外)。相反，读取器100具有分布式辐射源118，其至少部分地围绕光电检测器116并且相对于光电检测器116居中。因此，即使在辐射源118由多个单独的辐射源(例如，led)形成的实施例(诸如所公开的实施例)中，由于光在皮肤内的散射，在每个单独的源附近的皮肤内生成的光144的“球”将会合并成基本上包围传感器102的光子“云”146，如图6中所示。而这又出于多种原因而是有利的。首先，因为传感器102基本上被光子云146包围，所以整个传感器102上的指示剂分子将参与分析物浓度指示处理。这显著提高了检测到的光信号的信噪比。此外，因为在任何给定时刻更多的指示剂分子参与该处理，所以传感器不需要被刺激与已知读取器的情况一样长的时间；因此，指示剂分子将不会像关于已知读取器的情况那样快速地被光漂白。还有，因为更多的指示剂分子参与该处理，并且因为辐射源相对于传感器102分布，所以不需要驱动各个源(即，led)以便以与关于已知读取器的情况那样高的功率电平熄灭光(putoutlight)。而且，以分布式方式提供辐射源便于使光电检测器直接在传感器上方居中，其中光电检测器可以尽可能最大化地感测发射的响应光。因此，以这种方式，本文描述的读取器的配置也可以优化读取器的灵敏度和利用其取得的读数的准确性。前面的公开内容旨在仅作为示例。在不背离本文公开的发明性构思的情况下，本领域技术人员可以想到对所公开的实施例的各种修改和与所公开的实施例的偏离。在一个示例中，可以配置读取器，以从wisniewski型植入物中读取组织氧，该植入物已经用氧敏感指示剂元件制造，其中指示剂的发光寿命由周围组织氧水平调制。在操作中，对激励阵列(即，分布式辐射源)进行同步脉动导致来自植入物的对应发光发射返回脉冲，在脉冲的后缘上具有受到指示剂的发光寿命的定量影响的信号-振幅衰减。一种适于这种应用的信号处理方法通常被称为时域，其定义是它对于阶跃响应(诸如脉冲)减少到其初始值(io)的1/e所花的时间。也可以使用比率信号处理，其中取两个通道作为比率，对于强度类型(即，非常短的衰减时间)指示剂分子，其中一个通道是分析物敏感的，另一个通道不是分析物敏感的。而且，在一些实施例中，读取器可以以各种方式被配置用于与组织集成植入物或非组织集成光致发光植入物一致的不同应用。例如，设备可以被配置为在多个激发和/或发射波长下操作。周围的阵列中可以包括更多的led，并且每个波长可以单独选择或与系统电子控制器组合选择。led可以是单色或多色类型构造；smt型；管芯；多管芯；或组合。led在阵列内可以是分立的，或者它们可以通过使用透射波导而被配置为围绕检测器的环形结构以用于无缝分布。类似地，检测器可以是单通道设备，或者可以将其分成多通道检测器对或四通道(或更小)，并且在每个检测器段上安装单独的带通滤波器。光电检测器可以是硅光电倍增管芯片(优选)或光电二极管、pin二极管、雪崩光电二极管或任何基于光学芯片的配置。光学滤波器可以是高通、带通、厚膜或薄膜、无机、有机构造或其组合，并且可以通过使用粘合剂、溅射、真空沉积或这些的组合来制造和安装。还可以设想，本文描述的读取器还可以并配置为配对成一对或多对，以创建附加的通道，以便更多的分析物被同时读取。当前第1页12当前第1页12