[发明专利]用于校正光学信号的方法和装置

说明书

本发明公开用于校正光学信号的方法和装置。一种光学装置被用于监测埋置在哺乳动物的组织中(例如，皮肤下)的植入物。该植入物接收来自该光学装置的激发光，并发射由该光学装置所检测的光，包括分析物相关光学信号。由于水合作用、血液灌注和氧合作用中的变化，组织的散射和吸收特性随着时间而变化。该光学装置布置有光源、滤光片和检测器，以发送激发波长范围内的激发光并测量检测波长内的发射光。组织中光散射和吸收的变化(例如漫反射率)被监测。该光源、滤光片和检测器也可以用于监测组织中的自身荧光以校正自身荧光背景。

本申请是中国申请号为201480016308.3、国际申请日为2014年3月6日的PCT申请PCT/US2014/021298的、发明名称为“用于校正光学信号的方法和装置”的发明专利申请的分案申请。

相关申请交叉引用

本申请要求于2013年3月14日提交的、题为“Method and Device for CorrectingOptical Signals”的美国临时专利申请61/785,087的权益，该申请在此通过引用整体并入。

背景技术

本发明涉及用于监测植入物的方法和装置，并具体地涉及用于校正从植入物发射的发光信号的方法和装置。

在某些个体中，对分析物(例如葡萄糖、乳酸盐或氧)水平的监测对于他们的健康是很重要的。高水平或低水平的葡萄糖，或其他分析物，可能有不利影响或预示特定的健康状态。葡萄糖的监测对于患有糖尿病的个体特别重要，他们中的一个子集必须确定何时需要胰岛素以降低他们体内的葡萄糖水平或者何时需要额外的葡萄糖以提高他们体内的葡萄糖水平。

被许多患有糖尿病的个体用来亲自监测他们的血糖水平的常规技术包括定期抽取血液，将该血液施加到测试条，并使用量热、电化学或光度检测法来确定血糖水平。这种技术不允许连续或自动监测体内的葡萄糖水平，而通常必须在周期性基础上手动执行。不幸的是，葡萄糖水平的检查的一致性在个体之间变化很大。许多糖尿病患者发现定期测试不方便，并且他们有时会忘记测试他们的葡萄糖水平或者没有时间进行适当的测试。此外，一些个体希望避免与测试相关联的疼痛。未受监控的葡萄糖可能导致高血糖或低血糖发作。监测个体分析物水平的植入式传感器将允许个体更容易地监测他们的葡萄糖或其他分析物水平。

各种装置已经被开发用于监测血流中或各种组织的间质液中的分析物(例如，葡萄糖)。许多这些装置使用被插入到患者血管中或皮下的传感器。因为高散射存在下的低荧光水平，这些植入式传感器通常难以光学地读取或监测，前述高散射归因于皮肤状况的动态变化(例如，血液水平和水合作用)。皮肤是高度散射的，并且该散射可以主导光传播。散射是由组织中折射率变化所引起的，并且，皮肤中的主要散射组分归于脂质、胶原蛋白和其他生物组分。主要的吸收是由血液、黑色素、水和其他组分所引起的。

一个装置(公开于Yu的已公布美国专利申请20090221891中)，包括葡萄糖分析部件。当传感器被植入体内时，通过外部光学器件经皮读出光学信号。荧光计，分别对供体发色团和受体发色团测量激发光强度、环境光强度以及发光和环境光的复合强度。通过握持荧光计接近皮肤并对准传感器来进行测量。提供的最终输出是来自这两个发色团的发光强度之间的归一化比值，该比值可以使用校准数据被转换为分析物浓度。校准曲线通过测量响应对葡萄糖浓度而被经验性地建立。尽管该装置提供了一些光学信号校正，但获得准确读数可能仍然是困难的，这归因于导致从植入物发射的光的光学散射和吸收的动态的皮肤变化。