[发明专利]具有表面增强拉曼光谱的光学传感器设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于确定体液中感兴趣的物质的浓度的系统，更具体地说，涉及包括用于光学检测化合物诸如葡萄糖的传感器设备的系统。本发明的系统例如适合连续确定存在于体液中的感兴趣的物质的浓度，例如血液或细胞间液中的葡萄糖浓度。

背景技术

将血糖浓度保持地接近健康人的自然水平，糖尿病人可以改善其生活质量以及延长其预期寿命。为了实现所述自然浓度，糖尿病人必须时常测量它们的葡萄糖浓度，并根据测量的浓度调节它们的胰岛素剂量。通常，获取血液样本来测量血糖浓度，并且目前市场上的许多不同的葡萄糖测试工具依赖从血液样本进行测量。这种测试工具的缺陷在于，需要获取血液样本，而血液样本必须从身体的适当部位采集。

根据毛细血管血糖的自监测设备满足实用，但是仍然需要重复并频繁的皮肤穿刺，这对于病人而言并不方便，并且需要特定的卫生预防措施。

表现为植入式设备的生物传感器在本领域也是已知的，并且包括建立在通过分析检测到的化合物消耗所产生的电信号或光信号基础上的电化学设备和光学设备。一个示例可见于US6011984，该专利公开了一种采用放大部件的方法。所述设备的灵敏性和响应性受到例如由该设备的纤维包封料形成的生物膜的影响，所述生物膜降低了化合物到传感器的传输率。根据具体的传感器，导致传感器设备的传感器性能变差的其他因素也可能存在，例如膜片脱层和退化，酶降解和电极钝化。

已经针对利用分光法非侵入式测量人体中的葡萄糖水平提出了各种方案，但是身体中水的影响、待测量葡萄糖的低浓度以及皮肤产生的光学影响，都加剧了获得满意的测量值的难度。

在所述用来测量血糖浓度的非侵入式光学方法中，WO2007/072300和WO2006/003551是其中的代表。

WO2007/072330公开了一种用于非侵入式测量活体中的葡萄糖浓度的系统和方法，所述系统包括热发射光谱(TES)设备、光学相干层析成像(OCT)设备或者近红外漫反射(NIDR)设备。TES产生表示葡萄糖吸收性的信号，可以从其确定血糖浓度，并且OCT产生表示一部分活体散射系数的信号，可以从中确定血糖浓度。

WO2006/003551公开了一种非侵入式分析位于多个不同的感兴趣的容积中的物质和生物结构的分光系统。所述分光系统利用多个不同的探头头部，所述探头头部连接到基站，所述基站提供分光光源和分光分析装置。

WO2007/072330和WO2006/003551两者公开的系统遇到的缺陷在于，非侵入式光学测量物质浓度，诸如血糖浓度，不如侵入式测量精确，因此牺牲了测量精度以便测量过程更容易由使用者实施。

US7277740公开了一种用于免反应剂地确定活体中的分析物浓度的系统。所述系统包括：光发射器，用于产生单色原初光；和散射光经皮传感器，所述传感器包括入射光导件和检测光导件；和波长选择检测设备，所述检测设备连接到检测光导件，用于检测二次光的拉曼(Raman)散射分量；和用于从二次光的拉曼散射分量评估分析物浓度的评估设备。

发明内容

本发明的目标是提供一种检测器或传感器设备和一种系统，它们可以用于监测反应物浓度，而且能减少分析过程中组织产生的影响。

本发明提供一种用于确定流体中感兴趣的物质的浓度的系统，所述流体可以是但并不排他地是体液，所述系统包括：

-传感器设备(或检测器)，所述传感器设备适配成定位地与待分析体液直接接触，所述传感器设备限定分析容积，所述分析容积被半透膜朝向所述体液至少局部界定，所述半透膜允许所述体液中感兴趣的物质进入所述分析容积；

-适配成将原初光传输到所述传感器设备的光源；

其中所述传感器设备包括构成第一区域的至少一个基本上平坦的区域和构成第二区域的至少一个基本上平坦的区域，所述第一和/或第二区域至少其中之一包括光学响应元件。

所述光学响应元件在下文中指的是对光线主动或被动作出反应的任何设备或元件，例如光电检测器或者仅仅是反射照射到表面的部分光线或全部光线的表面。

所述距离之间的差异允许进行差量分析，以使结果中的皮肤的影响可以减小或避免。所述差量分析可以是简单地形成信号之差或者是复杂的计算机相关性。所述分析可以在设备内实施或者在设备外实施。

所述检测器或传感器设备可以分成处于不同层级的区域。由此，光线经过身体组织中感兴趣的化合物行进的距离以及光线与所述化合物的相互作用，从一个区域到另一个区域发生变化。