[发明专利]用于校正光学信号的方法和装置

说明书

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 Correcting Optical 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。

Merritt的美国专利申请20110028806公开了另一种用于测量血糖水平的方法和系统。一组光电二极管检测从一个或多个发射器(例如多个LED)发射到患者皮肤中的光能量的发光和反射。结合到葡萄糖的小分子代谢物报道子(reporter)(SMMRs)被引入角质层和表皮的组织以提供更易于检测的发光。使用在接近激发波长处进行的反射强度测量来校准测试结果。此外，该方法包括测量第二发光和反射强度，以归一化来自第一组测量的数据。第一发光和反射强度测量在使用SMMR处理的部位处进行。第二发光和反射强度测量在未处理的背景部位处进行。然后使用背景测量通过波长归一化来校正背景组织发光和吸收。尽管该方法对于背景发光和反射提供了一些光信号校正，但是从表皮中的葡萄糖结合分子获得准确和/或一致的葡萄糖读数可能仍然是困难的。

仍然需要这样一种小型的、紧凑的装置，该装置可以准确和一致地监测植入式传感器，并提供信号给分析者，而基本上不限制患者的运动和活动。当分析物水平处于或接近阈值水平时，分析物的连续和/或自动监测可以对患者提供警告。例如，如果葡萄糖是分析物，那么该监测装置可以被配置成警告患者当前正在发生或即将发生高血糖或低血糖。那么患者就可以采取适当的行动。

发明内容