CN116916825A - 基于光学的葡萄糖传感器 - Google Patents

Abstract

一种示例性医疗装置包括光学传感器、处理电路系统、天线和电源。光学传感器包括光源；参考光学信标，该参考光学信标具有第一荧光团，该第一荧光团发射与接近该信标的物质的第一浓度成比例的第一荧光；测试光学信标，该测试光学信标具有与分析物反应以产生物质的试剂底物和发射与接近该测试信标的物质的第二浓度成比例的第二荧光的第二荧光团；以及光电检测器，该光电检测器用于检测第一荧光和第二荧光。处理电路系统确定第一荧光和第二荧光之间的差异，该差异指示分析物的浓度。天线和电源使得医疗装置能够完全在生物系统内操作，以用于连续的分析物监测。

Description

基于光学的葡萄糖传感器

本申请要求于2021年2月9日提交的美国申请17/171,474号的优先权，该美国申请的全部内容以引用方式并入。

技术领域

本公开总体上涉及用于测量存在于生物系统中的分析物(诸如患者体内的葡萄糖水平)的方法和装置。

背景技术

生理特性传感器可以用于多种专门的应用中。例如，可植入电化学传感器可以用于连续式血糖监测系统系统中以促进糖尿病的治疗，例如随时间推移监测血糖水平以调整包括对患者定期施用胰岛素的治疗方案。通常，用于连续式血糖监测的电化学传感器包括定位在皮下与患者的间质液直接接触的远段。利用基于电化学传感器的系统(包括晶片级系统)进行葡萄糖监测的挑战可能包括提供合适的参比电极、选择合适的传感器化学物质和工作电极寿命。

发明内容

在一些示例中，本文所述的医疗装置和技术被配置为使用光学传感器来测量生物系统中的一种或多种分析物的浓度。医疗装置可以包括光学传感器和处理电路系统。医疗装置可以是可植入的，诸如能够经皮插入到间质液中或能够在人类患者的体腔内插入。光学传感器可以被配置为检测由荧光团响应于暴露于分析物而发射的荧光，并且产生指示分析物的浓度的信号。处理电路系统可以检索、识别和处理来自光学传感器的信号以确定分析物的浓度。以此方式，医疗装置可以使得能够连续或接近连续监测生物系统中的分析物浓度。与其他传感器(包括例如电化学传感器)相比，所描述的光学传感器可以具有改善的精度、寿命和/或可靠性。

在一些示例中，本公开描述了一种医疗装置，该医疗装置包括光学传感器，该光学传感器包括被配置为发射辐射的光源；参考光学信标，该参考光学信标包括第一荧光团，该第一荧光团被配置为吸收由光源发射的辐射的至少一部分并且基于接近参考光学信标的物质的第一浓度发射第一荧光；测试光学信标，该测试光学信标包括试剂底物，该试剂底物被配置为与接近试剂底物的分析物反应以调节物质的浓度；以及第二荧光团，该第二荧光团被配置为吸收由光源发射的辐射的至少一部分并且基于接近第二荧光团的物质的第二浓度发射第二荧光；以及光电检测器，该光电检测器被配置为检测第一荧光和第二荧光；以及处理电路系统，该处理电路系统操作地耦合到光学传感器，其中该处理电路系统被配置为：从光学传感器接收指示第一荧光和第二荧光的一个或多个信号；以及基于一个或多个信号确定第一荧光与第二荧光之间的差异，其中该差异指示分析物的浓度。

在一些示例中，本公开描述了一种光学传感器，该光学传感器包括：光源，该光源被配置为发射辐射；参考光学信标，该参考光学信标包括第一荧光团，该第一荧光团被配置为吸收由光源发射的辐射的至少一部分并且基于接近参考光学信标的物质的第一浓度发射第一荧光；以及测试光学信标，该测试光学信标包括试剂底物，该试剂底物被配置为与接近试剂底物的分析物反应以调节物质的浓度；以及第二荧光团，该第二荧光团被配置为吸收由光源发射的辐射的至少一部分并且基于接近第二荧光团的物质的第二浓度发射第二荧光；以及光电检测器，该光电检测器被配置为检测第一荧光和第二荧光，其中分析物的浓度与第一荧光和第二荧光之间的差异相关。

在一些示例中，本公开描述了一种方法，该方法包括：由光学传感器的光源发射辐射；通过光学传感器的光电检测器检测由光学传感器的参考光学信标的第一荧光团响应于由光源发射的辐射的吸收而发射的第一荧光，其中第一荧光是基于接近参考光学信标的物质的第一浓度的；通过光电检测器检测由光学传感器的测试光学信标的第二荧光团响应于由光源发射的辐射的吸收而发射的第二荧光，其中第二荧光是基于接近测试光学信标的物质的第二浓度的，其中测试光学信标包括试剂底物，该试剂底物被配置为与接近试剂底物的分析物反应以调节物质的浓度；以及通过操作地耦合到光学传感器的处理电路系统，基于第一荧光和第二荧光确定分析物的浓度。

本发明内容旨在提供对本公开中所描述的主题的概述。本发明内容并不旨在提供如在以下附图和描述中详细描述的技术的排他性或详尽的解释。在以下附图和描述中阐述了一个或多个示例的进一步的细节。其它特征、目的和优点将从描述和附图和从下文提供的陈述显而易见。

附图说明

以下附图和描述中阐述了本公开的一个或多个示例的细节。根据说明书、附图和权利要求书，本公开的其它特征、目的和优点将显而易见。

图1A是示出根据本公开中所描述的各种示例的与患者结合的示例性医疗装置的概念图。

图1B是示出如图1A中所示的包括光学传感器的示例性医疗装置的示意性概念图。

图2是示出包括光学传感器的示例性医疗装置的透视图的概念图。

图3是示出包括光学传感器的示例性医疗装置的局部横截面侧视图的概念图。

图4是示出光学传感器的示例性吸收和发射光谱的曲线图。

图5是示出光学传感器的示例性荧光衰减的时域滤波的曲线图。

图6是示出形成光学传感器的示例性技术的流程图。

图7是示出形成包括光学传感器、处理电路系统、天线和电源的医疗装置的示例性技术的流程图。

图8是示出使用光学传感器来检测分析物的浓度的示例性技术的流程图。

以下附图和描述中阐述了本公开的一个或多个示例的细节。本公开的其他特征、目的和优点将从描述和附图以及从权利要求书显而易见。

具体实施方式

医疗装置可以包括光学传感器、处理电路系统、天线和电源。光学传感器可以包括一个或多个光源和一个或多个光学信标。例如，一个或多个光源可以包括多个发光二极管(LED)，该多个发光二极管被配置为发射具有选定的波长范围的辐射(例如，光)。一个或多个光学信标可以包括参考光学信标和测试(例如，有源)光学信标。两个光学信标都包括荧光团，该荧光团被配置为与光学传感器所暴露于的样品流体中存在的物质相互作用。另外地，测试光学信标包括试剂底物。在一些示例中，样品流体中的分析物可以与试剂底物反应，以调节接近测试光学信标的区域中的物质的浓度并影响荧光团的荧光。如本文所用，接近光学信标的区域可以包括其中物质能够在荧光团的荧光衰减的持续时间内与荧光团以化学方式相互作用的区域。每个光学信标可以包括光电检测器，该光电检测器被配置为至少检测相应荧光团的荧光衰减的强度和持续时间。当暴露于从一个或多个光源发射的辐射时，测试光学信标的荧光可以指示分析物的浓度。参考光学信标可以用于调节物质的环境浓度。参考光学信标和测试光学信标的相应荧光可以用于产生相应信号，该信号由处理电路系统接收并处理以确定分析物的浓度。

所描述的医疗装置和技术可以包括优于其他分析物检测系统和技术的若干优点。例如，所描述的医疗装置和系统可以在没有用作电化学传感器的参考电极的情况下实现分析物检测。消除对参考电极的需要可以简化装置设计。另外地或另选地，与其他传感器(诸如电化学传感器)相比，所描述的医疗装置和技术可以增加装置寿命。例如，所描述的医疗装置和技术可以利用相对于电化学电极具有更长工作寿命的传感器化学物质。

图1A是示出根据本公开中所描述的各种示例的与患者12结合的示例性医疗系统10的概念图。本公开中描述的系统、装置和方法可以包括位于医疗装置100上和/或内的光学传感器102的示例性配置。出于本描述的目的，假定对心血管解剖和功能的了解，并且省略细节，除非达到解释本公开的技术的上下文所必需或期望的程度。系统10包括医疗装置100，该医疗装置具有被植入在患者12的心脏18的部位处或其附近的光学传感器102和可选的外部计算装置24。

医疗装置100可以与外部装置24和图1中未示出的其他装置中的至少一者进行无线通信。在一些示例中，医疗装置100被植入在患者12的胸腔的外部(例如，皮下植入图1所示的胸肌位置中)。医疗装置100可以定位在靠近或刚好低于患者12的心脏水平的胸骨附近，例如至少部分地在心脏轮廓内。在一些示例中，医疗装置100包括多个电极48，并且被配置为经由多个电极感测心电图(EGM)。在一些示例中，医疗装置100采用LINQ^TMICM的形式，或类似于例如LINQ^TMICM的版本或修改版的另一ICM的形式。因此，在一些实施方案中，医疗装置100可以用作可用于监测和/或促进多种状况的治疗的组合传感器装置。例如，在诸如所描述的LINQ^TM实施方案的实施方案中，医疗装置100可以用作葡萄糖传感器和/或ECG或心脏监测装置的组合，其可以唯一地适合于监测患者合并症。尽管主要在医疗装置100是ICM的示例的上下文中描述，但在各种示例中，医疗装置100可以表示心脏监测器、除颤器、心脏再同步起搏器/除颤器、起搏器、可植入压力传感器、神经刺激器或任何例如可以适当访问分析物的任何其他可植入或外部医疗装置。

外部装置24可以是具有用户界面的计算装置，诸如能够由用户查看的显示器和用于向外部装置24提供输入的界面(即，用户输入机构)。在一些示例中，外部装置24可以是笔记本电脑、平板电脑、工作站、一个或多个服务器、智能电话、智能手表、智能注射笔(诸如例如，可从康盼宁医疗公司(Companion Medical，Inc.)和美敦力泌力美公司(MedtronicMiniMed，Inc.)获得的InPen^TM装置)、胰岛素泵(诸如例如，可从美敦力泌力美公司获得的MiniMed^TM630G系统、MiniMed^TM670G系统或MiniMed^TM770G系统中的任一者)、个人数字助手或可以运行使得计算装置能够与医疗装置100交互的应用程序的另一计算装置。外部装置24被配置为经由无线通信与医疗装置100并且任选地与另一计算装置(图1中未示出)通信。例如，外部装置24可以经由近场通信技术(例如，感应耦合、NFC或能够在小于10cm至20cm的范围处操作的其他通信技术)和远场通信技术(例如，根据802.11或规范集(包括但不限于BLE)的RF遥测或能够在大于近场通信技术的范围处操作的其他通信技术)进行通信。

外部装置24可以用于配置医疗装置100的操作参数。外部装置24可以用于从医疗装置100检索数据。检索到的数据可以包括由医疗装置100测量的生理参数的值、由医疗装置100检测到的心律失常或其他疾病发作的迹象以及由医疗装置100记录的生理信号。例如，外部装置24可以检索由医疗装置100记录的分析物浓度，例如，由于医疗装置100确定在该片段期间分析物浓度的变化超过预先确定的幅度或者超过预先确定的最大或最小分析物浓度阈值，或者响应于来自患者12或另一用户的记录该片段的请求。另外地或另选地，外部装置24可以检索由医疗装置100记录的分析物浓度和心脏EGM片段，例如，由于医疗装置100确定在该片段期间发生心律失常或另一疾病的发作，或者响应于来自患者12或另一用户的记录该片段的请求。在一些示例中，一个或多个远程计算装置可以以类似于外部装置24的方式与医疗装置100交互，例如以经由网络对医疗装置100进行编程和/或从医疗装置100检索数据，该网络诸如是可用于存储和处理数据以有益于患者和/或保健提供者的云计算网络，诸如例如，可从美敦力泌力美公司获得的CareLink^TM糖尿病治疗管理系统。

在各种示例中，医疗装置100可以包括被配置为感测与患者12相关联的特定生理或神经参数的一个或多个附加传感器电路，或者可以包括可以相对于患者12和/或相对于彼此位于各种和/或不同位置处的多个传感器电路，并且可以被配置为感测与患者12相关联的一个或多个生理参数。

例如，医疗装置100可以包括能够操作以在医疗装置100的位置中或通过引线耦合到医疗装置100的温度传感器所定位的患者的位置处感测患者12的体温的传感器。在另一示例中，医疗装置100可以包括被配置为感测诸如患者12所走的步数等运动和/或患者12的位置或姿势的传感器。在各种示例中，医疗装置100可以包括被配置为检测患者12进行的呼吸的传感器。在各种示例中，医疗装置100可以包括被配置为检测患者12的心跳的传感器。在各种示例中，医疗装置100可以包括被配置为测量患者12的全身血压的传感器。

在一些示例中，医疗装置100的传感器中的一者或多者可以植入患者12体内，即，植入在患者的至少皮肤水平以下。在一些示例中，医疗装置100的传感器中的一者或多者可以位于患者12的体外，例如作为袖带的一部分或作为可穿戴装置，诸如嵌入患者12所穿戴的衣服中的装置。在各种示例中，医疗装置100可以被配置为感测与患者12相关联的一个或多个生理参数，并且将对应于所感测的一个或多个生理参数的数据传输到外部装置24，如将医疗装置100耦合到外部装置24的闪电螺栓22所表示的。

在各种示例中，从医疗装置100到外部装置24的数据传输可以经由无线传输来执行，例如使用上述用于无线通信的格式中的任一者。在各种示例中，医疗装置100可以与非外部装置24或者除了其之外的外部装置(例如，一个或多个仪器)无线通信，诸如提供医疗装置100与网络之间的无线通信链路的收发器或接入点。由上文所述的装置中的任一者所使用的通信技术的示例可以包括射频(RF)遥测，该RF遥测可以是经由BLE、Wi-Fi或医疗植入式通信服务(MICS)建立的RF链路。

在一些示例中，系统10可以包括比图1所示更多或更少的组件。例如，在一些示例中，系统10可以包括植入患者12体内的多个附加可植入医疗装置(IMD)，诸如可植入起搏器装置或其他IMD。在这些示例中，医疗装置100可以用作其他IMD的集线器装置。例如，附加IMD可以被配置为与医疗装置100通信，该医疗装置然后将经由低能量遥测协议与外部装置24(诸如用户的智能手机)通信。

图1B是示出包括光学传感器102的医疗装置100的示意性概念图的概念图。除了上述功能之外，医疗装置100被配置为光学地测量生物系统的样品流体101中的一种或多种分析物的浓度，诸如人类患者的葡萄糖的浓度。尽管描述为检测葡萄糖的浓度，但在其他示例中，医疗装置100可以被配置为测量其他分析物(诸如例如，钠、氯化物、钾、碳酸氢盐/二氧化碳、血尿素氮、肌酸酐、葡萄糖、脑钠肽、C-反应蛋白、肌钙蛋白I、乳酸盐、pH或左旋多巴中的一者或多者)的浓度。样品流体101可以包括但不限于血液、间质液、唾液、尿液、脊髓液、腹膜液或其他体液中的一者或多者。

医疗装置100包括光学传感器组件102(例如，光学传感器102)、处理电路系统104、天线106、电源108和外壳110。医疗装置100可以能够插入到生物系统中。例如，医疗装置100可以能够经皮插入或植入人类患者的间质液或体腔中。在其他示例中，医疗装置100的第一部分可以插入到皮肤中，例如，暴露于或以其他方式流体耦合到患者的间质液，并且医疗装置的第二部分可以固定到患者或由患者佩戴，例如，作为皮肤佩戴贴片。以此方式，医疗装置100可以使得能够连续或接近连续监测生物系统中的一种或多种分析物浓度。

光学传感器102包括光源112、参考光学信标114和测试光学信标116。光学传感器102被配置为检测由荧光团响应于暴露于分析物而发射的荧光，并且产生指示分析物的浓度的信号。

光源112包括被配置为发射具有选定的波长范围的辐射的一个或多个辐射源。例如，光源112可以包括一个或多个发光二极管(LED)或激光器。在一些示例中，光源112可以包括布置在LED芯片上的两个、三个、四个、五个或更多个LED。由光源112发射的辐射可以包括任何合适的波长或波长范围的辐射。在一些示例中，辐射可以包括在可见光范围内的波长，例如在从约380纳米(nm)至约740nm的范围内。

在一些示例中，光源112可以发射具有基于参考光学信标114和/或测试光学信标116的荧光团的吸光度而选择的波长范围的辐射。例如，荧光团的吸光度可以基本上在约480nm至约700nm的范围内。如本文所用，基本上在特定波长范围内的吸光度可以包括在该范围内相对于总吸收光谱的大于90％(诸如大于95％或大于约99％)的吸收百分比。在此类示例中，光源112可以具有基本上在从约480nm至约700nm范围内的发射光谱。如本文所用，基本上在特定波长范围内的发射光谱可以包括该范围内相对于总发射光谱的大于90％(诸如大于95％或大于约99％)的发射百分比。作为另一示例，荧光团可以具有小于约600nm(诸如约590nm)的最大吸收峰。在此类示例中，光源112可以具有约590nm的峰值发射波长。

在光源112包括具有大于约580nm的发射波长的一个或多个LED的示例中，光源112可以包括由小于约100毫安和/或在从约1.5伏特(V)至约2.5V(诸如从约1.9V至约2.2V)范围内的电压驱动的一个或多个LED。通过利用小于约2.5V和/或大于约580nm的发射波长在毫安范围内驱动光源112，光源112可以包括与被配置为发射具有小于约580nm的波长的光的LED相比不太复杂的电路。

辐射可以入射到参考光学信标114和测试光学信标116的相应荧光团上。响应于入射辐射，参考光学信标114和测试光学信标116的相应荧光团可以发荧光。相应荧光团可以包括任何合适的荧光团。荧光团的示例包括但不限于三(4,7-二苯基-1,10-菲咯啉)二氯化钌(Ru(dpp))、八乙基卟啉铂(II)(PtOEP)、八乙基卟啉钯(II)(PdOEP)、5,10,15,20-四-(2,3,4,5,6-五氟苯基)卟啉铂(II)(PtTFPP)、5,10,15,20-四-(2,3,4,5,6-五氟苯基)卟啉钯(II)(PdTFPP)、八乙基卟啉酮铂(II)(PtOEPK)、八乙基卟啉酮钯(II)(PdOEPK)、四苯基四苯并卟啉铂(II)(PtTPTBP)、四苯基四苯并卟啉钯(II)(PtTPTBP)、四苯基四萘卟啉铂(II)(PtPTPNP)或四苯基四萘卟啉钯(II)(PdPTPNP)。

在一些示例中，与被配置为与氧相互作用的其他荧光团相比，可以选择荧光团为具有相对更高的光发射效率、相对更高的亮度以及相对更长的发射时间常数。在一些示例中，可以选择荧光团为在约580nm或更长的波长处发荧光。在一些示例中，可以选择荧光团为在约600nm至约1100nm范围内具有发射波长和/或匹配硅光电检测器的峰值灵敏度范围。在一些示例中，可以选择荧光团为对于在体内长期使用而言是生物相容的和/或固有稳定的。参考光学信标114和测试光学信标116的相应荧光团可以具有相同的化学组成或不同的化学组成。

荧光团可以被配置为与存在于医疗装置100周围的样品流体101中的物质相互作用。在一些示例中，参考光学信标114和测试光学信标116的相应荧光团可以定位在医疗装置100的外壳110的外表面上。在其他示例中，外壳110可以包括一个或多个孔，该一个或多个孔将参考光学信标114和测试光学信标116的至少相应荧光团流体地耦合到样品流体101。以这些方式，参考光学信标114和测试光学信标116的相应荧光团可以与样品流体101接触。

在一些示例中，荧光团可以与存在于样品流体101中的氧相互作用。例如，相应荧光团的荧光可以被氧淬灭。换句话说，与接近相对较低氧浓度的参考光学信标114的荧光团的荧光相比，接近测试光学信标116的更高氧浓度可以使得测试光学信标116的荧光团发射更小强度的荧光。以此方式，参考光学信标114和测试光学信标116的荧光团的荧光可以用于确定接近每个相应荧光团的物质的浓度的变化。

例如，参考光学信标114可以用于调节样品流体101中的物质(诸如氧)的环境浓度，而测试光学信标116可以包括被配置为与选定的分析物反应以改变接近测试光学信标116的物质的浓度的附加化学物质。在一些示例中，除了荧光团之外，测试光学信标116包括试剂底物，该试剂底物被配置为与选定的分析物反应以改变接近测试光学信标116的物质的浓度。试剂底物可以包括一种或多种酶、催化剂、抗体、分子印迹聚合物、适配体或被配置为与分析物反应以调节选定的物质的浓度的其他材料。

在分析物包括葡萄糖的示例中，试剂底物可以包括葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶。例如，葡萄糖氧化酶消耗氧(例如，该物质)以氧化存在于样品流体101中的葡萄糖，从而产生葡糖酸和过氧化氢(例如，副产物)。过氧化氢酶还原过氧化氢以产生水和氧(例如，该物质)。通过消耗过氧化氢，过氧化氢酶可以减少或防止过氧化氢对葡萄糖氧化酶的抑制。通过经由葡萄糖氧化酶消耗氧并经由过氧化氢酶产生氧，试剂底物被配置为调节指示葡萄糖的浓度的局部氧浓度。

在一些示例中，参考光学信标114和/或测试光学信标116可以包括设置在荧光团和/或试剂底物上的限制膜和/或选择性离子转移膜。膜可以能够选择性地透过分析物。例如，膜可以控制分析物从样品流体101到测试光学信标116的试剂底物的扩散速率。以此方式，膜可以例如通过控制试剂底物对分析物的暴露速率来控制分析物在试剂底物表面处的反应程度或反应速率。另外地或另选地，膜可以通过限制葡萄糖的渗透性来例如相对于样品流体101中的葡萄糖浓度扩展相应光学信标的线性范围。换句话说，相对于没有试剂底物的光学信标，膜可以防止试剂底物(例如，试剂底物的酶)在更大范围的葡萄糖浓度内饱和。以此方式，可以选择荧光团、试剂底物和/或膜的化学物质为特定于分析物，扩展相应光学信标的线性范围，和/或增加相应光学信标的可用寿命。

参考光学信标114和测试光学信标116各自包括在具有相应荧光团的视线中的相应感光器。参考光学信标114和测试光学信标116的相应光电检测器被配置为检测参考光学信标114和测试光学信标116中的每一者的荧光团的相应荧光的相应强度。尽管被描述为包括两个光电检测器，但是在一些示例中，光学传感器102可以包括单个光电检测器，参考光学信标114和测试光学信标116中的每一者被设置在单个光电检测器的一部分上。相应光电检测器可以包括任何合适的光电检测器。在一些示例中，光电检测器可以包括倒装芯片光电检测器。可以选择相应光电检测器来检测由参考光学信标114和测试光学信标116的相应荧光团发射的辐射的波长或波长范围。例如，响应于从光源112发射的入射在荧光团上的辐射，荧光团可以具有基本上在约700nm至约820nm范围内的发射光谱，和/或约760nm的最大发射峰。在此类示例中，光电检测器可以被配置为检测在从约380nm至约1100nm范围内(诸如在从约700nm至约820nm范围内)和/或具有在从约700nm至约820nm范围内的峰值检测灵敏度的辐射。在一些示例中，峰值检测灵敏度可以是光电检测器的固有性能，例如基于构造材料和/或物理配置。在一些示例中，光电检测器的检测范围或峰值检测灵敏度可以通过例如一个或多个滤波器(诸如带通滤波器、光吸收凝胶或膜或荧光团与相应光电检测器之间的其他离散滤波器)来调节。过滤可以例如使得光电检测器能够检测荧光团的荧光，同时基本上不检测由光源发射的光。

相应光电检测器可以将指示相应强度的信号传输到处理电路系统104。处理电路系统104可以包括各种类型的硬件，包括但不限于微处理器、控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或等效分立或集成逻辑电路系统以及此类部件的组合。术语“处理电路系统”通常可以指代前述逻辑电路系统单独或与其它逻辑电路系统的组合或任何其它等效电路系统中的任何电路系统。在一些示例中，处理电路系统104可以表示和/或包括附加部件。处理电路系统104表示可以被配置为实施阐述本文所述的算法中的一者或多者的固件和/或软件的硬件。例如，处理电路系统104可以被配置为实施用于执行存储在一个或多个存储部件188(诸如信号识别模块196和/或信号分析模块198)内的处理指令的功能、处理指令或两者。

一个或多个存储部件188可以被配置为将信息存储在医疗装置100内。在一些示例中，一个或多个存储部件188包括计算机可读存储介质或计算机可读存储装置。在一些示例中，一个或多个存储部件188包括临时存储器，这意味着一个或多个存储部件188的主要目的不是长期存储。在一些示例中，一个或多个存储部件188包括易失性存储器，这意味着一个或多个存储部件188在不向一个或多个存储部件188提供电力时不维护存储内容。易失性存储器的示例包括随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)和本领域中已知的其它形式的易失性存储器。在一些示例中，一个或多个存储部件188用于存储供处理电路系统104执行的程序指令。在一些示例中，在处理电路系统104上运行的软件或应用程序使用一个或多个存储部件188，以在程序执行期间临时存储信息。

在一些示例中，一个或多个存储部件188可以被配置用于信息的长期存储。在一些示例中，一个或多个存储部件188可以包括非易失性存储元件。此类非易失性存储元件的示例包括闪存存储器或电可编程存储器(EPROM)或电可擦除可编程存储器(EEPROM)的形式。

处理电路系统104(例如，信号识别模块196)可以被配置为识别对应于相应光学信标的相应信号。例如，信号识别模块196可以包括多路复用器，该多路复用器被配置为在来自参考光学信标114和测试光学信标116的输入之间进行选择。在一些示例中，输入选择可以基于由光源112发射的光的定时。例如，响应于从光源112发射的第一光脉冲，处理电路系统104(例如，信号识别模块196)可以选择来自参考光学信标114的输入，该输入然后被输出到处理电路系统104和/或信号分析模块198以用于处理。响应于从光源112发射的在时间上与第一光脉冲分离的第二光脉冲，处理电路系统104(例如，信号识别模块196)可以选择来自测试光学信标116的输入，该输入然后被输出到处理电路系统104和/或信号分析模块198以用于处理。在一些示例中，第一光脉冲和第二光脉冲之间的持续时间可以大于1毫秒、大于10毫秒、大于100毫秒、大于一秒或更多。例如，第一光脉冲和第二光脉冲之间的持续时间可以是基于响应于第一光脉冲的相应荧光团的荧光持续时间的。

处理电路系统104(例如，经由信号分析模块198)可以被配置为处理所识别的信号以确定分析物的浓度。在一些示例中，信号分析模块198可以被耦合到一个或多个电容器，该一个或多个电容器被配置为从参考光学信标114或测试光学信标116的相应光电检测器来接收指示来自相应荧光团的荧光发射的相应数量的电能。处理电路系统104(例如，信号分析模块198)可以确定与参考光学信标114的荧光团的荧光衰减相关联的第一数量的电能和与测试光学信标116的荧光团的荧光衰减相关联的第二数量的电能之间的差。相应荧光团的荧光衰减可以包括响应于由光源112发射的入射光而由相应荧光团发射的基本上所有荧光，诸如相应荧光团的总荧光衰减的至少80％、至少90％、至少95％或至少99％。通过使用电容器来响应于相应荧光团的荧光衰减而存储来自相应光电检测器的电能，与其他方法(诸如相应荧光团的荧光的时间相关采样)相比，电能的数量可以更准确地表示荧光衰减。另外地或另选地，使用电容器来存储指示荧光衰减的电能可以相对于其他方法(诸如相应荧光团的荧光的时间相关采样)来简化电路系统设计。

信号识别模块196和信号分析模块198中的每一个可以以各种方式实施。例如，信号识别模块196和信号分析模块198中的一者或多者可以被实施为由处理电路系统104执行的应用程序或应用程序的一部分。在一些示例中，信号识别模块196和信号分析模块198中的一者或多者可以被实施为医疗装置100的硬件单元的一部分(例如，实施为电路系统)。在一些示例中，信号识别模块196和信号分析模块198中的一者或多者可以在外部装置24上被远程实施为例如由外部装置24的一个或多个处理器执行的应用程序的一部分或被远程实施为外部装置24的硬件单元。由信号识别模块196和信号分析模块198中的一者或多者执行的功能在下文参考图8示出的示例性流程图进行解释。

处理电路系统104可以被配置为经由天线106与一个或多个外部装置24通信。例如，医疗装置100可以包括操作地耦合到处理电路系统104的通信电路系统190。通信电路系统可以被配置为发送和接收信号以使得能够经由天线106与外部装置24通信。通信电路系统190可以包括通信接口，诸如射频发射器和/或接收器、蜂窝发射器和/或接收器、接口卡或能够发送信息或发送和接收信息的任何其他类型的装置。在一些示例中，通信电路系统190的通信接口可以被配置为经由天线106发送和/或接收数据。在一些示例中，医疗装置100使用通信电路系统190将数据无线地传输(例如，单向通信)到外部装置24。在一些示例中，外部装置24可以包括但不限于射频识别读取器、移动装置(诸如手机或平板电脑)或操作地耦合到电子医疗记录数据库或远程服务器系统的计算装置。以此方式，天线106可以操作地耦合到处理电路系统并且被配置为将表示分析物的浓度的数据传输到外部装置24。

医疗装置100可以包括操作地耦合到处理电路系统104的天线106，以使得医疗装置100能够与外部装置24通信，例如当完全在生物系统内操作时。在一些示例中，处理电路系统104可以使得通信电路系统190经由天线106传输指示分析物的所确定的浓度的数据，诸如经处理的数据、来自光学传感器184的未经处理的信号或两者。在一些示例中，外部装置24可以经由天线106连续地或周期性地询问或轮询通信电路系统190，以使得处理电路系统104接收、识别或处理来自光学传感器184的信号。通过仅当由外部装置24询问或轮询时接收、识别或处理来自光学传感器184的信号，处理电路系统可以节省电力或处理资源。

医疗装置包括电源108以使得医疗装置100能够完全在生物系统内操作。电源108可以操作地耦合到光学传感器102(例如，光源112)、处理电路系统104、存储部件188和/或通信电路系统190。在一些示例中，电源108可以操作地耦合到光学传感器102到光源112的一个或多个LED。电源108可以包括任何合适的电源，诸如例如，一次电池、二次电池、固态电池、锂离子电池、锂离子微电池、燃料电池或它们的组合。

通过使用电源108为医疗装置100的部件供电并且使用天线106与一个或多个外部装置24通信，医疗装置100可以被配置为使得能够长期、连续和/或基本上连续地监测生物系统中的分析物浓度。

医疗装置100包括外壳110，该外壳被配置为保护医疗装置100的部件免受生物系统的环境的影响。外壳110可以被形成为将光学传感器102、处理电路系统104、天线106和/或电源108中的一者或多者的至少一部分与医疗装置100周围的环境分开。在一些示例中，外壳110可以包括涂覆或封装医疗装置100的部件的一种或多种生物相容性材料。医疗装置100的一个或多个部件(例如光学传感器102或电源108的部分)可以设置在外壳110外部，诸如例如，固定到外壳110的外表面或限定医疗装置100的外表面。作为一个示例，天线106可以固定到外壳110的外表面，以改善天线106的传输性能。外壳110可以包括任何合适的形状，诸如直线的或曲线的。在一些示例中，外壳110可以被成形成促进将医疗装置100插入到人类患者的体腔中。例如，外壳110可以包括待加载到插入工具中的圆柱形形状或包括圆角和边缘以减少对患者的刺激。

外壳110可以是任何合适的尺寸。在一些示例中，外壳110的高度可以介于大约1毫米(mm)与大约8mm之间，诸如大约4mm。在一些示例中，外壳110的宽度可以介于大约5mm与大约15mm之间，诸如大约7mm。在一些示例中，外壳182的长度可以介于大约20mm与大约60mm之间，诸如大约45mm。在一些示例中，医疗装置100的部件可以在外壳110内分层或堆叠，以与部件未分层或堆叠的装置相比减小医疗装置100的尺寸。

在一些示例中，医疗装置100的部件可以被布置为促进部件的操作。图2是示出包括光学传感器202的示例性医疗装置200的透视图的概念图。医疗装置200可以与上文参考图1所讨论的医疗装置100相同或基本上相似。例如，医疗装置200可以包括光学传感器202(包括光源212、参考光学信标214和测试光学信标216、处理电路系统204、天线206、电源208和外壳210，其可以与上文参考图1A和图1B中所示的医疗装置100所讨论的类似编号的特征部相同或基本上相似。

如图2中所示，天线206设置在外壳210的外表面211上。在一些示例中，天线206可以包括衬底层和形成于衬底层上的金属化层。衬底层可以包括例如生物相容聚合物，诸如聚酰胺或聚酰亚胺、石英玻璃、硅、蓝宝石等。金属化层可以包括例如铝、铜、银或其它导电金属。天线206可以包括其他材料，诸如例如，陶瓷或其他介电材料(例如，如在介质谐振器天线中)。在一些示例中，天线206(例如，金属化层等)可以直接形成在外壳210的外表面211上。

不管材料如何，天线206可以包括不透明材料或基本上不透明材料。例如，不透明(例如，或基本上不透明)材料可以阻挡选定波长的辐射的至少一部分(诸如，介于可见光的约75％与约100％之间)的透射。

在天线206包含不透明材料的示例中，光学传感器202的部件可以相对于天线206的部分布置，以减少或防止部件之间的光学干扰。例如，如图2中所示，光源212定位于天线206的外周上，而参考光学信标214和测试光学信标216定位于由天线206限定的孔内。以此方式，天线206可以限定不透明材料的光学边界，该光学边界减少或防止光从光源直接透射到参考光学信标214和测试光学信标216的相应光电检测器。相反，从光源212发射的光必须穿过医疗装置200外部的环境。以此方式，所发射的光可以仅入射在参考光学信标214的荧光团和测试光学信标216的荧光团和/或反应底物上。因此，由参考光学信标214和测试光学信标216的相应光电检测器产生的光学信号基本上仅由相应荧光团的荧光产生。基本上仅由相应荧光团的荧光产生可以排除环境辐射、由相邻荧光团发射的荧光或从光源212通过医疗装置200的部件(例如，基底)传输到相应光电检测器的光。

虽然在图2中未示出，但是在一些示例中，参考光学信标214和测试光学信标216可以设置在天线206的相对部分上。将参考光学信标214和测试光学信标216设置在天线206的相对部分上可以减少或防止参考光学信标214和测试光学信标216的相应荧光团发射的荧光被参考光学信标214和测试光学信标216中的另一者的相应光电检测器检测到。

另外地或另选地，医疗装置200可以包括可选的光学掩模218A和218B(统称为光学掩模218)。光学掩模218可以被配置为减少或防止辐射透射出医疗装置200的衬底或透射到医疗装置的衬底中。例如，如上文参考图1所讨论的，医疗装置200的衬底可以包含一种或多种透明(例如，或半透明)材料，诸如玻璃或蓝宝石。光学传感器202的部分(诸如光源212和/或参考光学信标214和测试光学信标216的相应光电检测器)可以相对于医疗装置200周围的环境设置在透明材料内(例如，下方)。

从光源112发射的光可以穿过透明材料行进到医疗装置200周围的环境中。在一些示例中，至少一部分光可以以引起该部分光的反射或全内反射的角度入射到透明材料上。另外地或另选地，在医疗装置200被植入患者体内的示例中，在医疗装置200周围的组织或生物材料可以引起光的漫散射。散射光的至少一部分可以以引起散射光的部分的全内反射的角度入射到透明材料上。光学掩模218可以设置在透明材料的内表面和/或外表面上，以减少或防止光的反射和/或全内反射。以此方式，光学掩模218可以减少或防止杂散光透射穿过透明衬底到达参考光学信标114和测试光学信标116的相应光电检测器。

可选的光学掩模218可以包括被配置为基本上吸收由光源212发射的辐射的材料。在一些示例中，光学掩模218可以包含氮化钛、柱状氮化钛、钛或适于吸收可由光源212发射的选定的波长的辐射的另一材料。

图3是示出包括光学传感器302的示例性医疗装置300的局部横截面侧视图的概念图。医疗装置300可以与上文参考图1至图2所讨论的医疗装置100或医疗装置200相同或基本上相似。例如，光学传感器302可以包括光源312A和312B(统称为光源312)、参考光学信标314、测试光学信标316和天线306，并且可以操作地耦合到处理电路系统和电源(未示出)，并且可以封装在外壳310中，其可以与上文参考图1A、图1B和图2中所示的医疗装置100和/或医疗装置200所讨论的类似编号的特征部相同或基本上相似。

光学传感器302可以包括光源312、参考光学信标314和测试光学信标316的任何合适的布置。如图3中所示，医疗装置300包括限定表面321和322的衬底层320。在一些示例中，衬底层320可以包括蓝宝石、蓝宝石晶片、石英玻璃、玻璃晶片、硅、生物相容聚合物、聚酰胺、聚酰亚胺、液晶聚合物或介电材料。在一些示例中，表面321和/或322基本上是平面的。在其他示例中，表面321和/或322可以限定与特征部(诸如光源312、参考光学信标314和测试光学信标316的至少一部分、电迹线、通孔、光阻挡区域等)相对应的表面特征部(诸如脊部、凹处或孔)。表面321和/或322上或该表面中的表面特征部可以通过任何合适的方式形成，诸如例如，机械加工、激光蚀刻、化学蚀刻或半导体制造技术，诸如前段制程(FEOL)工艺。以此方式，可以形成衬底层320以支撑另外的层、促进医疗装置300的制造或两者。

光学掩模318可以设置在表面322的至少一部分上，或在一些示例中设置在表面321的一部分上。如上文参考图2所讨论的，光学掩模318被配置为减少或防止辐射透射出医疗装置200的衬底层320或透射到医疗装置的衬底层中。例如，光学掩模318可以吸收入射到光学掩模318上的辐射，诸如光线319。

互连层324可以设置在光学掩模318的表面326上。互连层324被配置为将光源312、参考光学信标314和测试光学信标316电耦合到医疗装置300的处理电路系统和/或电源。例如，光源312、参考光学信标314和测试光学信标316可以通过相应电迹线313A、313B、315和317电耦合到互连层324。

互连层324可以包含导电材料，诸如例如，铝、镉、铬、铜、金、镍、铂、钛、氮化铟、磷化铟、氧化锌、它们的合金等。在一些示例中，表面322可以通过例如化学气相沉积、物理气相沉积、热喷涂、冷喷涂等来金属化以形成互连层324。在一些示例中，互连层324可以形成多个电迹线，例如使用半导体制造技术(诸如后段制程(BEOL)工艺)形成的多个电迹线。相应电迹线或多个电迹线可以电耦合医疗装置300的一个或多个部件。

尽管示出为嵌入或部分嵌入在光学掩模318和互连层324中，但是在一些示例中，光源312、参考光学信标314和测试光学信标316的一个或多个部分可以形成在光学掩模318和/或互连层324的一部分上。例如，光源312可以定位在光学掩模318和/或互连层324的表面上并且电耦合到该表面，其中光学掩模318和互连层324可以限定将光源312光学耦合到衬底320的孔径。参考光学信标314和测试光学信标316中的每一者可以类似地定位在光学掩模318和/或互连层324的表面上。

在一些示例中，医疗装置300可以包括至少部分地延伸穿过衬底层320的一个或多个光学屏障330。例如，光学屏障330可以延伸穿过衬底层320的至少一部分。光学屏障330可以延伸仅穿过衬底层320的一部分，以使得衬底层320能够限定医疗装置300的内部和外部之间的气密密封。除了光学屏障330可以延伸到衬底层320中之外，光学屏障330可以与光学掩模318基本上相同或相似。例如，光学屏障330可以包含被配置为吸收透射通过衬底层320的辐射的至少一部分的材料。在一些示例中，辐射(诸如光线331)可以以导致辐射的全内反射的角度入射在荧光团324和衬底层320之间的界面上。通过在光学传感器302的部件之间定向光学屏障330，光学屏障可以显著减少或防止光线331到达测试光学信标316的光电检测器364。以此方式，可以在参考光学信标314和测试光学信标316之间设置一个或多个光屏障330，以减少或防止从参考光学信标314和测试光学信标316中的任一者发射的荧光到达参考光学信标314和测试光学信标316中的另一者。

在操作中，当例如通过LED 311A从光源312A发射光时，光(例如光线332)可以行进通过衬底层320的一部分并且可以入射在测试光学信标316上。当光例如由LED 311B从光源312B发射时，光可以行进通过衬底层320的一部分并且可以入射在测试光学信标314上。

参考光学信标314包括荧光团342和光电检测器344。由光源312B发射的辐射的至少一部分入射到荧光团342上。荧光团342吸收辐射的至少一部分，并且发射入射到光电检测器344上的荧光343。荧光团342暴露于医疗装置300周围的环境。在一些示例中，如上文所讨论的，响应于入射辐射的荧光团342的荧光343与存在于医疗装置300周围的环境中的物质的浓度相关联。例如，荧光343可以被猝灭(例如被减少)，与接近荧光团342的氧浓度成比例。

测试光学信标316包括试剂底物360、荧光团362和光电检测器364。由光源312A发射的辐射(例如光线332)的至少一部分入射到荧光团362上。荧光团362吸收入射辐射的至少一部分，并且发射入射到光电检测器364上的荧光363。荧光团362暴露于试剂底物360。试剂底物360以及在一些示例中荧光团362的至少一部分暴露于医疗装置300周围的环境。尽管示出为不同的层，但是在一些示例中，试剂底物360和荧光团362可以限定单层，诸如由试剂底物360和荧光团362的均匀混合物、非均匀混合物或复合物组成的层。

如上文参考图1所讨论的，试剂底物360可以被配置为与存在于邻近环境中的分析物反应以调节与荧光团362相互作用的物质的浓度。在一些示例中，试剂底物360包括被配置为固定试剂的固定化底物。如上文所讨论的，试剂可以包括至少一种酶、催化剂或被配置为与分析物反应以产生物质的其他材料。在分析物包括葡萄糖并且物质包括氧的示例中，试剂可以包括氧化酶，诸如葡萄糖氧化酶。在一些示例中，试剂可以通过例如物理截留(例如，相应试剂在物理上不能穿过固定化底物的孔)、化学键合(例如，离子键合、共价键合、范德华力(van der Waals forces)等)或它们的组合而固定在固定化底物上。在一些示例中，固定化底物可以包含聚合物，诸如聚赖氨酸、氨基硅烷、环氧硅烷或硝酸纤维素或具有三维晶格结构的底物，诸如水凝胶、有机凝胶或干凝胶。在一些示例中，固定化底物可以包含被配置成与相应试剂的至少一部分化学键合的配体。例如，包括戊二醛的固定化底物可以使葡萄糖氧化酶固定。包含伯胺缀合恩镰孢菌素的相应固定化底物可以固定(用于钠Na+检测)可以通过其固定到工作电极。在一些示例中，固定化底物可以包含但不限于戊二醛、基于硫醇的缀合化合物(例如，16-巯基十六烷酸(MHDA)、二乙基二硫代氨基甲酸(DSH)、二硫代双琥珀酰亚胺基十一烷酸酯(DSU)、嘌呤缀合化合物、链霉亲和素-生物素缀合化合物、伯胺和乙烯基吡啶聚合物、赖氨酸、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)偶联、基于琼脂糖的凝胶和聚合物混合物、硅烷交联剂、(羟乙基)甲基丙烯酸酯和聚(乙二醇)二丙烯酸酯聚合物。在一些示例中，固定化底物可以是透明的或半透明的以使得辐射(例如，光线332B)能够到达荧光团362。通过使试剂固定，固定化底物可以减少试剂对样品流体的损失。

在试剂底物360包括至少一种酶的示例中，可以基于待检测的分析物来选择至少一种酶。例如，该至少一种酶可以选自由葡萄糖氧化酶、乳酸氧化酶、过氧化氢酶或它们的混合物组成的组。在一些示例中，可以选择该至少一种酶以与所选分析物反应并且提供反应途径以使得能够检测所选分析物的浓度。例如，荧光343可以被猝灭(例如被减少)，与接近荧光团342的氧浓度成比例。在试剂底物360包括葡萄糖氧化酶(例如，葡糖氧化酶(notatin))的示例中，葡萄糖氧化酶可以氧化样品流体中的葡萄糖以产生D-葡萄糖酸-δ-内酯和过氧化氢。过氧化氢可以被过氧化氢酶还原以产生氧。氧浓度的该调节可以指示样品流体中的葡萄糖浓度。在试剂底物360包括乳酸氧化酶的示例中，乳酸氧化酶可以氧化样品流体中的乳酸以产生丙酮酸盐和过氧化氢。过氧化氢可以被过氧化氢酶还原以产生氧。氧浓度的该调节可以指示样品流体中的乳酸浓度。

在一些示例中，参考光学信标314和/或测试光学信标316可以包括一个或多个可渗透膜370。膜370可以能够渗透至少分析物，并且在一些示例中，被配置为阻断干扰细胞体或分子结合或粘附到参考光学信标314和/或测试光学信标316的相应成分。例如，葡萄糖膜可以阻断大细胞体或分子，诸如红细胞、白细胞、醋氨酚、抗坏血酸等。膜370可以包括例如，一个或多个限制膜、一个或多个选择性离子转移膜、一个或多个离子载体膜或它们的组合。限制膜可以包含但不限于聚氨酯聚脲嵌段共聚物，包含材料混合物，例如六亚甲基、二异氰酸酯、氨基丙基封端的硅氧烷聚合物和聚乙二醇或与环氧基混合并涂覆有聚乙二醇的乙烯基吡啶-苯乙烯共聚物。选择性离子转移膜可以包括具有净正(或负)电荷的多孔材料，以使得具有相同电荷的离子能够渗透通过选择性离子转移膜，同时减少具有相反电荷的离子的渗透。选择性离子转移膜可以包括但不限于氨基甲基化聚苯乙烯水杨醛、二苯并-18-冠醚-6、色唑霉素、恩镰孢菌素、短杆菌肽A、拉沙里菌素、大环内酯类、莫能菌素、甲基盐霉素、尼日利亚菌素、尼日利亚菌素钠盐、无活菌素、聚酰亚胺/莱卡共混物、盐霉素、缬氨霉素或它们的混合物。离子载体膜可以包含分散在离子载体基质材料中的多个离子载体，其中多个离子载体可以被选择为能够优选渗透选定的离子或离子组。离子载体可以包括但不限于冠醚、穴状配体、杯芳烃(calixarenesm)、苯酚、氨基甲基化聚苯乙烯水杨醛、白僵菌素、卡西霉素(calcimycine)、色唑霉素、羰基氰化物间氯苯腙、二苯并-18-冠醚-6、恩镰孢菌素、短杆菌肽A、离子霉素、拉沙里菌素、大环内酯类、莫能菌素、尼日利亚菌素、尼日利亚菌素钠盐、甲基盐霉素、无活菌素、聚酰亚胺/莱卡共混物、盐霉素、替曲那新(tetronasin)、缬氨霉素、钾离子载体III(BME 44)或它们的混合物。离子载体基质材料可以包括但不限于聚氯乙烯、硅酮、氟硅酮、聚氨酯、戊二醛、UV可固化聚合物，如PVA-SbQ、PVA水凝胶、pHEMA-HAA交联和琼脂糖凝胶。以此方式，光学信标可以被配置为与选定的分析物或其衍生物反应，以产生对选定的分析物的存在的响应信号。

在一些示例中，膜370的一个或多个区域可以包含光吸收材料。例如，除了一个或多个上文所述的限制膜之外，膜370还可以包含被配置为至少部分地吸收入射在膜370上的辐射的光吸收材料、颜料或染料。在一些示例中，膜370的光吸收区域可以包括设置在光学信标314和316之间的膜370的一部分。以此方式，膜370可以被配置为减少荧光团342和362之间的辐射的透射。另外地或可选地，膜370的光吸收区域可以包括膜370的整个体积或至少总表面面积。以此方式，膜370可以基本上阻挡入射在光学信标314和316上的环境光。

天线306可以设置在衬底层320的表面321上。在一些示例中，天线306可以限定不透明材料的光学边界，该光学边界减少或防止光在荧光团342和362之间和/或在荧光团342和光电检测器364之间和/或在荧光团362和光电检测器344之间透射。天线可以包含任何合适的材料，诸如例如，钛或钛箔。

电极层307可以设置在天线306上。电极层307可以限定医疗装置300的导电表面，该导电表面被配置为检测人类患者体内的电信号，诸如例如，ECG信号。电极层307可以包含任何合适的材料，诸如例如，氮化钛。

图4是示出光学传感器的示例性吸收和发射光谱的曲线图400。该示例性吸收和发射光谱可以指示上文参考图1至图3描述的荧光团中的一者或多者的吸收和发射。如图4中所示，吸收和发射光谱被绘制为波长与归一化强度的关系。波长被限制在介于400纳米(nm)与800nm之间的范围内。在一些示例中，吸收和/或发射光谱的至少一部分可以位于所示的范围之外。

实线402示出了荧光团的示例性吸收，其可以包括在590nm处或其附近的峰值吸收。在给定在590nm处或其附近的峰值吸收的情况下，可以选择光源以发射在590nm处或其附近的辐射。以此方式，匹配或至少协调荧光团吸收光谱和光源发射光谱可以减少由光源实现选定的吸收(和/或相关联的荧光发射)的发射持续时间和/或由光源实现选定的吸收(和/或相关联的荧光发射)的能量消耗。

虚线404示出了由荧光团进行的示例性荧光发射，其可以包括在760nm处或其附近的峰值发射率。在给定在760nm处或其附近的峰值发射率的情况下，可以选择光学信标的光电检测器以相对于显著较短或较长(例如，小于700nm(诸如小于400nm或小于600nm)或大于800nm(诸如大于900nm或大于1000nm))的波长以较大灵敏度来检测在760nm处或其附近的辐射。以此方式，使光电检测器的检测灵敏度与荧光团的峰值发射率匹配或至少将光电探测器的探测灵敏度与荧光团的峰值发射率相协调可以提高检测准确度，并且由此提高分析物浓度的确定的准确度。

图5是示出光学传感器(诸如上文参考图1至图3描述的示例性光学传感器)的示例性荧光衰减的时域滤波的曲线图500。在一些示例中，光源可以在从T₀至T₁的持续时间内被脉冲化，如脉冲502所示。脉冲502的持续时间可以在从大约1毫秒(ms)至大约10ms的范围内。在一些示例中，脉冲502的持续时间可以短于1ms或大于10ms，诸如大于约100ms或大于1秒。在一些示例中，可以选择脉冲持续时间以产生足以由光电检测器检测的荧光团的荧光。在一些示例中，可以选择脉冲持续时间以减少光源的功率消耗。

参考光学信标的荧光衰减504可以包括从大约T₁至T_REF的持续时间。测试光学信标的荧光衰减506可以包括从大约T₁至T_TEST的持续时间。在一些示例中，在相应持续时间内的荧光衰减504和荧光衰减506两者的强度可以例如通过如上文所讨论的相应电容器来存储。以此方式，所存储的电能可以指示相应持续时间的相应荧光衰减的积分。荧光衰减504和荧光衰减506的积分之间的差可以分别指示接近参考光学信标和测试光学信标的物质的差异。该差可以指示绝对差，或者在其他示例中，指示荧光衰减504和荧光衰减506的比率，或者指示荧光衰减504和荧光衰减506之间的其他数学关联，其指示接近每个相应光学信标的分析物的浓度。因此，当接近相应光学信标的物质的浓度与分析物的浓度相关联(例如，成比例)时，存储在相应电容器中的电能之间的差可以用于确定分析物的浓度。

尽管描述为包括单个脉冲502，但在其他示例中，可以使用两个脉冲。例如，第一脉冲可以用于产生荧光衰减504，并且第二光脉冲可以用于产生荧光衰减506。另外地或另选地，所存储的电能可以在积分时段期间以离散的时间间隔被采样，以确定光发射衰减时间常数。例如，光发射衰减时间常数可以是基于所存储的电能的变化率的。光发射衰减时间常数可以指示荧光团的光漂白。在一些示例中，光发射衰减时间常数可以用于减轻随时间推移的光漂白效应，该随时间推移的光漂白效应将衰减总信号幅度。

上文所述的医疗装置和光学传感器可以使用任何合适的技术形成。图6是示出形成光学传感器的示例性技术的流程图。尽管将关于如图3中所示的医疗装置300来描述图6中所示的技术，但在一些示例中，该技术可以用于形成其他医疗装置，包括但不限于图1和图2中所示的医疗装置100和200。

图6中所示的技术包括限定表面322的衬底层320(602)。在一些示例中，形成衬底层320可以包括通过例如机械加工、激光蚀刻或化学蚀刻在衬底层320中形成表面特征部，诸如例如，光学屏障330。在一些示例中，形成衬底层320可以包括形成多个区域，每个区域与相应医疗装置的衬底层相关联。

图6中所示的技术还包括在表面322的至少一部分上沉积光学掩模318，以限定与表面322相对的表面326(604)。沉积光学掩模318可以包括通过例如溅射、化学气相沉积、物理气相沉积、溅射、热喷涂、冷喷涂等来金属化表面322。在一些示例中，沉积光学掩模318可以包括将柱状氧化钛直接溅射到表面322上(例如，在从约250nm至约500nm范围内的标称厚度)，并且可选地干法蚀刻光学掩模318以图案化表面326。在一些示例中，沉积光学掩模318可以包括抛光表面326的至少一部分或蚀刻光学掩模318的至少一部分。

在一些示例中，图6的技术可以包括在表面326上沉积互连层324(606)。在一些示例中，沉积互连层324可以包括通过例如化学气相沉积、物理气相沉积、溅射、热喷涂、冷喷涂等来金属化表面326。在一些示例中，沉积互连层324可以包括抛光或蚀刻互连层324的至少一部分。

图6中所示的技术还包括将光源312、参考电极314和测试光学信标316定位在互连层324上(608)。例如，如上文所讨论的，形成光学掩模318和/或互连层324可以包括形成孔，该孔的尺寸可以被确定为接收光学传感器102的一个或多个部件。

可选地，该技术可以包括在衬底层320上形成天线306和/或电极层307。在一些示例中，形成天线306和/或电极层307可以包括通过例如化学气相沉积、物理气相沉积、溅射、热喷涂、冷喷涂等来金属化表面321。另外地，该技术可以可选地包括蚀刻天线306和/或电极层307的至少一部分。

在定位光源312以及光电检测器344和364之后，该技术可以包括在衬底层320的表面321上形成荧光团342和362(610)。形成荧光团342和362可以包括例如喷涂、旋涂、狭缝涂布或浸涂。

在形成荧光团362之后，该技术可以包括在荧光团362上形成试剂底物360(610)。形成试剂底物360可以包括例如喷涂、旋涂、狭缝涂布或浸涂。在荧光团362和试剂底物360包括单层的示例中，该技术可以包括利用试剂底物360形成荧光团362。

在一些示例中，如图6中所示，形成光学传感器可以作为形成医疗装置的技术的一部分来执行。

图7是示出形成包括光学传感器、处理电路系统、天线和电源的医疗装置的示例性技术的流程图。尽管将关于图1中所示的医疗装置100来描述图7中所示的技术，但在一些示例中，图7中所示的技术可以用于形成其他医疗装置，包括但不限于图2和图3中所示的医疗装置200和300。

图7中所示的技术包括形成光学传感器302(702)。在形成光学传感器302之前，在形成光学传感器302之后，或者在形成光学传感器302的同时，该技术包括在衬底层320上形成电路系统(704)。在一些示例中，在衬底层320上形成电路系统可以包括在互连层324上或在互连层内形成导电电路图案。在一些示例中，形成电路系统可以包括将多个集成芯片定位在衬底层320和/或互连层324上。在一些示例中，多个集成芯片中的每一者可以定位在衬底层320上的对应管芯位置处。在一些示例中，多个集成芯片的多个连续层可以定位于衬底层320上。例如，多个连续层中的每个连续层可以包括处理电路系统104、存储部件188和通信电路系统190中的一者或多者。使用连续层形成医疗装置300可以减小医疗装置300的表面积，以促进植入医疗装置300和/或改善患者舒适度。在一些示例中，电路系统可以包括用于每个相应管芯位置(即，多个医疗装置中的每个相应医疗装置300)的单独电路布局(这些单独电路布局相同或基本上类似)。用于每个管芯位置的电路系统包含导电迹线、接触焊盘和被设计成与要安装到管芯位置的多层组件堆叠兼容的特征。形成多个医疗装置可以减少制造成本和/或时间。

图7的技术还包括形成电源(例如，电源108)(706)。在一些示例中，形成电源108可以包括在衬底层320上形成电源108。在一些示例中，形成电源108可以包括将电源108操作地耦合到电路系统，诸如光学传感器102、处理电路系统104、存储部件188或通信电路系统190。在一些示例中，在衬底层320上形成电源108可以包括在衬底层320上定位多个电源，该多个电源对应于相应管芯位置或相应医疗装置。

该技术还包括形成外壳310和天线306(708)。例如，衬底320、光学传感器302、电源108和相关联电路系统可以至少部分地设置在外壳310内。在一些示例中，天线306可以形成在外壳310的至少一部分上，并且操作地耦合到医疗装置300的电路系统。在一些示例中，形成外壳310可以包括在外壳310的一个或多个部件和/或医疗装置300的部件(诸如光学传感器302的部件)之间形成密封。密封可以是气密的或非气密的。在密封是气密的示例中，医疗装置100可以具有改善的性能、改善的装置寿命或两者。在一些示例中，外壳310可以使用粘合剂、环氧树脂或其他粘结材料附接到衬底层320和/或医疗装置300的其他部件。以此方式，外壳310可以被配置为封装医疗装置300的部件。在一些示例中，外壳310可以被配置为耗散由医疗装置300的部件(例如，在电源108处)产生的热量。例如，外壳310可以包括一个或多个挡板，该一个或多个挡板被配置为改善从电源108到医疗装置100周围的环境(例如，样品流体101)的热传递。通过将帽晶片放置于电源108上，医疗装置100可以减少患者暴露于电源108。

图8是示出检测分析物的浓度的示例性技术的流程图。虽然将关于图1中所示的医疗装置100来描述图8中所示的技术，但在一些示例中，图8中所示的技术可以使用其他医疗装置或其他光学传感器来检测分析物的浓度，包括但不限于图2和图3中所示的医疗装置200和300。

图8中所示的技术包括通过光学传感器102的光源112发射选定的波长或波长范围的辐射(802)。如上文所讨论的，光源112可以包括一个或多个LED，并且发射辐射可以包括从一个或多个LED发射在从约500nm至约680nm范围内的一个或多个波长的辐射。在一些示例中，辐射可以具有大约590nm的波长，相对于例如被配置为发射具有大于590nm的波长的光的LED，这可以允许较不复杂的电路系统。在一些示例中，处理电路系统104可以被配置为控制由光源112发射的光脉冲的定时，诸如脉冲的持续时间和/或脉冲之间的时间段。

该技术还包括通过光学传感器102的光电检测器(例如，光电检测器344)响应于由光源112发射的辐射的吸收而发射的第一荧光来检测由光学传感器102的参考光学信标114的第一荧光团(例如，荧光团342)(804)。如上文所讨论的，第一荧光是基于接近参考光学信标114的物质的第一浓度的。在一些示例中，检测可以包括在第一电容器上存储由光电检测器响应于第一荧光而生成的电荷。

该技术还包括通过光电检测器(例如，光电检测器364)响应于由光源112发射的辐射的吸收而发射的第二荧光来检测由光学传感器102的测试光学信标116的第二荧光团(例如，荧光团362)(806)。如上文所讨论的，第二荧光是基于接近测试光学信标116的物质的第二浓度的。在一些示例中，检测可以包括在第二电容器上存储由光电检测器响应于第二荧光而生成的第二电荷。另外地，测试光学信标116包括试剂底物(例如，试剂底物360)，该试剂底物被配置为与接近试剂底物的分析物反应以产生物质。因此，接近第二荧光团的物质的浓度与分析物的浓度相关(例如，成比例)。

尽管被描述为包括两个光电检测器并且可选地包括两个电容器，但是在一些示例中，光学传感器102可以包括单个光电检测器和/或单个电容器。

该技术还包括基于第一荧光和第二荧光来确定操作地耦合到光学传感器102的处理电路系统104的分析物的浓度(808)。例如，确定分析物的浓度可以包括确定第一荧光和第二荧光之间的差异。

在一些示例中，该技术可以包括通过处理电路系统104从一个或多个光电检测器(例如，光电检测器344和/或364)接收指示第一荧光在第一持续时间内的第一强度和第二荧光在第二持续时间内的第二强度的一个或多个信号。在一些示例中，第一持续时间和第二持续时间可以是相同的和/或重叠的。例如，单个光脉冲可以被配置为由第一荧光团和第二荧光团两者吸收。另选地，第一持续时间和第二持续时间可以是分开的。该技术还可以包括通过处理电路系统104确定第一强度在第一持续时间内的第一积分。该技术还可以包括通过处理电路系统104确定第二强度在第二持续时间内的第二积分。如上文所讨论的，确定第一强度和第二强度的积分可以包括在至少一个电容器上存储由光电检测器响应于相应荧光而产生的总电能。该技术还可包括通过处理电路系统104(例如经由信号分析模块198)确定第一积分与第二积分之间的差。例如，确定第一积分和第二积分之间的差可以包括通过处理电路系统104(例如经由信号分析模块198)确定存储在电容器上的第一数量的能量和存储在电容器上的第二数量的能量之间的差。在一些示例中，可以将该差与预先确定的值进行比较以确定分析物的浓度。例如，确定分析物浓度可以包括在确定第一积分和第二积分之间的差之后，通过处理电路系统104(例如经由信号分析模块198)将该差与和相应分析物浓度值相关联的预先确定的差进行比较。在一些示例中，预先确定的差和相应分析物浓度值可以(例如经由信号分析模块198)存储在一个或多个查找表中。另外地或另选地，确定分析物浓度可以包括在确定第一积分与第二积分之间的差之后，通过处理电路系统104(例如经由信号分析模块198)基于算法来确定分析物浓度。

在一些示例中，该技术可以包括向用户警告分析物浓度。例如，外部装置24可以从处理电路系统104(例如信号分析模块198)接收分析物浓度的警报。在外部装置24包括用户界面的示例中，该技术可以包括使得用户界面生成表示分析物的浓度的警报。该警报可以是人类或机器(诸如用户或另一实体)能够理解的任何类型的信息。

在一些示例中，图8中所示的技术可以在医疗装置100设置在生物系统内时执行，诸如插入在人类患者的间质液内。在一些示例中，图8中所示的技术任选地包括通过操作地耦合到处理电路系统104的天线106向外部装置24传输确定的相应分析物的浓度。在一些示例中，外部装置24可以位于生物系统的外部，诸如人类患者的间质液的外部。

本公开中所描述的技术可至少部分地以硬件、软件、固件或它们的任何组合来实现。例如，所描述的技术的各个方面可以在一个或多个处理器内实施，该一个或多个处理器包括一个或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或任何其他等效的集成或离散逻辑电路，以及此类部件的任何组合。术语“处理器”或“处理电路系统”通常可指单独的或与其他逻辑电路系统组合的任何前述逻辑电路系统或任何其他等效电路系统。包括硬件的控制单元还可以执行本公开的技术中的一种或多种技术。

这样的硬件、软件和固件可在相同装置内或在单独装置内实施，以支持本公开中描述的各种操作和功能。此外，所描述的单元、模块或部件中的任一者可一起或单独地被实施为离散但可互操作的逻辑装置。将不同特征描述为模块或单元旨在突出不同的功能方面，并且不一定暗示此类模块或单元必须由单独的硬件或软件部件来实现。相反，与一个或多个模块或单元相关联的功能可由单独的硬件或软件部件执行，或者集成在公共或单独的硬件或软件部件内。

本公开中描述的技术还可嵌入或编码在包含指令的计算机可读介质(诸如，计算机可读存储介质)中。嵌入或编码在计算机可读存储介质中的指令可以使可编程处理器或其他处理器例如在执行指令时执行该方法。计算机可读介质可以包括非暂态计算机可读存储介质和瞬态通信介质。有形且非暂态的计算机可读存储介质可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电子可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、硬盘、CD-ROM、软盘、盒带、磁性介质、光学介质或其他计算机可读存储介质。应当理解，术语“计算机可读存储介质”是指物理存储介质，而不是信号、载波或其他瞬态介质。

以下实施例包括本公开的主题。

实施例1：一种包括光学传感器的医疗装置，该光学传感器包括光源，该光源被配置为发射辐射；参考光学信标，该参考光学信标包括第一荧光团，该第一荧光团被配置为吸收由光源发射的辐射的至少一部分并且基于接近参考光学信标的物质的第一浓度发射第一荧光；测试光学信标，该测试光学信标包括试剂底物，该试剂底物被配置为与接近试剂底物的分析物反应以调节物质的浓度；以及第二荧光团，该第二荧光团被配置为吸收由光源发射的辐射的至少一部分并且基于接近第二荧光团的物质的第二浓度发射第二荧光；以及光电检测器，该光电检测器被配置为检测第一荧光和第二荧光；以及处理电路系统，该处理电路系统操作地耦合到光学传感器，其中该处理电路系统被配置为：从光学传感器接收指示第一荧光和第二荧光的一个或多个信号；以及基于一个或多个信号确定第一荧光与第二荧光之间的差异，其中该差异指示分析物的浓度。

实施例2：根据实施例1所述的医疗装置，其中试剂底物包括至少一种酶，该酶被配置为与分析物反应以调节物质的浓度。

实施例3：根据实施例1和2中任一项所述的医疗装置，其中物质包括氧，其中分析物包括葡萄糖，并且其中试剂底物包括：葡萄糖氧化酶，其中该葡萄糖氧化酶被配置为将葡萄糖转化成过氧化氢；以及过氧化氢酶，其中该过氧化氢酶被配置为将过氧化氢转化成氧。

实施例4：根据实施例1至3中任一项所述的医疗装置，其中第一荧光与第二荧光之间的差异包括第一荧光的第一强度在持续时间内的第一积分与第二荧光的第二强度在所述持续时间内的第二积分之间的差。

实施例5：根据实施例1至4中任一项所述的医疗装置，其中光学传感器还包含设置在参考光学信标和测试光学信标之间的不透明材料。

实施例6：根据实施例5所述的医疗装置，其中不透明材料包括氮化钛。

实施例7：根据实施例1至6中任一项所述的医疗装置，其中光学传感器还包括膜，该膜被配置为控制分析物向试剂底物的扩散。

实施例8：根据实施例7所述的医疗装置，其中膜包含光吸收材料。

实施例9：根据实施例1至8中任一项所述的医疗装置，其中光源包括一个或多个发光二极管，该一个或多个发光二极管被配置为发射在从约500nm至约680nm范围内的一个或多个波长的辐射。

实施例10：根据实施例1至9中任一项所述的医疗装置，其中第一荧光团和第二荧光团包含相同的材料。

实施例11：根据实施例1至10中任一项所述的医疗装置，其中第一荧光团和第二荧光团包含以下项中的一项或多项：三(4,7-二苯基-1,10-菲咯啉)二氯化钌(Ru(dpp))、八乙基卟啉铂(II)(PtOEP)、八乙基卟啉钯(II)(PdOEP)、5,10,15,20-四-(2,3,4,5,6-五氟苯基)卟啉铂(II)(PtTFPP)、5,10,15,20-四-(2,3,4,5,6-五氟苯基)卟啉钯(II)(PdTFPP)、八乙基卟啉酮铂(II)(PtOEPK)、八乙基卟啉酮钯(II)(PdOEPK)、四苯基四苯并卟啉铂(II)(PtTPTBP)、四苯基四苯并卟啉钯(II)(PtTPTBP)、四苯基四萘卟啉铂(II)(PtPTPNP)或四苯基四萘卟啉钯(II)(PdPTPNP)。

实施例12：根据实施例1至11中任一项所述的医疗装置，还包括操作地耦合到处理电路系统的天线，其中该天线被配置为将代表分析物的浓度的数据传输到外部装置。

实施例13：一种光学传感器，该光学传感器包括：光源，该光源被配置为发射辐射；参考光学信标，该参考光学信标包括第一荧光团，该第一荧光团被配置为吸收由光源发射的辐射的至少一部分并且基于接近参考光学信标的物质的第一浓度发射第一荧光；以及测试光学信标，该测试光学信标包括试剂底物，该试剂底物被配置为与接近试剂底物的分析物反应以调节物质的浓度；以及第二荧光团，该第二荧光团被配置为吸收由光源发射的辐射的至少一部分并且基于接近第二荧光团的物质的第二浓度发射第二荧光；以及光电检测器，该光电检测器被配置为检测第一荧光和第二荧光，其中分析物的浓度与第一荧光和第二荧光之间的差异相关。

实施例14：根据实施例13所述的光学传感器，其中试剂底物包括至少一种酶，该酶被配置为与分析物反应以调节物质的浓度。

实施例15：根据实施例13和14中任一项所述的光学传感器，其中物质包括氧，其中分析物包括葡萄糖，并且其中试剂底物包括：葡萄糖氧化酶，其中该葡萄糖氧化酶被配置为将葡萄糖转化成过氧化氢；以及过氧化氢酶，其中该过氧化氢酶被配置为将过氧化氢转化成氧。

实施例16：根据实施例13至15中任一项所述的光学传感器，还包含设置在参考光学信标和测试光学信标之间的不透明材料。

实施例17：根据实施例16所述的光学传感器，其中不透明材料包括氮化钛。

实施例18：根据实施例13至17中任一项所述的光学传感器，其中光学传感器还包括膜，该膜被配置为控制分析物向试剂底物的扩散。

实施例19：根据实施例13至18中任一项所述的光学传感器，其中膜包含光吸收材料。

实施例20：根据实施例13至19中任一项所述的光学传感器，其中光源包括一个或多个发光二极管，该一个或多个发光二极管被配置为发射在从约500nm至约680nm范围内的一个或多个波长的辐射。

实施例21：根据实施例13至20中任一项所述的光学传感器，其中第一荧光团和第二荧光团包含相同的材料。

实施例22：根据实施例13至21中任一项所述的光学传感器，其中第一荧光团和第二荧光团包含以下项中的一项或多项：三(4,7-二苯基-1,10-菲咯啉)二氯化钌(Ru(dpp))、八乙基卟啉铂(II)(PtOEP)、八乙基卟啉钯(II)(PdOEP)、5,10,15,20-四-(2,3,4,5,6-五氟苯基)卟啉铂(II)(PtTFPP)、5,10,15,20-四-(2,3,4,5,6-五氟苯基)卟啉钯(II)(PdTFPP)、八乙基卟啉酮铂(II)(PtOEPK)、八乙基卟啉酮钯(II)(PdOEPK)、四苯基四苯并卟啉铂(II)(PtTPTBP)、四苯基四苯并卟啉钯(II)(PtTPTBP)、四苯基四萘卟啉铂(II)(PtPTPNP)或四苯基四萘卟啉钯(II)(PdPTPNP)。

实施例23：一种方法，该方法包括：通过光学传感器的光源发射辐射；通过光学传感器的光电检测器检测由光学传感器的参考光学信标的第一荧光团响应于由光源发射的辐射的吸收而发射的第一荧光，其中第一荧光是基于接近参考光学信标的物质的第一浓度的；通过光电检测器检测由光学传感器的测试光学信标的第二荧光团响应于由光源发射的辐射的吸收而发射的第二荧光，其中第二荧光是基于接近测试光学信标的物质的第二浓度的，其中测试光学信标包括试剂底物，该试剂底物被配置为与接近试剂底物的分析物反应以调节物质的浓度；以及通过操作地耦合到光学传感器的处理电路系统，基于第一荧光和第二荧光确定分析物的浓度。

实施例24：根据实施例23所述的方法，其中光源包括一个或多个发光二极管，其中发射辐射包括从一个或多个发光二极管发射在约500nm至约680nm范围内的一个或多个波长的辐射。

实施例25：根据实施例23和24中任一项所述的方法，其中确定分析物的浓度包括确定第一荧光与第二荧光之间的差异。

实施例26：根据实施例23至25中任一项所述的方法，其中确定分析物的浓度包括：通过处理电路系统从光电检测器接收指示第一荧光在第一持续时间内的第一强度和第二荧光在第二持续时间内的第二强度的一个或多个信号；通过处理电路系统确定第一强度在第一持续时间内的第一积分；通过处理电路系统确定第二强度在第二持续时间内的第二积分；以及通过处理电路系统确定第一积分与第二积分之间的差。

实施例27：根据实施例23至26中任一项所述的方法，其中该方法还包括通过操作地耦合到处理电路系统的天线向外部装置传输所确定的分析物的浓度。

实施例28：根据实施例23至27中任一项所述的方法，还包括通过光源发射第一光脉冲，其中响应于第一光脉冲发射第一荧光；以及通过光源在第一光脉冲之后的选定的持续时间发射第二光脉冲，其中响应于第二光脉冲发射第二荧光。

已经描述了各种示例。这些和其他示例在所附权利要求书的范围内。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种医疗装置，包括：

光学传感器，所述光学传感器包括：

光源，所述光源被配置为发射辐射；

参考光学信标，所述参考光学信标包括第一荧光团，所述第一荧光团被配置为吸收由所述光源发射的所述辐射的至少一部分并且基于接近所述参考光学信标的物质的第一浓度发射第一荧光，其中所述物质包括氧；

测试光学信标，所述测试光学信标包括：

试剂底物，所述试剂底物被配置为与接近所述试剂底物的分析物反应以调节所述物质的浓度，其中所述分析物包括葡萄糖，并且其中所述试剂底物包括：

葡萄糖氧化酶，其中所述葡萄糖氧化酶被配置为将所述葡萄糖转化成过氧化氢；以及

过氧化氢酶，其中所述过氧化氢酶被配置为将所述过氧化氢转化成氧；以及

第二荧光团，所述第二荧光团被配置为吸收由所述光源发射的所述辐射的至少一部分并且基于接近所述第二荧光团的所述物质的第二浓度发射第二荧光；以及

光电检测器，所述光电检测器被配置为检测所述第一荧光和所述第二荧光；以及

处理电路系统，所述处理电路系统操作地耦合到所述光学传感器，其中所述处理电路系统被配置为：

从所述光学传感器接收指示所述第一荧光和所述第二荧光的一个或多个信号；以及

基于所述一个或多个信号确定所述第一荧光与所述第二荧光之间的差异，其中所述差异指示所述分析物的浓度。

2.根据权利要求1所述的医疗装置，其中所述试剂底物包括至少一种酶，所述酶被配置为与所述分析物反应以调节所述物质的浓度。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的医疗装置，其中所述第一荧光与所述第二荧光之间的所述差异包括所述第一荧光的第一强度在持续时间内的第一积分与所述第二荧光的第二强度在所述持续时间内的第二积分之间的差。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的医疗装置，其中所述光学传感器还包含设置在所述参考光学信标和所述测试光学信标之间的不透明材料。

5.根据权利要求4所述的医疗装置，其中所述不透明材料包括氮化钛。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的医疗装置，其中所述光学传感器还包括膜，所述膜被配置为控制所述分析物向所述试剂底物的扩散。

7.根据权利要求6所述的医疗装置，其中所述膜包含光吸收材料。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的医疗装置，其中所述光源包括一个或多个发光二极管，所述一个或多个发光二极管被配置为发射在从约500nm至约680nm范围内的一个或多个波长的辐射。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的医疗装置，其中所述第一荧光团和所述第二荧光团包含相同的材料。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的医疗装置，其中所述第一荧光团和所述第二荧光团包含以下项中的一项或多项：三(4,7-二苯基-1,10-菲咯啉)二氯化钌(Ru(dpp))、八乙基卟啉铂(II)(PtOEP)、八乙基卟啉钯(II)(PdOEP)、5,10,15,20-四-(2,3,4,5,6-五氟苯基)卟啉铂(II)(PtTFPP)、5,10,15,20-四-(2,3,4,5,6-五氟苯基)卟啉钯(II)(PdTFPP)、八乙基卟啉酮铂(II)(PtOEPK)、八乙基卟啉酮钯(II)(PdOEPK)、四苯基四苯并卟啉铂(II)(PtTPTBP)、四苯基四苯并卟啉钯(II)(PtTPTBP)、四苯基四萘卟啉铂(II)(PtPTPNP)或四苯基四萘卟啉钯(II)(PdPTPNP)。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的医疗装置，还包括操作地耦合到所述处理电路系统的天线，其中所述天线被配置为将表示所述分析物的浓度的数据传输到外部装置。

12.一种光学传感器，所述光学传感器包括：

光源，所述光源被配置为发射辐射；

参考光学信标，所述参考光学信标包括第一荧光团，所述第一荧光团被配置为吸收由所述光源发射的所述辐射的至少一部分并且基于接近所述参考光学信标的物质的第一浓度发射第一荧光，其中所述物质包括氧；以及

测试光学信标，所述测试光学信标包括：

试剂底物，所述试剂底物被配置为与接近所述试剂底物的分析物反应以调节所述物质的浓度，其中所述分析物包括葡萄糖，

并且其中所述试剂底物包括：

葡萄糖氧化酶，其中所述葡萄糖氧化酶被配置为将所述葡萄糖转化成过氧化氢；以及

过氧化氢酶，其中所述过氧化氢酶被配置为将所述过氧化氢转化成氧；以及

第二荧光团，所述第二荧光团被配置为吸收由所述光源发射的所述辐射的至少一部分并且基于接近所述第二荧光团的所述物质的第二浓度发射第二荧光；以及

光电检测器，所述光电检测器被配置为检测所述第一荧光和所述第二荧光，其中所述分析物的浓度与所述第一荧光和所述第二荧光之间的差异相关。

13.根据权利要求12所述的光学传感器，其中所述试剂底物包括至少一种酶，所述酶被配置为与所述分析物反应以调节所述物质的浓度。

14.根据权利要求12和13中任一项所述的光学传感器，还包括以下各项中的至少一项：

不透明材料，所述不透明材料设置在所述参考光学信标和所述测试光学信标之间；以及

膜，所述膜被配置为控制所述分析物向所述试剂底物的扩散。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的光学传感器，其中所述第一荧光团和所述第二荧光团包含相同的材料。

Claims (17)

1.一种医疗装置，包括：

光学传感器，所述光学传感器包括：

光源，所述光源被配置为发射辐射；

参考光学信标，所述参考光学信标包括第一荧光团，所述

第一荧光团被配置为吸收由所述光源发射的所述辐射的至少一部分并且基于接近所述参考光学信标的物质的第一浓度发射第一荧光；

测试光学信标，所述测试光学信标包括：

试剂底物，所述试剂底物被配置为与接近所述试剂底物的分析物反应以调节所述物质的浓度；以及

第二荧光团，所述第二荧光团被配置为吸收由所述光源发射的所述辐射的至少一部分并且基于接近所述第二荧光团的所述物质的第二浓度发射第二荧光；以及

光电检测器，所述光电检测器被配置为检测所述第一荧光和所述第二荧光；以及

处理电路系统，所述处理电路系统操作地耦合到所述光学传感器，其中所述处理电路系统被配置为：

从所述光学传感器接收指示所述第一荧光和所述第二荧光的一个或多个信号；以及

基于所述一个或多个信号确定所述第一荧光与所述第二荧光之间的差异，其中所述差异指示所述分析物的浓度。

2.根据权利要求1所述的医疗装置，其中所述试剂底物包括至少一种酶，所述酶被配置为与所述分析物反应以调节所述物质的浓度。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的医疗装置，其中所述物质包括氧，其中所述分析物包括葡萄糖，并且其中所述试剂底物包括：

葡萄糖氧化酶，其中所述葡萄糖氧化酶被配置为将所述葡萄糖转化成过氧化氢；以及

过氧化氢酶，其中所述过氧化氢酶被配置为将所述过氧化氢转化成氧。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的医疗装置，其中所述第一荧光与所述第二荧光之间的所述差异包括所述第一荧光的第一强度在持续时间内的第一积分与所述第二荧光的第二强度在所述持续时间内的第二积分之间的差。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的医疗装置，其中所述光学传感器还包含设置在所述参考光学信标和所述测试光学信标之间的不透明材料。

6.根据权利要求5所述的医疗装置，其中所述不透明材料包括氮化钛。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的医疗装置，其中所述光学传感器还包括膜，所述膜被配置为控制所述分析物向所述试剂底物的扩散。

8.根据权利要求7所述的医疗装置，其中所述膜包含光吸收材料。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的医疗装置，其中所述光源包括一个或多个发光二极管，所述一个或多个发光二极管被配置为发射在从约500nm至约680nm范围内的一个或多个波长的辐射。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的医疗装置，其中所述第一荧光团和所述第二荧光团包含相同的材料。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的医疗装置，其中所述第一荧光团和所述第二荧光团包含以下项中的一项或多项：三(4,7-二苯基-1,10-菲咯啉)二氯化钌(Ru(dpp))、八乙基卟啉铂(II)(PtOEP)、八乙基卟啉钯(II)(PdOEP)、5,10,15,20-四-(2,3,4,5,6-五氟苯基)卟啉铂(II)(PtTFPP)、5,10,15,20-四-(2,3,4,5,6-五氟苯基)卟啉钯(II)(PdTFPP)、八乙基卟啉酮铂(II)(PtOEPK)、八乙基卟啉酮钯(II)(PdOEPK)、四苯基四苯并卟啉铂(II)(PtTPTBP)、四苯基四苯并卟啉钯(II)(PtTPTBP)、四苯基四萘卟啉铂(II)(PtPTPNP)或四苯基四萘卟啉钯(II)(PdPTPNP)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的医疗装置，还包括操作地耦合到所述处理电路系统的天线，其中所述天线被配置为将表示所述分析物的浓度的数据传输到外部装置。

13.一种光学传感器，所述光学传感器包括：

光源，所述光源被配置为发射辐射；

参考光学信标，所述参考光学信标包括第一荧光团，所述第一荧光团被配置为吸收由所述光源发射的所述辐射的至少一部分并且基于接近所述参考光学信标的物质的第一浓度发射第一荧光；以及

测试光学信标，所述测试光学信标包括：

试剂底物，所述试剂底物被配置为与接近所述试剂底物的分析物反应以调节所述物质的浓度；以及

第二荧光团，所述第二荧光团被配置为吸收由所述光源发射的所述辐射的至少一部分并且基于接近所述第二荧光团的所述物质的第二浓度发射第二荧光；以及

光电检测器，所述光电检测器被配置为检测所述第一荧光和所述第二荧光，其中所述分析物的浓度与所述第一荧光和所述第二荧光之间的差异相关。

14.根据权利要求13所述的光学传感器，其中所述试剂底物包括至少一种酶，所述酶被配置为与所述分析物反应以调节所述物质的浓度。

15.根据权利要求13和14中任一项所述的光学传感器，其中所述物质包括氧，其中所述分析物包括葡萄糖，并且其中所述试剂底物包括：

葡萄糖氧化酶，其中所述葡萄糖氧化酶被配置为将所述葡萄糖转化成过氧化氢；以及

过氧化氢酶，其中所述过氧化氢酶被配置为将所述过氧化氢转化成氧。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的光学传感器，还包括以下各项中的至少一项：

不透明材料，所述不透明材料设置在所述参考光学信标和所述测试光学信标之间；以及

膜，所述膜被配置为控制所述分析物向所述试剂底物的扩散。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的光学传感器，其中所述第一荧光团和所述第二荧光团包含相同的材料。