CN110177503B - 用于检测体液中的至少一种分析物的可植入传感器元件及方法 - Google Patents
用于检测体液中的至少一种分析物的可植入传感器元件及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110177503B CN110177503B CN201880007897.7A CN201880007897A CN110177503B CN 110177503 B CN110177503 B CN 110177503B CN 201880007897 A CN201880007897 A CN 201880007897A CN 110177503 B CN110177503 B CN 110177503B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sensor element
- measurement chamber
- chamber plate
- illumination
- designed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 title claims abstract description 127
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 title claims abstract description 95
- 239000012491 analyte Substances 0.000 title claims abstract description 79
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 39
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 202
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims abstract description 162
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 74
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 62
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 75
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 48
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 38
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 34
- 238000005102 attenuated total reflection Methods 0.000 claims description 11
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 10
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 79
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 36
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 36
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 20
- 230000006870 function Effects 0.000 description 17
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 17
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 15
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000000560 biocompatible material Substances 0.000 description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 13
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 13
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 13
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 12
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 9
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 8
- 210000003722 extracellular fluid Anatomy 0.000 description 8
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000010238 partial least squares regression Methods 0.000 description 6
- 238000012628 principal component regression Methods 0.000 description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 5
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 5
- 238000013523 data management Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 5
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 5
- 238000000491 multivariate analysis Methods 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 5
- 238000007473 univariate analysis Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 4
- 238000004847 absorption spectroscopy Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 description 4
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 description 4
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 4
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 4
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 4
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 4
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 4
- 238000012384 transportation and delivery Methods 0.000 description 4
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 4
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 3
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 100676-05-9 Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC1C(O)C(O)C(O)C(OC2C(OC(O)C(O)C2O)CO)O1 OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M Lactate Chemical compound CC(O)C([O-])=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N Maltose Natural products O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 235000012000 cholesterol Nutrition 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 230000028993 immune response Effects 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 description 2
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- -1 silver halide Chemical class 0.000 description 2
- 230000008591 skin barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000011477 surgical intervention Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000005041 Mylar™ Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 description 1
- 231100000433 cytotoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000001472 cytotoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011157 data evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000000835 electrochemical detection Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000006862 enzymatic digestion Effects 0.000 description 1
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 238000012623 in vivo measurement Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 1
- 238000001307 laser spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 210000000265 leukocyte Anatomy 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004476 mid-IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 206010033675 panniculitis Diseases 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 210000004304 subcutaneous tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003626 triacylglycerols Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
- A61B5/14532—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue for measuring glucose, e.g. by tissue impedance measurement
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
- A61B5/14546—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue for measuring analytes not otherwise provided for, e.g. ions, cytochromes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
- A61B5/1459—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters invasive, e.g. introduced into the body by a catheter
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6846—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive
- A61B5/6847—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive mounted on an invasive device
- A61B5/686—Permanently implanted devices, e.g. pacemakers, other stimulators, biochips
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2560/00—Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
- A61B2560/02—Operational features
- A61B2560/0204—Operational features of power management
- A61B2560/0214—Operational features of power management of power generation or supply
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2560/00—Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
- A61B2560/02—Operational features
- A61B2560/0223—Operational features of calibration, e.g. protocols for calibrating sensors
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Surgery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
公开了一种用于检测体液样本中的至少一种分析物的可植入传感器元件（110）。传感器元件（110）包括被适配为接收体液样本的至少一个测量室板（114）。传感器元件（110）包括至少一个照射源（118），至少一个照射源（118）被设计成在至少一个光谱范围中生成至少一个照射光束（120）并将照射光束（120）传输到测量室板（114），使得照射光束（120）至少部分地照射测量室板（114）。测量室板（114）被设计成响应于照射光束（120）的照射而生成至少一个反射光束（130），使得反射光束（130）至少部分地照射测量室板（114）内的体液样本。传感器元件（110）包括至少一个光学检测器（132），至少一个光学检测器（132）被设计成检测反射光束（130）的至少一种性质并且取决于分析物的存在而生成至少一个传感器信号。传感器元件（110）此外包括被设计成评估传感器信号的至少一个控制单元（126）。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于检测体液中的至少一种分析物的可植入传感器元件和套件以及一种用于检测至少一种分析物的方法。根据本发明的装置和方法主要可以用于长期监测体液中的分析物浓度，诸如用于长期监测体液中的葡萄糖水平或一种或多种其他类型的分析物的浓度。本发明可以应用在家庭护理领域中和专业护理领域中（诸如在医院中）两者。其他应用是可行的。
背景技术
监测某些身体功能，更特别地，监测体液中的至少一种代谢物浓度的一个或多个浓度在防范和治疗各种疾病中起到重要作用。这类代谢物可以作为举例但非排他地包括血糖、乳酸、胆固醇或其他类型的分析物和代谢物。在不限制另外可能的应用的情况下，将在下文中参考血糖监测来描述本发明。然而，附加地或可替代地，本发明也可以应用于其他类型的分析物。
用于确定分析物浓度的常规装置在许多情况下基于生成体液样本（例如一滴血液），然后关于该体液样本的分析物含量对其进行测试。连续监控身体的葡萄糖浓度可以显著改善糖尿病患者的长期并发症的治疗和预防。通常，用于连续葡萄糖监测的装置意在用于最小侵入性短期使用（例如短于14天），并且基于电化学检测机制，特别是基于葡萄糖的酶消化。经皮传感器系统通常暗示着大量技术挑战。因此，第一个挑战在于传感器寿命有限的事实。传感器一般在近似一周内佩戴。这之后，诸如酶被用尽和/或身体中封闭之类的影响一般会降低传感器的灵敏度，或者预期传感器故障。然而，对于若干应用而言，长期连续葡萄糖监测（例如约一年期）是合期望的。基于光学系统的用于长期监测的传感器是当前研究的一个领域。
光学系统一般使用至少一种传感器材料，该至少一种传感器材料在一种或多种特定分析物的存在下改变至少一种光学可测量的性质。可替代地，可以使用吸收方法。例如，US20070004974描述了一种用于化验身体中的分析物的设备，包括：植入身体中的至少一个光源，其可控制以利用至少一个波长被分析物吸收的光照射身体中的组织区域，并作为结果在组织区域中生成光声波；耦合到身体的至少一个声学感测换能器，其从光声波接收声能并生成响应于其的信号；和处理器，其接收信号并处理它们以确定被照射的组织区域中的分析物浓度。
原则上，基于中红外技术的传感器可以用于长期连续葡萄糖监测。中红外辐射可以用于激发生物分子的基本振荡模式，诸如用于葡萄糖的定量确定。除了使用光声和光热方法来对葡萄糖进行光谱检测之外，可以经由吸收光谱法来执行葡萄糖的定量确定。然而，对于使用中红外辐射吸收光谱法的体内测量，皮肤异质性和水的高吸收系数——因为通常由于葡萄糖浓度所致的吸收光谱的相对改变是小的——是主要挑战。
量子级联激光器（QCL）被称为具有独特高光谱功率密度的中IR辐射源。由于QCL的高光谱功率密度，因此可以通过使用QCL来克服水的高吸收系数，并从而允许葡萄糖的定量确定。例如，
等人的“Continuous glucose monitoring by means of mid-infrared transmission laser spectroscopy in vitro”, Analyst, 2011,136,1192-1198和
等人的“A Quantitative Look Inside the Body: Minimally InvasiveInfrared Analysis in Vivo”, Anal. Chem., 2014,86 1836-1845描述了使用中红外激光光谱法的基于可植入光纤的传感器。这类基于光纤的传感器包括在中红外光谱范围中传输光并具有作为测量体积的中心腔的光纤。间质液的分子经由扩散输送到测量体积中，并且可以经由吸收测量来定量地确定。
US8040526 B2描述了一种可植入产品，其包括具有第一和第二部分的光学腔结构，其中每个部分可以作为光学腔操作。第一部分包括具有至少一个开口的容器，当该产品植入身体中时，可以通过该至少一个开口在容器的内部和外部之间传送体液。第二部分包括封闭并包含参考液体的容器。该可植入产品还可以包括光源组件和光敏组件中的一者或两者。可以基于来自第二部分的输出光的光敏量来调整来自第一部分的输出光的光敏量。两个部分可以使它们的光接口表面对准，使得它们均接收来自光源组件的输入光，并且均向光敏组件提供输出光。
US 2012/059232 A1描述了一种设备，其包括被配置成植入在受试者的身体内的支撑件和耦合到支撑件的采样区域。该设备被配置成被动地允许穿过来自受试者的至少一部分液体的采样区域。该设备还包括与采样区域光学通信的光学测量装置。光学测量装置包括：至少一个光源，被配置成通过至少一部分液体传输光；和至少一个传感器，被配置成通过检测穿过液体的光来测量液体的参数。
US 2008/231857 A1描述了一种用于气态化学物质的检测的传感器系统，其包括保持体积为至多20 mm3的采样室的光学采样单元、光发射器和光接收器。采样单元适用于光束的自由空间、单个单模传播。
US 2010/121163 A1描述了一种光学微针，其适用于近红外或中红外体内光谱感测；并提供基于MEMS的光谱仪，其用于借助于经皮贴片中的近红外或中红外光学微针阵列来进行连续乳酸和葡萄糖监测。
然而，尽管这类已知的基于光纤的传感器的优点，但是基于光纤的传感器在实践中具有相当大的缺点。在实践中，光纤对机械影响具有相当大的灵敏度，例如由于植入和/或移除期间以及在身体中的佩戴和监测期间的机械负载。此外，已知的基于光纤的传感器的传感器设计为了植入会导致皮肤的至少两个永久性损伤，这可能限制佩戴舒适性并且可能允许污染物进入。另外，已知的基于光纤的传感器需要过滤间质液以用于经由红外吸收光谱法定量确定葡萄糖，以便确保传感器的功能性。测量体积必须是膜屏蔽和保护免受大分子影响的，例如通过使用半可渗透膜。然而，在不增加扩散过程并且因此恶化传感器的响应行为的情况下将这类膜实现到已知的基于光纤的传感器的传感器设计中是困难的。此外，这类膜的可用性是有限的。此外，已知的红外光纤（诸如硫属化物光纤、涂覆的中空光纤和卤化银光纤）是细胞毒素，并且需要例如聚乙烯涂层，以便在身体中使用。
要解决的问题
因此，本发明的一个目的是提供一种用于确定体液样本中的至少一种分析物的可植入传感器元件及方法，其避免了已知传感器和方法的上述缺点。特别地，该可植入传感器元件应该允许对体液样本中的葡萄糖的可靠的无试剂连续监测和机械稳定性，诸如增强的佩戴舒适性和减少的污染物进入。
发明内容
该问题通过具有实施例的特征、用于检测体液样本中的至少一种分析物的可植入传感器元件、套件和方法来解决。在进一步实施例中公开了可以以独立方式或以任何任意组合实现的本发明的优选实施例。
如下文中所使用的，术语“具有”、“包含”或“包括”或其任何任意语法变型是以非排他方式使用的。因此，这些术语可以既指代其中在该上下文中描述的实体中除了由这些术语引入的特征之外不存在另外特征的情形，又指代其中存在一个或多个另外特征的情形。作为示例，表述“A具有B”、“A包含B”以及“A包括B”可以既指代其中A中除了B之外不存在其他要素的情形（即，其中A仅仅且排他地由B组成的情形），又指代其中实体A中除了B之外存在一个或多个另外要素（诸如要素C、要素C和D或者甚至另外要素）的情形。
此外，如下文中所使用的，术语“优选地”、“更优选地”、“特别地”、“更特别地”、“特定地”，“更特定地”或类似术语与可选特征结合使用，而不限制替代可能性。因此，由这些术语引入的特征是可选特征，并且不旨在以任何方式限制权利要求的范围。如技术人员将认识到的，本发明可以通过使用替代特征来执行。类似地，由“在本发明的实施例中”或类似表述引入的特征旨在是可选特征，而不具有关于本发明的替代实施例的任何限制，不具有关于本发明的范围的任何限制，并且不具有关于对以这类方式引入的特征与本发明的其他可选或非可选特征进行组合的可能性的任何限制。
在本发明的第一方面中，公开了一种用于检测体液样本中的至少一种分析物的可植入传感器元件。
传感器元件包括被适配为接收体液样本的至少一个测量室板。传感器元件包括至少一个照射源，该至少一个照射源被设计成在至少一个光谱范围中生成至少一个照射光束并将照射光束传输到测量室板，使得照射光束至少部分地照射测量室板。测量室板被设计成响应于照射光束的照射而生成至少一个反射光束，使得反射光束至少部分地照射测量室板内的体液样本。优选地，体液样本可以在测量室板内被照射至少两次。可以首先通过照射光束（例如在第一方向上）照射样本，并且随后通过反射光束（例如在第二方向上）照射样本。
传感器元件包括至少一个光学检测器，该至少一个光学检测器被设计成检测反射光束的至少一种性质并且取决于分析物的存在而生成至少一个传感器信号。传感器元件此外包括被设计成评估传感器信号的至少一个控制单元。
如本文所使用的，术语“可植入”指代以下事实：传感器元件被适配为具有适当的尺寸以插入到使用者的身体组织中（诸如到皮下组织中），以及进一步地，传感器元件是生物相容的，以便在延长的时间段内（诸如在若干天或者甚至若干周或若干个月内）保留在身体组织中。因此，作为示例，传感器元件可以具有生物相容涂层和/或可以是生物相容的。术语“植入”指代传感器元件可以完全或部分地插入到身体组织中的事实。因此，在下文中，术语“植入”和“插入”将用作同义词。传感器元件是完全可植入的传感器元件。术语“完全可植入”还指代传感器元件可以被设计成使得传感器元件的所有部分可以完全植入到身体组织中，特别地传感器元件的任何部分都不会突出穿过使用者的皮肤，即完全皮下植入。一般而言，在传感器元件的植入期间和/或使用期间，传感器元件可以完全或部分地穿透使用者的皮肤。因此，传感器元件优选地可以被体现为完全可植入的经皮传感器元件。
如本文所使用的，术语“传感器元件”一般指代可以作为一个实体处置的单元，其包括至少一个测量室板、至少一个照射源、至少一个光学检测器以及至少一个控制单元。传感器元件可以被适配为执行至少一个吸收测量。
如本文所使用的，术语“检测”指代对分析物浓度的定量和/或定性确定，即确定体液中分析物的量和/或浓度和/或对体液中是否存在分析物的问题的响应。如本文进一步使用的，术语“分析物”可以指代可能存在于体液中、且使用者可能对其浓度感兴趣的任意元素、组分或化合物。优选地，分析物可以是或可以包括可能参与使用者的代谢的任意化学物质或化学化合物，诸如至少一种代谢物。作为示例，至少一种分析物可以选自由葡萄糖、胆固醇、甘油三酯、乳酸组成的组。然而，附加地或可替代地，可以使用其他类型的分析物和/或可以确定分析物的任何组合。如一般在本发明内使用的，术语“使用者”可以指代人类或动物，这独立于人类或动物分别可能处于健康状况或可能患有一种或多种疾病的事实。作为示例，使用者可以是患有糖尿病的人类或动物。然而，附加地或可替代地，本发明可以应用于其他类型的使用者。
一般而言，可以使用任意类型的体液。优选地，体液是存在于使用者的身体组织中（诸如在间质组织中）的体液。因此，作为示例，体液可以选自由血液和间质液组成的组。然而，附加地或可替代地，可以使用一种或多种其他类型的体液。体液一般可以包含在身体组织中。因此，一般而言，体液中的至少一种分析物的检测可以优选地在体内确定。
传感器元件包括被适配为接收体液样本的至少一个测量室板。如本文所使用的，术语“测量室板”指代被适配为接收体液样本的具有片状或板状几何形状的元件。测量室板可以具有平坦的几何形状。测量室板可以包括单片或多板设定。片状或板状结构的几何形状可以增强机械稳定性，并且从而增强测量信号的鲁棒性。如本文进一步使用的，术语“接收”体液样本指代测量室板被适配为下列中的一个或多个的事实：允许体液进入、与体液接触以及与体液交换。测量室板可以被设计成使得测量室内的分析物浓度例如通过扩散过程被调整和/或适配为周围环境体液的分析物浓度。测量室板可以经由扩散过程接收体液样本。经由扩散过程填充样本可以确保所植入的传感器元件的免维护操作。测量室板可以包括至少一种水凝胶作为扩散可渗透材料。
测量室板被设计成响应于照射光束的照射而生成至少一个反射光束，使得反射光束至少部分地照射测量室板内的体液样本。优选地，在体液样本被反射光束照射之前，体液样本被照射光束照射。反射光束可以被适配为照射体液样本。反射光束可以照射一定体积的体液样本。如本文所使用的，术语“反射光束”指代由测量室板反射的至少一个光束。测量室板可以包括至少一个反射器元件和/或可以包括反射材料，诸如反射涂层。测量室板可以被适配为至少部分地反射照射光束。术语“至少部分地反射”指代照射光束的完全或部分反射。例如，测量室板、特别是测量室的至少一个反射器可以被适配为反射多于照射光束的20％，优选地多于照射光束的50％，最优选地多于照射光束的80％。如本文进一步使用的，术语“至少部分地照射体液样本”指代反射光束可以完全或部分地照射体液样本的事实。例如，反射光束可以照射多于体液样本的5％，优选地多于10％，更优选地多于体液样本的25％。然而，实施例是可行的。测量室板可以被设计成使得反射光束照射尽可能大的样本体积。
测量室板可以包括至少一个膜元件。膜元件可以被适配为保护测量室板免受一定尺寸以上的颗粒的穿透，该颗粒诸如大尺寸分子（如蛋白质）和/或细胞（如白细胞）。
测量室板可以包括至少一个室壁，其中室壁被适配为接收体液样本。传感器元件可以被适配为使用小型化液体单元来基于吸收光谱技术执行至少一个测量。测量室板可以被适配为接收样本尺寸的体液，使得可以执行可靠的吸收测量。例如，测量室板中的体液的层厚度可以在1μm和100μm之间，优选地在5μm和50μm之间，更优选地，层厚度可以在8μm和15μm之间。例如，层厚度可以是10μm，以便确保检测水溶液中葡萄糖的高灵敏度。室壁可以被适配为具有至少部分地可渗透光（例如在红外光谱范围中）的第一侧，以及至少部分地可渗透体液样本的第二侧。如本文所使用的，“可渗透光”指代至少部分地允许光束（例如照射光束和/或反射光束）穿过。因此，室壁的第一侧可以至少部分是透明的。如本文所使用的，“可渗透体液样本”指代至少部分地允许进入到体液样本中和/或允许穿过体液样本到测量室壁中。室壁可以被布置成使得可渗透体液样本的一侧面向传感器元件的外部。
例如，测量室板可以包括被适配为对照射光束而言是至少部分透明的至少一个第一室壁。第一室壁可以被设计成至少一个至少部分透明的第一红外窗口。第一室壁可以被布置成面向传感器元件的内部，诸如由传感器元件的壳体围绕的内部。第一室壁可以面向照射光束。第一红外窗口可以被设计成使照射光束至少部分地通过红外窗口到体液样本。例如，红外窗口可以被设计成使照射光束至少部分地穿过红外窗口到测量室板中。第一室壁可以被设计成透射窗口。第一室壁可以是光可渗透内板。第一室壁可以是生物相容的。第一室壁可以包括至少一种生物相容材料和/或可以由至少一种生物相容材料制造。第一室壁可以完全由生物相容材料（例如包括至少一种合成金刚石或硅的生物相容材料）组成。第一室壁可以包括至少一个抗反射涂层，该至少一个抗反射涂层被适配为最小化从第一室壁的表面到光学检测器的反射和/或所反射的束回到测量室板中的反射，例如以便最小化对信号的干扰影响。第一室壁可以包括至少一个微结构化表面（例如粗糙表面），该至少一个微结构化表面被适配为最小化从第一室壁的表面到光学检测器的反射和/或所反射的束回到测量室板中的反射，例如以便最小化对信号的干扰影响。
测量室板可以包括被适配为至少部分地接收体液样本的至少一个第二室壁。第二室壁可以是液体可渗透的外板。测量室板可以包括布置在第一室壁和第二室壁之间的至少一个毛细管元件。毛细管元件可以被适配为接收体液样本。如本文所使用的，术语“毛细管元件”一般指代形成用于接收和/或存储体液样本的试管、单元或腔的至少一部分的元件。可以通过毛细管力来支持体液样本的接收。第一室壁和第二室壁可以被布置在毛细管元件的相对侧处并形成测量试管。毛细管元件可以被设计成接收对于分析物的可靠确定所需的体液量。为了获得水溶液中的葡萄糖的最大灵敏度，可以将毛细管元件设计为接收1至100μm之间、优选地5μm和50μm之间、更优选地8μm和15μm之间的液体层厚度。例如，毛细管元件可以被设计成接收10μm的液体层厚度。毛细管元件可以经由扩散过程接收体液样本。为了确保合适的传感器响应行为，毛细管元件可以被设计成使得扩散距离尽可能短，优选地约为100μm。
测量室板可以包括布置在第一室壁和第二室壁之间的至少一个间隔元件。如本文所使用的，术语“间隔元件”指代被适配为调整第一和第二室壁之间的距离的任意形状的元件。间隔元件可以具有任意形状，例如，间隔元件可以是至少一个环。间隔元件可以具有1和100μm之间的厚度。间隔元件可以是切割的聚酯薄膜。附加地或可替代地，第一和第二室壁中的一个可以包括被适配为形成毛细管元件的例如通过光刻方法来制造的至少一个腔和/或凹部。
第二室壁可以被设计成（例如，在传感器元件的组装期间）对于机械影响是刚性的，使得可以确保恒定的测量体积。第二室壁可以被设计成是可渗透分析物（例如葡萄糖）的，使得分析物可以到达测量室板。第二室壁可以被设计成防止大尺寸分子和/或细胞穿透到测量室板中。
第二室壁可以被设计为至少一个至少部分反射的第二红外窗口。第二红外窗口可以包括至少一个反射层，例如金层。反射层可以布置在第二红外窗口的面向照射光束的至少一侧上，以便增强照射光束的反射。第二红外窗口可以被设计成允许将分析物例如通过扩散而输送到毛细管元件中。第二红外窗口可以是液体可渗透的外板。第二红外窗口可以包括多个孔。第二红外窗口可以包括多个微液体通道。例如，孔可以是钻出的微孔，其具有小于100μm，优选地小于20μm，更优选地小于10μm的直径。两个孔之间的平均距离可以小于500μm，优选地小于200μm，更优选地小于100μm。第二红外窗口的厚度可以小于1000μm，优选地小于500μm。这类尺寸可以确保葡萄糖从间质液到毛细管元件中的短扩散时间。孔可以具有如例如狭缝或弯曲的其他形状。可以使用激光处理技术或本领域已知的其他方法（例如湿法蚀刻）来制造孔。第二红外窗口可以是或可以包括具有多个孔的硅板。这类设计可以确保恰当的刚性。硅板可以溅射有金层以便增强反射率。第二室壁可以在壁的一侧上和/或另一侧上和/或孔中具有亲水表面结构，其被适配为具有更好的液体性质。该亲水表面可以例如通过光刻或湿法蚀刻方法由微制造表面制成。
测量室板可以包括另外的膜元件，诸如平膜元件。测量室板的平板设计可以允许平膜元件的简单安装。在使用平膜元件的情况下，可以仅使扩散距离略微增加平膜的厚度。另外的膜元件可以布置在第二红外窗口的侧上和/或接收体液样本的膜元件的侧上。另外的膜元件可以是超滤膜。另外的膜元件可以被适配为减少由蛋白质对吸收测量的影响。附加于或可替代于另外的膜元件，第二红外窗口的孔可以被设计成使得第二红外窗口充当膜，使得不需要附加的膜元件。
第二室壁可以包括至少一个膜元件。第二室壁可以被设计成膜元件。附加于或取代第二红外窗口，第二室壁可以是或可以包括至少一个膜元件。膜元件可以具有反射性质。例如，膜元件可以包括至少一种烧结金属。膜元件可以溅射有诸如金、银或铝层的反射层以增强反射率。例如，膜元件可以选自由下列组成的组：包括聚碳酸酯的径迹蚀刻（track-etched）膜；包括氧化铝的Anodisc膜；具有支撑结构的膜，诸如从Precision Membranes有限责任公司可获得的聚合多微孔膜；从Precision Membranes有限责任公司可获得的包括硅和/或碳的高纵横比膜；包括烧结金属的多孔膜。在一个实施例中，膜元件可以是具有支撑结构的膜，诸如从Precision Membranes有限责任公司可获得的聚合多微孔膜。支撑结构可以被适配成为测量室板提供刚性。具有支撑结构的膜元件可以具有若干10μm的厚度，使得膜元件可以用作间隔元件。在另外的实施例中，膜元件可以是从Precision Membranes有限责任公司可获得的包括硅和/或碳的高纵横比膜。高纵横比膜可以具有反射涂层，例如，膜元件可以溅射有金层。膜元件可以具有反射涂层，例如，膜元件可以溅射有金层。然而，在没有反射涂层的情况下，实施例是可行的，例如，包括烧结金属的多孔膜在红外光谱范围中具有反射性质。
测量室板可以包括至少一个衰减全反射元件。衰减全反射元件可以包括至少一个ATR晶体，例如从ATR 元件可获得的ATR晶体。ATR晶体可以包括结构化表面。ATR晶体可以包括被适配为接收体液样本的至少一个微结构。与没有微结构的ATR晶体相比，微结构可以增强传感器信号的放大。微结构可以被适配为毛细管，其中可以通过毛细管力来支持体液样本的接收。微结构可以具有亲水性质，使得微结构被适配为在与间质液接触时汲取出体液。由此，可以形成具有固定厚度的过渡层，在其中可以执行反射测量。ATR晶体可以被布置成使得照射光束至少反射一次。优选地，照射光束可以在ATR晶体内反射若干次。照射光束可以由至少一个传送装置准直，并且可以撞击在ATR晶体上。ATR晶体可以被设计成使得照射光束被包括体液的ATR晶体区反射。ATR晶体可以是生物相容的。ATR晶体可以包括生物相容材料（例如硅或金刚石）或可以由生物相容材料制造。ATR晶体可以被适配为反射光束，使得它（例如在被至少一个另外的传送装置准直之后）照射光学检测器。至少一个超滤膜元件可以布置在ATR晶体上。
传感器元件包括至少一个照射源，该照射源被设计成在至少一个光谱范围中生成至少一个照射光束，并将照射光束传输到测量室板，使得照射光束至少部分地照射测量室板。如本文所使用的，术语“光”一般指代可见光谱范围、紫外光谱范围和红外光谱范围中的一个或多个中的电磁辐射。术语可见光谱范围一般指代380 nm至780 nm的光谱范围。术语红外（IR）光谱范围一般指代780 nm至1000μm范围中的电磁辐射，其中780 nm至2.5μm的范围通常被命名为近红外（NIR）光谱范围，并且从25μm至1000μm的范围被命名为远红外（FIR）光谱范围。术语中红外（MIR）光谱范围指代从2.5至25μm的范围。优选地，本发明内使用的光是中红外光谱范围中的光。如本文所使用的，术语“光束”一般指代发射到特定方向上的一定量的光。因此，光束可以是在垂直于光束传播方向的方向上具有预定延伸的一束光射线。
如本文进一步使用的，术语“照射源”指代被适配为生成至少一个光束的至少一个装置。如本文所使用的，术语“照射光束”指代由照射源生成的光束。
照射源可以包括至少一个光源。照射源可以是中IR辐射源。照射源可以具有高光谱功率密度。照射源可以被适配用于水溶液中的葡萄糖的定量确定。照射源包括至少一个量子级联激光器。例如，照射源可以包括至少一个量子级联激光器芯片。量子级联激光器可以是小型化的量子级联激光器。量子级联激光器可以选自由下列组成的组：至少一个固定频率的
量子级联激光器；至少一个可调谐外腔量子级联激光器；至少一个分布式反馈量子级联激光器。例如，照射源可以包括至少一个量子级联激光器阵列。照射源可以被设计成以脉冲或连续模式操作。传感器元件可以包括被适配为以脉冲模式操作照射的至少一个脉冲发生器装置。控制单元可以被适配为控制脉冲发生器装置。传感器元件可以包括至少一个可再充电的能量存储装置，例如至少一个锂离子电池，其被适配为向量子级联激光器供应能量。量子级联激光器可以具有低功耗，使得通过锂离子电池供电是可能的。
照射光束可以具有在红外光谱范围中、优选地在中红外光谱范围中的波长。照射源可以被适配为生成宽带照射光或具有窄带宽的照射光。照射源可以被适配为随时间连续地改变波长。照射源可以被适配为生成多个照射光束，其中照射光束中的每一个具有不同的波长。控制单元可以被适配为以下中的一个或多个：分配、调整或选择照射光束的波长。例如，照射源可以包括具有窄带宽的至少一个可调谐分布式反馈量子级联激光器和/或至少一个可调谐外腔量子级联激光器。控制单元可以被适配为例如在中红外光谱范围内连续地或非连续地改变波长。控制单元可以被适配为调整和/或选择适合于识别葡萄糖和/或将葡萄糖与体液样本中的另外物质区分开的波长，另外物质例如是即使在过滤之后也存在的物质，诸如麦芽糖。附加地或可替代地，使用宽带光谱范围。例如，照射源可以包括至少一个
量子级联激光器。为了允许利用宽带照射源的吸收测量，传感器元件可以包括若干光学检测器和合适的光谱带通滤波器或者至少一个具有至少一个可调谐光谱带通滤波器的可调谐光学检测器。控制单元可以被适配为在若干不同的照射光束和/或若干检测器之间快速切换以探查不同的光谱区域。
如本文所使用的，术语“至少部分地照射测量室板”指代照射光束可以完全或部分地照射测量室板的事实。优选地，照射光束可以至少部分地照射测量室板内的体液样本。例如，照射光束可以照射多于测量室板的5％，优选地多于测量室板的10％，更优选地多于测量室板的25％。然而，实施例是可行的。照射光束可以在0°和85°之间、优选地在20°和60°之间、更优选地在30°和50°之间的照射角度下照射测量室板。例如，照射角度可以是45°。术语“照射角度”指代入射轴线（即垂直于照射光束撞击在其上的表面的线）与照射光束之间的角度。
传感器元件可以包括至少一个用于调制照射光束的调制装置。术语“照射的调制”应理解为意指以下过程：其中例如以一个或多个调制频率来使照射的总功率变化。例如，调制装置可以被设计用于周期性调制，例如周期性束中断装置。调制可以例如在照射源和测量室板之间的束路径中实现。例如，至少一个调制装置可以布置在所述束路径中。调制装置可以基于电光效应。至少一个调制装置可以包括例如机械快门和/或束斩波器或某种其他类型的束中断装置。然而，可替代地或附加地，使用一种或多种不同类型的调制装置也是可能的。调制装置可以包括至少一个滤波器元件，例如至少一个偏振器。在一个实施例中，照射源本身也可以被设计成生成调制照射。例如，照射源可以体现为脉冲照射源，例如体现为脉冲激光器。因此，作为举例，至少一个调制装置也可以完全或部分地集成到照射源中。
传感器元件可以包括至少一个传送装置。传送装置可以被适配为准直照射光束和/或反射光束。传送装置可以包括至少一个光学透镜，诸如一个或多个凸透镜、一个或多个折射透镜、一个或多个准直透镜。例如，传送装置可以被布置成使得照射光束首先行进通过至少一个传送装置，并且之后行进到测量室板。传感器元件可以包括至少一个另外的传送器，其可以被布置成使得反射光束从测量室板行进到另外的传送装置，直到它最终可以撞击在光学检测器上。如本文所使用的，术语“传送装置”指代可以被配置成将照射光束从照射源传送到测量室板和/或从测量室板传送到光学检测器的光学元件。
传感器元件包括至少一个光学检测器，该至少一个光学检测器被设计成检测反射光束的至少一种性质并且取决于分析物的存在而生成至少一个传感器信号。如本文所使用的，术语“光学检测器”指代被适配用于检测光束的至少一种性质的装置。如本文所使用的，术语“传感器信号”一般指代指示分析物存在的任意信号。作为示例，传感器信号可以是或可以包括数字和/或模拟信号。作为示例，传感器信号可以是或可以包括电压信号和/或电流信号。附加地或可替代地，传感器信号可以是或可以包括数字数据。传感器信号可以包括单个信号值和/或一系列信号值。传感器信号还可以包括通过组合两个或更多个个体信号、诸如通过平均两个或更多个信号和/或通过形成两个或更多个信号的商而导出的任意信号。光学检测器可以包括至少一个光电检测器。光学检测器可以包括至少一个热电检测器。光学检测器可以包括至少一个光谱测定设置，例如至少一个
干涉仪。光学检测器可以包括至少一个模拟和/或数字放大器和/或滤波器，以便例如放大反射光束的至少一种性质和/或减少噪声。如本文所使用的，术语“反射光束的至少一种性质”指代反射光束的强度、吸收度、衰减、透射、反射、波长和频率中的一个或多个。反射光束的至少一种性质（例如强度）可以由于体液样本中分析物和/或其他物质的存在而改变。光学检测器可以被适配为确定例如由于体液样本中分析物和/或其他物质的存在所致的强度方面的改变。传感器元件可以被适配为执行至少一个反射测量、至少一个吸收测量、至少一个衰减全反射测量中的一个或多个。光学检测器可以被适配为作为反射光束的波长和/或频率的函数来确定至少一个吸收信息和/或衰减信息。光学检测器可以被适配为确定反射光束的至少一个光谱，例如至少一个吸收度光谱。
传感器元件此外包括被设计成评估传感器信号的至少一个控制单元。如本文所使用的，术语“控制单元”一般指代被适配为评估传感器信号的任意元件。控制单元可以被适配用于传感器信号的处理、分析和存储中的一个或多个。控制单元可以是中央控制单元。术语“数据”或“测量数据”指代原始传感器信号和经处理的传感器信号两者。如在本发明内进一步使用的，术语“测量数据”指代指示分析物浓度的、通过使用传感器元件获取的任意数据。数据可以特定地包括在随后的时间点处（诸如在若干小时、若干天、若干周或甚至若干个月的时间段内）获取的多个测量值。优选地，可以以模拟或数字电子格式获取数据。还可以诸如通过将至少一个评估或预评估算法应用于数据来在控制单元内处理或预处理数据。因此，作为示例，可以将至少一个算法应用于数据，其中该至少一个算法将通过使用光学检测器获取的初级数据变换成指示体液中分析物浓度的次级数据，诸如通过将初级数据和分析物浓度之间的已知或预定关系应用于初级数据，从而生成次级数据。在此处和下文中，初级数据和次级数据之间将没有差异。控制单元可以包括被设计成评估传感器信号的至少一个评估装置。评估装置可以被设计成通过评估传感器信号来生成关于分析物的至少一个信息。作为示例，评估装置可以是或可以包括一个或多个集成电路（诸如一个或多个专用集成电路（ASIC））和/或一个或多个数据处理装置（诸如一个或多个计算机，优选地一个或多个微计算机和/或微控制器）。可以包括附加组件，诸如一个或多个预处理装置和/或数据采集装置，诸如用于接收和/或预处理传感器信号的一个或多个装置，诸如一个或多个AD转换器和/或一个或多个滤波器。此外，评估装置可以包括一个或多个数据存储装置。此外，评估装置可以包括一个或多个接口，诸如一个或多个无线接口和/或一个或多个线装接口。如本文所使用的，术语“关于分析物的至少一个信息”指代关于分析物的定量和/或定性信息。例如，评估装置可以被适配为根据传感器信号确定反射光束的至少一个光谱信息。光谱信息可以是至少一个吸收光谱或至少一个衰减光谱。例如，可以通过随时间连续改变激光的波长并测量光学检测器上的传感器信号来获取光谱。可以通过下式使用水作为参考Iref来计算吸收度方面的差异
其中Imeas是看到的传感器信号。
评估装置可以被适配为通过评估光谱信息来确定分析物浓度。评估装置可以被设计成识别中红外光谱范围中的分子的特性光谱标志。评估装置可以被适配为将测量的光谱信息与例如存储在电子表中（诸如至少一个查找表中）的预定或理论光谱信息进行比较。评估装置可以被适配为通过使用单变量或多变量数据分析（例如主成分回归（PCR）和偏最小二乘回归（PLS））来根据光谱信息确定关于分析物的至少一个信息。评估装置可以被适配为使用单变量或多变量数据分析来检测并潜在地量化各种生物分子。例如，评估装置可以被适配为确定葡萄糖的存在和/或浓度。评估装置可以被适配为识别和/或确定相关信号或信号分量（例如涉及葡萄糖的信号），并且将相关信号与干扰分子的信号区分开。评估装置可以被适配为将相关信号与其他信号影响区分开，诸如与由于系统改变（诸如温度）所致的信号影响区分开。
控制单元（例如评估装置）可以包括：至少一个或多个放大器电路，其被适配为放大传感器信号和/或将传感器信号变换成电流或电压；至少一个模拟/数字转换器，其被适配为将传感器信号（例如经放大的传感器信号）数字化；至少一个数字滤波器，其被适配为优化信噪比，诸如至少一个锁定放大器和/或至少一个Boxcar积分器；至少一个模拟滤波器，其被适配为（例如在数字化之前）对传感器信号进行滤波；至少一个存储器单元，其被适配为存储传感器信号，例如原始传感器信号和/或经评估的（例如经数字化的和/或经放大的）传感器信号。如本文所使用的，“存储器单元”一般可以指代被适配用于收集以及优选地存储诸如测量数据的数据的任意装置。因此，存储器单元一般可以包括至少一个数据存储装置，诸如至少一个易失性数据存储元件和/或至少一个非易失性数据存储元件。上文列出的组件可以被设计为传感器元件的壳体内的单独组件。可替代地，可以将上文所列出组件中的两个或更多个集成到一个组件中。例如，光学检测器可以包括集成的放大器电路和/或一个或多个信号滤波器。附加地或可替代地，这些组件中的一个或多个可以被提供在位于使用者身体外部的另外的装置中。传感器元件可以被适配为自动地和/或在请求后将数据（诸如原始传感器信号和/或经评估的传感器信号）传送到另外的装置以供评估和数据存储。控制单元可以被设计成例如从另外的装置非接触地（例如经由感应连接）接收指令和/或数据。传感器元件和另外的装置可以被适配为诸如通过感应连接无线地通信，即传送数据和指令。然而，数据传送的其他方式是可行的。控制单元可以包括至少一个用于无线通信的通信单元。可以无线地执行从传感器元件的测量数据读出，使得佩戴舒适性和运动自由度得以增强。
评估装置可以被适配为执行温度校正。传感器信号可能由于温度改变而被影响，使得信号漂移可能发生。评估装置可以被适配为通过使用光谱信息来将由于温度改变所致的信号漂移和由于分析物浓度方面的改变所致的信号漂移区分开。可以使用来自先前温度校准测量的校准数据来校正温度影响。附加地或可替代地，传感器元件可以包括至少一个温度传感器，如例如铂电阻温度计。温度传感器可以布置在紧密靠近测量室板。可以使用来自先前温度校准测量的校准数据和温度传感器的测量温度来校正温度影响。
传感器元件可以包括至少一个壳体，其被适配为封围传感器元件的另外组件，诸如照射源、控制单元和光学检测器。壳体可以允许传感器元件完全或至少部分植入使用者的身体内。因此，壳体可以防止永久性开放的皮肤屏障，并且因此，壳体可以防止细菌和其他污染物穿透入身体中。壳体可以被设计成防止例如由于污垢和湿气的传感器元件的污染。壳体可以是生物相容的，以便减少和/或最小化特定的免疫反应。壳体可以包括生物相容材料和/或由生物相容材料制造。例如，生物相容材料可以包括钛合金。
传感器元件可以包括至少一个可再充电的能量存储装置。可再充电的能量存储装置可以被适配成为传感器元件中的一个或多个供应电压，诸如为照射源、控制单元（特别是放大器电路）、以及光学检测器、脉冲发生器装置等供应电压。控制单元可以被适配为控制对传感器元件的组件的供电。例如，控制单元可以被适配为控制对光学检测器（诸如对放大器电路）、照射源（诸如脉冲发生器装置）中的一个或多个的供电。可再充电的能量存储装置可以被适配为以非接触方式充电。例如，可再充电的能量源可以被适配为诸如通过感应连接来无线充电。然而，再充电的其他方式是可行的。以非接触方式充电可以允许长期操作而没有外科手术干预。可再充电的能量存储装置可以包括至少一个锂离子电池。可再充电的能量存储装置可以通过使用位于使用者身体外部的另外的装置、诸如通过使用扩展坞等来充电。例如，另外的装置可以被设计成由使用者佩戴。另外的装置可以包括至少一个另外的可再充电的能量存储装置。另外的可再充电的能量存储装置可以被适配为使用至少一根线缆来充电。另外的装置可以被适配为诸如以视觉方式、声学方式或振动方式中的一种或多种使对传感器元件的可再充电的能量存储装置进行再充电的需求引起使用者的注意。因此，作为示例，另外的装置可以被适配为向使用者提供诸如适当消息显示的视觉指示、和/或诸如警告声音或语音消息的声学指示、和/或诸如振动警报的振动指示中的至少一个，以便向使用者指示需要对可再充电的能量存储装置进行再充电。如本文所使用的，“对再充电的需求”一般可以是或可以包括关于以下内容中的一者或两者的任意信息项：至少一个可再充电的能量存储装置的充电状态和/或指示可再充电的能量存储装置的再充电是必要的以便维持传感器元件操作的信息。因此，如在本发明的上下文中所使用的“需求”一般可以指代从其中可以推断出对可再充电的能量存储装置进行再充电的必要性的任意信息项。
传感器元件可以包括至少一个测量通道和至少一个参考通道。测量通道可以被设计成确定分析物的浓度。因此，测量通道可以至少包括被适配为接收体液样本的测量室板。参考通道可以被设计成确定至少一个校正信息。参考通道可以包括至少一个参考测量室，其被适配为接收至少一个参考样本，例如水。参考测量室可以不是可渗透液体的。参考测量室可以被设计成防止体液样本进入到参考测量室中。参考通道可以具有参考照射光束和/或参考反射光束的已知的或预定的束路径。参考照射光束和/或参考反射光束的束路径可以与照射光束和/或反射光束的束路径相同或相似。参考测量室可以具有已知或预定的层厚度。与测量室板相比，参考测量室可以具有相同或相似的层设定和/或厚度。可以在分析物的确定同时或独立于分析物的确定来确定至少一个校正信息。校正信息可以包括关于漂移校正和/或温度校正的至少一个信息。评估装置可以被适配为取决于校正信息来校正测量数据。
在本发明的另外方面中，公开了一种用于检测体液样本中的至少一种分析物的套件。该套件包括至少一个根据本发明的可植入传感器元件和至少一个另外的装置。另外的装置被适配为向至少一个可再充电的能量存储装置提供能量。对于有关本发明的该方面的进一步细节，可以参考如上文和/或下文所提供的可植入传感器元件的其他方面的描述。
如本文所使用的，“套件”是多个组件的组装件，其中组件每个可以起作用并且可以彼此独立地被处置，其中套件的组件可以交互以执行共同的功能。因此，套件可以包括多个组件，其中每个组件可以独立于其他组件被个体地处置并且可以独立地执行至少一个功能，其中，进一步地，所有组件或包括至少两个组件的组件的组可以诸如通过物理连接这些组件而进行组合，以便执行暗示来自连接的组件的功能性的共同功能。该套件包括上文提及的组件，即至少一个可植入传感器元件和至少一个另外的装置。如本文所使用的，术语“另外的装置”一般可以指代套件的可以独立于传感器元件处置的任意模块。另外的装置可以被适配为履行至少一个功能，诸如分析功能和/或电功能和/或医疗功能和/或计算功能。套件的组件可以彼此独立地被处置，即组件中的每一个可以具有至少一个状态，在该至少一个状态中相应的组件没有机械连接到任何其他组件。此外，套件的组件中的每一个可以具有诸如测量功能、数据存储功能和数据传输功能之类的个体功能，该个体功能可以独立于其他组件的存在来运用。另外的装置可以位于使用者的身体外部，例如，另外的装置可以置于使用者的皮肤上或者可以由使用者佩戴。另外的装置可以被适配为放置在使用者的皮肤或身体外的表面上。因此，另外的装置可以是外部的体外装置。关于另外的装置的定义和实施例，描述了关于本发明的第一方面描述的另外的装置的定义和实施例的参考。
至少一个另外的装置可以被适配为以非接触方式（例如经由感应连接）向可再充电的能量存储装置提供电能。然而，再充电的其他方式是可行的。传感器元件和套件可以被适配为为可再充电的能量存储装置提供按需再充电的概念，并且因此允许长期操作。
至少一个另外的装置可以包括至少一个便携式数据管理装置。便携式数据管理装置可以被适配为直接或间接地接收测量数据并且至少部分地在至少一个显示器上显示数据。如本文所使用的，术语“数据管理装置”指代被适配为诸如通过存储测量数据和/或使测量数据经受至少一个数据评估算法来处置测量数据的装置。因此，作为示例，数据管理装置可以具有至少一个用于显示测量数据（诸如通过在显示装置上显示测量数据）的算法，从而显示一个或多个测量曲线。附加地或可替代地，平均算法可以应用于测量数据和/或一个或多个算法被适配为向使用者给出医疗建议。此外，便携式数据管理装置可以包括一个或多个数据库，诸如用于存储和/或比较测量数据。
至少一个另外的装置可以包括至少一个数据读取器模块，该至少一个数据读取器模块被适配为经由无线通信接收由可植入传感器元件传输的测量数据。数据读取器模块可以包括至少一个数据存储装置并且可以被适配为存储测量数据。
在本发明的另外方面中，公开了一种用于确定使用者体液中的至少一种分析物的浓度的方法。该方法包括以下方法步骤：
- 在至少一个测量室板中接收体液样本，
- 通过使用至少一个照射源在至少一个光谱范围中生成至少一个照射光束，并将照射光束传输到测量室板；
- 利用照射光束至少部分地照射测量室板；
- 响应于照射光束的照射而生成至少一个反射光束；
- 利用反射光束至少部分地照射测量室板内的体液样本；
- 通过使用至少一个光学检测器来检测反射光束的至少一种性质并取决于分析物的存在而生成至少一个传感器信号，
- 通过使用至少一个控制单元来评估传感器信号。
可以以给定顺序或以不同顺序执行方法步骤。此外，方法步骤中的一个或多个或甚至全部可以执行一次或多于一次或甚至重复执行。该方法还可以包括未列出的附加方法步骤。在评估步骤中，可以通过评估传感器信号来生成关于分析物的至少一个信息。
该方法包括根据本发明（诸如根据上文公开的或下文进一步详细公开的实施例中的一个或多个）的传感器元件和/或根据本发明（诸如根据上文公开的或下文进一步详细公开的实施例中的一个或多个）的套件中的一者或两者的使用。对于进一步可选细节，可以参考如上文给出的和/或如下文进一步详细给出的传感器元件和/或套件的公开内容。
根据本发明的传感器元件、套件和方法提供了超越用于检测体液中的至少一种分析物的已知装置的大量优点，诸如连续监测葡萄糖传感器。传感器元件是完全可植入的传感器元件。传感器元件基于光学测量并允许无试剂分析物监测。上文所描述的所有组件可以被小型化，从而允许制造非常小的传感器元件。片状或板状几何形状确保关于机械影响的机械鲁棒性，并且因此可以确保信号稳定性和测量数据的可靠性。此外，诸如硅或金刚石的生物相容材料的使用允许制造可植入的传感器元件而没有附加的涂层。此外，通过使用对传感器元件的可再充电的能量存储装置进行再充电的概念可以允许传感器元件的长期操作。因此，传感器元件可以体现为允许无试剂和长期分析物监测的非常小且鲁棒的模块。
总结本发明的发现，优选以下实施例。仍然，其他实施例是可行的。
实施例1：用于检测体液样本中的至少一种分析物的可植入传感器元件，其中传感器元件包括被适配为接收体液样本的至少一个测量室板，其中传感器元件包括至少一个照射源，该至少一个照射源被设计成在至少一个光谱范围中生成至少一个照射光束并将照射光束传输到测量室板，使得照射光束至少部分地照射测量室板，其中测量室板被设计成响应于照射光束的照射而生成至少一个反射光束，使得反射光束至少部分地照射测量室板内的体液样本，其中传感器元件包括至少一个光学检测器，该至少一个光学检测器被设计成检测反射光束的至少一种性质并且取决于分析物的存在而生成至少一个传感器信号，其中传感器元件此外包括被设计成评估传感器信号的至少一个控制单元。
实施例2：根据前述实施例的可植入传感器元件，其中照射源包括至少一个量子级联激光器。
实施例3：根据前述实施例的可植入传感器元件，其中照射源包括至少一个量子级联激光器芯片。
实施例4：根据前述两个实施例中任一个的可植入传感器元件，其中量子级联激光器选自由下列组成的组：至少一个固定频率的
量子级联激光器；至少一个可调谐外腔量子级联激光器；至少一个分布式反馈量子级联激光器。
实施例5：根据前述实施例中任一个的可植入传感器元件，其中照射源被设计成以脉冲或连续模式操作。
实施例6：根据前述实施例的可植入传感器元件，其中传感器元件包括被适配为以脉冲模式操作照射的至少一个脉冲发生器装置，其中控制单元被适配为控制脉冲发生器装置。
实施例7：根据前述实施例中任一个的可植入传感器元件，其中照射光束具有在红外光谱范围中的波长。
实施例8：根据前述实施例的可植入传感器元件，其中照射光束具有在中红外光谱范围中的波长。
实施例9：根据前述实施例中任一个的可植入传感器元件，其中照射源被适配为随时间连续改变波长。
实施例10：根据前述实施例中任一个的可植入传感器元件，其中照射源被适配为生成多个照射光束，其中照射光束中的每一个具有不同的波长。
实施例11：根据前述实施例的可植入传感器元件，其中控制单元被适配为以下中的一个或多个：分配、调整或选择照射光束的波长。
实施例12：根据前述实施例中任一个的可植入传感器元件，其中测量室板包括至少一个膜元件。
实施例13：根据前述实施例中任一个的可植入传感器元件，其中测量室板包括至少一个室壁，其中室壁被适配为接收体液样本。
实施例14：根据前述实施例的可植入传感器元件，其中测量室板包括被适配为对照射光束而言是至少部分透明的至少一个第一室壁，其中第一室壁被设计为至少一个至少部分透明的第一红外窗口。
实施例15：根据前述实施例的可植入传感器元件，其中第一室壁包括至少一个抗反射涂层，该至少一个抗反射涂层被适配为最小化从第一室壁的表面到光学检测器的反射。
实施例16：根据前述两个实施例中任一个的可植入传感器元件，其中测量室板包括被适配为至少部分地接收体液样本的至少一个第二室壁。
实施例17：根据前述实施例的可植入传感器元件，其中测量室板包括布置在第一室壁和第二室壁之间的至少一个毛细管元件，其中毛细管元件被适配为接收体液样本。
实施例18：根据前述实施例的可植入传感器元件，其中测量室板包括布置在第一室壁和第二室壁之间的至少一个间隔元件。
实施例19：根据前述两个实施例中任一个的可植入传感器元件，其中第二室壁被设计为至少一个至少部分反射的第二红外窗口。
实施例20：根据前述实施例的可植入传感器元件，其中第二红外窗口包括至少一个反射层，其中反射层布置在第二红外窗口的面向照射光束的至少一侧上，以便增强照射光束的反射。
实施例21：根据前述两个实施例中任一个的可植入传感器元件，其中第二红外窗口被设计成允许将分析物输送到毛细管元件中。
实施例22：根据前述实施例的可植入传感器元件，其中第二红外窗口包括多个孔。
实施例23：根据前述八个实施例中任一个的可植入传感器元件，其中第二室壁包括至少一个膜元件。
实施例24：根据前述实施例的可植入传感器元件，其中第二室壁被设计为膜元件。
实施例25：根据前述实施例中任一个的可植入传感器元件，其中测量室板包括至少一个衰减全反射元件。
实施例26：根据前述实施例的可植入传感器元件，其中衰减全反射元件包括至少一个ATR晶体，其中ATR晶体被布置成使得照射光束至少反射一次。
实施例27：根据前述实施例的可植入传感器元件，其中ATR晶体包括结构化表面。
实施例28：根据前述实施例的可植入传感器元件，其中至少一个超滤膜元件布置在ATR晶体上。
实施例29：根据前述实施例中任一个的可植入传感器元件，其中传感器元件包括至少一个传送装置，其中传送装置包括至少一个透镜。
实施例30：根据前述实施例中任一个的可植入传感器元件，其中光学检测器包括至少一个光电检测器。
实施例31：根据前述实施例的可植入传感器元件，其中光学检测器包括至少一个热电检测器；至少一个
干涉仪中的一个或多个。
实施例32：根据前述实施例中任一个的可植入传感器元件，其中控制单元被适配用于传感器信号的处理、分析和存储中的一个或多个。
实施例33：根据前述实施例中任一个的可植入传感器元件，其中控制单元包括被设计成评估传感器信号的至少一个评估装置，其中评估装置被设计成通过评估传感器信号来生成关于分析物的至少一个信息。
实施例34：根据前述实施例的可植入传感器元件，其中评估装置被适配为根据传感器信号确定反射光束的至少一个光谱信息。
实施例35：根据前述实施例的可植入传感器元件，其中评估装置被适配为通过使用单变量或多变量数据分析（例如主成分回归（PCR）和偏最小二乘回归（PLS））根据光谱信息确定关于分析物的至少一个信息。
实施例36：根据前述三个实施例中任一个的可植入传感器元件，其中评估装置被适配为执行温度校正。
实施例37：根据前述实施例的可植入传感器元件，其中控制单元包括：至少一个或多个放大器电路，被适配为放大传感器信号和/或将传感器信号变换成电流或电压；至少一个模拟/数字转换器，被适配为将传感器信号数字化；至少一个数字滤波器，其被适配为优化信噪比，诸如至少一个锁定放大器和/或至少一个Boxcar积分器；至少一个模拟滤波器，被适配为对传感器信号进行滤波；至少一个存储器单元，被适配为存储传感器信号。
实施例38：根据前述实施例中任一个的可植入传感器元件，其中传感器元件包括被适配为封围传感器元件的另外组件的至少一个壳体。
实施例39：根据前述实施例中任一个的可植入传感器元件，其中传感器元件包括至少一个可再充电的能量存储装置。
实施例40：根据前述实施例的可植入传感器元件，其中可再充电的能量源被适配为以非接触方式充电。
实施例41：用于检测体液样本中的至少一种分析物的套件，该套件包括至少一个根据前述实施例中任一个的可植入传感器元件和至少一个另外的装置，其中另外的装置被适配为向至少一个可再充电的能量存储装置提供能量。
实施例42：根据前述实施例的套件，其中至少一个另外的装置被适配为以非接触方式向可再充电的能量存储装置提供电能。
实施例43：根据涉及套件的前述实施例中任一个的套件，其中至少一个另外的装置包括至少一个数据读取器模块，该至少一个数据读取器模块被适配为经由无线通信接收由可植入传感器元件传输的测量数据，其中数据读取器模块包括至少一个数据存储装置并且被适配为存储测量数据。
实施例44：用于检测体液样本中的至少一种分析物的方法，该方法包括以下方法步骤：
- 在至少一个测量室板中接收体液样本，
- 通过使用至少一个照射源在至少一个光谱范围中生成至少一个照射光束，并将照射光束传输到测量室板；
- 利用照射光束至少部分地照射测量室板；
- 响应于照射光束的照射而生成至少一个反射光束；
- 利用反射光束至少部分地照射测量室板内的体液样本；
- 通过使用至少一个光学检测器来检测反射光束的至少一种性质并取决于分析物的存在而生成至少一个传感器信号，
- 通过使用至少一个控制单元来评估传感器信号。
实施例45：根据前述实施例的方法，其中该方法包括至少一个根据涉及可植入传感器元件的前述实施例中任一个的可植入传感器元件或者根据涉及套件的前述实施例中任一个的套件中的一者或两者的使用。
附图说明
本发明的进一步细节可以从优选实施例的以下公开内容导出。可以以独立方式或以任何组合实现实施例的特征。本发明不限于实施例。在附图中示意性地描绘了实施例。附图中相同的参考标号指代相同的元件或在功能上相同的元件或在其功能方面彼此对应的元件。
在附图中：
图1示出了根据本发明的可植入传感器元件和套件的示例性实施例；
图2示出了可植入传感器元件的另外的示例性实施例；
图3示出了可植入传感器元件的另外的示例性实施例；和
图4示出了完全可植入的传感器元件的另外的示例性实施例。
具体实施方式
在图1中，公开了用于检测体液中的至少一种分析物的可植入传感器元件110和套件112的示例性实施例。传感器元件110可以设计成在延长的时间段内（诸如在若干天或者甚至若干周或若干个月内）保留在身体组织中。传感器元件110被体现为完全可植入的经皮传感器元件。一般而言，可以使用任意类型的体液。优选地，体液是存在于使用者的身体组织中（诸如在间质组织中）的体液。因此，作为示例，体液可以选自由血液和间质液组成的组。然而，附加地或可替代地，可以使用一种或多种其他类型的体液。体液一般可以包含在身体组织中。因此，一般而言，体液中的至少一种分析物的检测可以优选地在体内确定。
传感器元件110包括被适配为接收体液样本的至少一个测量室板114。测量室板114可以具有片状或板状几何形状。测量室板114可以具有平坦的几何形状。测量室板114可以包括单片或多板设定。测量室板114可以经由扩散过程接收体液样本。在图1中，用箭头116标示体液的扩散方向。经由扩散过程填充样本可以确保所植入的传感器元件的免维护操作。
传感器元件110包括至少一个照射源118，至少一个照射源118被设计成在至少一个光谱范围中生成至少一个照射光束120并且将照射光束120传输到测量室板114，使得照射光束120至少部分地照射测量室板114。照射源118可以包括至少一个光源。照射源118包括至少一个量子级联激光器。例如，照射源118可以包括至少一个量子级联激光器芯片。量子级联激光器可以是小型化的量子级联激光器。量子级联激光器可以选自由下列组成的组：至少一个固定频率的
量子级联激光器；至少一个可调谐外腔量子级联激光器；至少一个分布式反馈量子级联激光器。例如，照射源118可以包括至少一个量子级联激光器阵列。照射源118可以被设计成以脉冲或连续模式操作。传感器元件110可以包括被适配为以脉冲模式操作照射的至少一个脉冲发生器装置122。传感器元件110可以包括至少一个可再充电的能量存储装置124，例如至少一个锂离子电池，其被适配为向量子级联激光器供应能量。量子级联激光器可以具有低功耗，使得通过锂离子电池供电是可能的。
照射光束120可以具有在红外光谱范围中、优选地在中红外光谱范围中的波长。照射源118可以被适配为生成宽带照射光或具有窄带宽的照射光。照射源118可以被适配为随时间连续地改变波长。照射源118可以被适配为生成多个照射光束120，其中照射光束中的每一个具有不同的波长。传感器元件包括至少一个控制单元126。控制单元126可以被适配为以下中的一个或多个：分配、调整或选择照射光束的波长。例如，照射源118可以包括具有窄带宽的至少一个可调谐分布式反馈量子级联激光器和/或至少一个可调谐外腔量子级联激光器。控制单元126可以被适配为例如在中红外光谱范围内连续地或非连续地改变波长。控制单元126可以被适配为调整和/或选择适合于识别葡萄糖和/或将葡萄糖与体液样本中的另外物质区分开的波长，另外物质例如是即使在过滤之后也存在的物质，诸如麦芽糖。附加地或可替代地，使用宽带光谱范围。例如，照射源118可以包括至少一个
量子级联激光器。为了允许利用宽带照射源的吸收测量，传感器元件110可以包括若干光学检测器和合适的光谱带通滤波器或至少一个具有至少一个可调谐光谱带通滤波器的可调谐光学检测器。
照射光束120可以照射多于测量室板114的5％，优选地多于测量室板114的10％，更优选地多于测量室板114的25％。然而，实施例是可行的。照射光束120可以在0°和85°之间、优选地在20°和60°之间、更优选地在30°和50°之间的照射角度下照射测量室板114。例如，照射角度可以是45°。
传感器元件110可以包括被适配为准直照射光束120的至少一个传送装置128。传送装置128可以包括至少一个光学透镜，诸如一个或多个凸透镜、一个或多个折射透镜。例如，传送装置128可以被布置成使得照射光束120首先行进通过至少一个传送装置128，并且之后行进到测量室板114。
测量室板114被设计成响应于照射光束120的照射而生成至少一个反射光束130，使得反射光束130至少部分地照射测量室板114内的体液样本。优选地，在体液样本被反射光束130照射之前，体液样本被照射光束120照射。优选地，体液样本可以在测量室板114内被照射至少两次。可以首先通过照射光束120（例如在第一方向上）照射样本，并且随后通过反射光束130（例如在第二方向上）照射样本。测量室板114可以包括至少一个反射器元件和/或可以包括反射材料，诸如反射涂层。测量室板114可以被适配为至少部分地反射照射光束120。
传感器元件110包括至少一个光学检测器132，至少一个光学检测器132被设计成检测反射光束130的至少一种性质并且取决于分析物的存在而生成至少一个传感器信号。传感器信号可以是或可以包括数字和/或模拟信号。传感器信号可以是或可以包括电压信号和/或电流信号。附加地或可替代地，传感器信号可以是或可以包括数字数据。传感器信号可以包括单个信号值和/或一系列信号值。传感器信号还可以包括通过组合两个或更多个个体信号、诸如通过平均两个或更多个信号和/或通过形成两个或更多个信号的商而导出的任意信号。光学检测器132可以包括至少一个光电检测器。光学检测器132可以包括至少一个热电检测器。光学检测器132可以包括至少一个光谱测定设置，例如至少一个
干涉仪。光学检测器132可以包括至少一个模拟和/或数字放大器和/或滤波器，以便例如放大反射光束130的至少一种性质和/或减少噪声。光学检测器132可以被适配为确定反射光束130的强度、吸收度、衰减、透射、反射、波长和频率中的一个或多个。反射光束120的至少一种性质（例如强度）可以由于体液样本中分析物和/或其他物质的存在而改变。光学检测器132可以被适配为确定例如由于体液样本中分析物和/或其他物质的存在所致的强度方面的改变。传感器元件110可以被适配为执行至少一个反射测量、至少一个吸收测量、至少一个衰减全反射测量中的一个或多个。光学检测器132可以被适配为作为反射光束130的波长和/或频率的函数来确定至少一个吸收信息和/或衰减信息。光学检测器132可以被适配为确定反射光束的至少一个光谱，例如至少一个吸收度光谱。传感器元件110可以包括至少一个另外的传送器128，其可以被布置成使得反射光束从测量室板114行进到另外的传送装置128，直到它最终可以撞击在光学检测器132上。
传感器元件此外包括被设计成评估传感器信号的至少一个控制单元126。控制单元126可以被适配用于传感器信号的处理、分析和存储中的一个或多个。控制单元126可以是中央控制单元。控制单元126可以包括被设计成评估传感器信号的至少一个评估装置134。评估装置134可以被设计成通过评估传感器信号来生成关于分析物的至少一个信息。作为示例，评估装置134可以是或可以包括一个或多个集成电路（诸如一个或多个专用集成电路（ASIC））和/或一个或多个数据处理装置（诸如一个或多个计算机，优选地，一个或多个微计算机和/或微控制器）。可以包括附加组件，诸如一个或多个预处理装置和/或数据采集装置，诸如用于接收和/或预处理传感器信号的一个或多个装置，诸如一个或多个AD转换器和/或一个或多个滤波器。此外，评估装置134可以包括一个或多个数据存储装置。此外，评估装置134可以包括一个或多个接口，诸如一个或多个无线接口和/或一个或多个线装接口。评估装置134可以被适配为根据传感器信号确定反射光束的至少一个光谱信息。光谱信息可以是至少一个吸收光谱或至少一个衰减光谱。例如，可以通过随时间连续改变激光的波长并测量光学检测器上的传感器信号来获取光谱。可以通过下式使用水作为参考Iref来计算吸收度方面的差异
其中Imeas是看到的传感器信号。
评估装置134可以被适配为通过评估光谱信息来确定分析物浓度。评估装置134可以被设计成识别中红外光谱范围中的分子的特性光谱标志。评估装置134可以被适配为将测量的光谱信息与例如存储在电子表中（诸如至少一个查找表中）的预定或理论光谱信息进行比较。评估装置134可以被适配为通过使用单变量或多变量数据分析（例如主成分回归（PCR）和偏最小二乘回归（PLS））来根据光谱信息确定关于分析物的至少一个信息。评估装置134可以被适配为使用单变量或多变量数据分析来检测和潜在地量化各种生物分子。例如，评估装置134可以被适配为确定葡萄糖的存在和/或浓度。评估装置134可以被适配为识别和/或确定相关信号或信号分量（例如涉及葡萄糖的信号），并且将相关信号与干扰分子的信号区分开。评估装置134可以被适配为将相关信号与其他信号影响区分开，诸如与由于系统改变（诸如温度）所致的信号影响区分开。
控制单元126可以包括：至少一个或多个放大器电路136，其被适配为放大传感器信号和/或将传感器信号变换成电流或电压；至少一个模拟/数字转换器，其被适配为将传感器信号（例如经放大的传感器信号）数字化；至少一个数字滤波器，其被适配为优化信噪比，诸如至少一个锁定放大器和/或至少一个Boxcar积分器；至少一个模拟滤波器，其被适配为（例如在数字化之前）对传感器信号进行滤波；至少一个存储器单元138，其被适配为存储传感器信号，例如原始传感器信号和/或经评估的（例如经数字化的和/或经放大的）传感器信号。存储器单元138一般可以包括至少一个数据存储装置，诸如至少一个易失性数据存储元件和/或至少一个非易失性数据存储元件。上文列出的组件可以被设计为传感器元件110的壳体140内的单独组件。可替代地，可以将上文所列出的组件中的两个或更多个集成到一个组件中。例如，光学检测器132可以包括集成的放大器电路和/或一个或多个信号滤波器。附加地或可替代地，这些组件中的一个或多个可以被提供在位于使用者身体外部的套件112的另外的装置142中。传感器元件110可以被适配为自动地和/或在请求后将数据（诸如原始传感器信号和/或经评估的传感器信号）传送到另外的装置142以供评估和数据存储。控制单元126可以被设计成例如从另外的装置142非接触地（例如经由感应连接）接收指令和/或数据。传感器元件和另外的装置可以被适配成无线地（诸如通过感应连接）通信，即传送数据和指令。然而，数据传送的其他方式是可行的。控制单元126可以包括至少一个用于无线通信的通信单元144。可以无线地执行从传感器元件110的测量数据读出，使得佩戴舒适性和运动自由度得以增强。
评估装置134可以被适配为执行温度校正。传感器信号可能由于温度改变而被影响，使得信号漂移可能发生。评估装置134可以被适配为通过使用光谱信息来将由于温度改变所致的信号漂移和由于分析物浓度方面的改变所致的信号漂移区分开。可以使用来自先前温度校准测量的校准数据来校正温度影响。附加地或可替代地，传感器元件110可以包括至少一个温度传感器，如例如铂电阻温度计。温度传感器可以布置在紧密靠近测量室板114。可以使用来自先前温度校准测量的校准数据和温度传感器的测量温度来校正温度影响。
在图1和2中所示出的实施例中，测量室板114可以包括至少一个室壁146，其中室壁146被适配为接收体液样本。传感器元件110可以被适配为使用小型化液体单元来基于吸收光谱技术执行至少一个测量。测量室板114可以被适配为接收样本尺寸的体液，使得可以执行可靠的吸收测量。例如，测量室板114中的体液的层厚度可以在1μm和100μm之间，优选地在5μm和50μm之间，更优选地，层厚度可以在8μm和15μm之间。例如，层厚度可以是10μm，以便确保检测水溶液中的葡萄糖的高灵敏度。室壁146可以被适配为具有至少部分地可渗透光（例如在红外光谱范围中）的第一侧，以及至少部分地可渗透体液样本的第二侧。室壁146的第一侧可以是至少部分透明的。室壁146可以被布置成使得可渗透体液样本的一侧面向传感器元件110的外部。
在图1和2中所描绘的实施例中，测量室板114可以包括被适配为对照射光束120而言是至少部分透明的至少一个第一室壁148。第一室壁148可以被设计为至少一个至少部分透明的第一红外窗口150。第一室壁148可以被布置成面向传感器元件110的内部，诸如由壳体140围绕的内部。第一室壁148可以面向照射光束120。第一红外窗口150可以被设计成使照射光束120至少部分地通过红外窗口150到体液样本。例如，红外窗口150可以被设计成使照射光束120至少部分地穿过红外窗口150到测量室板114中。第一室壁148可以被设计为透射窗口。第一室壁148可以是光可渗透内板。第一室壁148可以是生物相容的。第一室壁148可以包括至少一种生物相容材料和/或可以由至少一种生物相容材料制造。第一室壁148可以完全由生物相容材料（例如包括至少一种人造金刚石或硅的生物相容材料）组成。第一室壁148可以包括至少一个抗反射涂层，该至少一个抗反射涂层被适配为最小化从第一室壁148的表面到光学检测器132的反射和/或所反射的束回到测量室板114中的反射，例如以便最小化对信号的干扰影响。第一室壁148可以包括至少一个微结构化表面（例如粗糙表面），该至少一个微结构化表面被适配为最小化从第一室壁的表面到光学检测器的反射和/或所反射的束回到测量室板114中的反射，例如以便最小化对信号的干扰影响。
测量室板114可以包括被适配为至少部分地接收体液样本的至少一个第二室壁152。第二室壁152可以是液体可渗透的外板。测量室板114可以包括布置在第一室壁148和第二室壁152之间的至少一个毛细管元件154。毛细管元件154可以被适配为接收体液样本。可以通过毛细管力来支持体液样本的接收。第一室壁148和第二室壁152可以被布置在毛细管元件154的相对侧处并形成测量试管。毛细管元件154可以被设计成接收对于分析物的可靠确定所需的体液量。为了获得水溶液中的葡萄糖的最大灵敏度，可以将毛细管元件设计为接收1至100μm之间、优选地5和50μm之间、更优选地8和15μm之间的液体层厚度。例如，毛细管元件154可以被设计成接收10μm的液体层厚度。毛细管元件154可以经由扩散过程接收体液样本。为了确保合适的传感器响应行为，毛细管元件154可以被设计成使得扩散距离尽可能短，优选地约为100μm。
测量室板114可以包括布置在第一室壁148和第二室壁152之间的至少一个间隔元件156。间隔元件156可以具有任意形状，例如，间隔元件可以是至少一个环。间隔元件可以具有1和100μm之间的厚度。间隔元件156可以是切割的聚酯薄膜。附加地或可替代地，第一室壁148和第二室壁152中的一个可以包括被适配为形成毛细管元件154的例如通过光刻方法来制造的至少一个腔和/或凹部。
第二室壁152可以被设计成（例如，在传感器元件110的组装期间）对于机械影响是刚性的，使得可以确保恒定的测量体积。第二室壁152可以被设计成是可渗透分析物（例如葡萄糖）的，使得分析物可以到达测量室板。第二室壁152可以被设计成防止大尺寸分子和/或细胞穿透到测量室板114中。
在图1中，第二室壁152可以被设计为至少一个至少部分反射的第二红外窗口158。第二红外窗口158可以包括至少一个反射层，例如金层。反射层可以布置在第二红外窗口158的面向照射光束120的至少一侧上，以便增强照射光束120的反射。第二红外窗口158可以被设计成允许将分析物例如通过扩散而输送到毛细管元件154中。第二红外窗口158可以是液体可渗透的外板。第二红外窗口158可以包括多个孔。第二红外窗口158可以包括多个微液体通道。例如，孔可以是钻出的微孔，其具有小于100μm，优选地小于20μm，更优选地小于10μm的直径。两个孔之间的平均距离可以小于500μm，优选地小于200μm，更优选地小于100μm。第二红外窗口的厚度可以小于1000μm，优选地小于500μm。这类尺寸可以确保葡萄糖从间质液到毛细管元件中的短扩散时间。孔可以具有如例如狭缝或弯曲的其他形状。可以使用激光处理技术或本领域已知的其他方法（例如湿法蚀刻）来制造孔。第二红外窗口158可以是或可以包括具有多个孔的硅板。这类设计可以确保恰当的刚性。硅板可以溅射有金层以便增强反射率。第二室壁152可以在壁的一侧上和/或另一侧上和/或孔中具有亲水表面结构，其被适配为具有更好的液体性质。该亲水表面可以例如通过光刻或湿法蚀刻方法由微制造表面制成。
测量室板114可以包括至少一个膜元件160。膜元件160可以被适配为保护测量室板114免受一定尺寸以上的颗粒（诸如大尺寸分子，如蛋白质）的穿透。在图1的实施例中，测量室板可以包括平膜元件160。测量室板114的平板设计可以允许平膜元件160的简单安装。在使用平膜元件160的情况下，可以仅使扩散距离略微增加平膜的厚度。膜元件160可以布置在第二红外窗口158的侧上。膜元件160可以是超滤膜。膜元件160可以被适配为减少由蛋白质对吸收测量的影响。附加于或可替代于膜元件160，第二红外窗口158的孔可以被设计成使得第二红外窗口充当膜，使得不需要附加的膜元件。
传感器元件110可以包括至少一个壳体140，其被适配为封围传感器元件110的另外的组件，诸如照射源118、控制单元126和光学检测器132。壳体140可以允许传感器元件110完全或至少部分植入使用者的身体内。因此，壳体140可以防止永久性开放的皮肤屏障，并且因此，壳体140可以防止细菌和其他污染物穿透入身体中。壳体140可以被设计成防止由于例如污垢和湿气的传感器元件的污染。壳体140可以是生物相容的，以便减少和/或最小化特定的免疫反应。壳体140可以包括生物相容材料和/或由生物相容材料制造。例如，生物相容材料可以包括钛合金。
传感器元件110可以包括至少一个可再充电的能量存储装置124。可再充电的能量存储装置124可以被适配成为传感器元件110中的一个或多个供应电压，诸如为照射源118、控制单元126（特别是放大器电路）、以及光学检测器132、脉冲发生器装置122等供应电压。控制单元126可以被适配为控制对传感器元件110的组件的供电。例如，控制单元126可以被适配为控制对光学检测器132（诸如对放大器电路）、照射源118（诸如脉冲发生器装置122）中的一个或多个的供电。可再充电的能量源124可以被适配为以非接触方式充电。例如，可再充电的能量存储装置124可以被适配为诸如通过感应连接来无线充电。然而，再充电的其他方式是可行的。以非接触方式充电可以允许长期操作而没有外科手术干预。可再充电的能量存储装置124可以包括至少一个锂离子电池。可再充电的能量存储装置124可以通过使用位于使用者身体外部的另外的装置、诸如通过使用扩展坞等来充电。例如，另外的装置142可以被设计成由使用者佩戴。另外的装置142可以包括至少一个另外的可再充电的能量存储装置。另外的可再充电的能量存储装置可以被适配为使用至少一根线缆充电。另外的装置142可以被适配为诸如以视觉方式、声学方式或振动方式中的一种或多种使对可再充电的能量存储装置142进行再充电的需求引起使用者的注意。因此，作为示例，另外的装置142可以被适配为向使用者提供诸如适当消息显示的视觉指示、和/或诸如警告声音或语音消息的声学指示、和/或诸如振动警报的振动指示中的至少一个，以便向使用者指示需要对可再充电的能量存储装置124进行再充电。
如图1中所示出的，套件112包括至少一个可植入传感器元件110和至少一个另外的装置142。另外的装置142可以位于使用者的身体外部，例如，另外的装置142可以置于使用者的皮肤上或者可以由使用者佩戴。另外的装置142可以被适配为放置在使用者的皮肤或身体外表面上。因此，另外的装置142可以是外部的体外装置。如上文所概述的，另外的装置142被适配为向至少一个可再充电的能量存储装置124提供能量。至少一个另外的装置142可以被适配为以非接触的方式（例如经由感应连接）向可再充电的能量存储装置124提供电能。然而，再充电的其他方式是可行的。传感器元件110和套件112可以被适配为为可再充电的能量存储装置提供按需再充电的概念，并且因此允许长期操作。
在图2中示出的实施例中，第二室壁152可以被设计为膜元件160。关于图2中示出的传感器元件110的另外的元件，参考上文对图1的描述。膜元件160可以具有反射性质。例如，膜元件160可以包括至少一种烧结金属。膜元件160可以溅射有诸如金、银或铝层的反射层以增强反射率。例如，膜元件160可以选自由下列组成的组：包括聚碳酸酯的径迹蚀刻膜；包括氧化铝的Anodisc膜；具有支撑结构的膜，诸如从Precision Membranes有限责任公司可获得的聚合多微孔膜；从Precision Membranes有限责任公司可获得的包括硅和/或碳的高纵横比膜；包括烧结金属的多孔膜。在一个实施例中，膜元件160可以是具有支撑结构的膜，诸如从Precision Membranes有限责任公司可获得的聚合多微孔膜。支撑结构可以被适配成为测量室板提供刚性。具有支撑结构的膜元件160可以具有若干10μm的厚度，使得膜元件160可以用作间隔元件156。在另外的实施例中，膜元件160可以是从PrecisionMembranes有限责任公司可获得的包括硅和/或碳的高纵横比膜。高纵横比膜可以具有反射涂层，例如，膜元件可以溅射有金层。然而，在没有反射涂层的情况下，实施例是可行的，例如，包括烧结金属的多孔膜在红外光谱范围中具有反射性质。
在图3和4中示出的实施例中，测量室板114可以包括至少一个衰减全反射元件162。关于图3和4中示出的传感器元件110的另外的元件，参考对图1和2的描述。衰减全反射元件162可以包括至少一个ATR晶体，例如从ATR 元件可获得的ATR晶体。ATR晶体可以包括结构化表面。ATR晶体可以包括被适配为接收体液样本的至少一个微结构。与没有微结构的ATR晶体相比，微结构可以增强传感器信号的放大。微结构可以被适配为毛细管，其中可以通过毛细管力来支持体液样本的接收。微结构可以具有亲水性质，使得微结构被适配为在与间质液接触时汲取出体液。由此，可以形成具有固定厚度的过渡层，在其中可以执行反射测量。ATR晶体可以被布置成使得照射光束120至少反射一次。优选地，照射光束120可以在ATR晶体内反射若干次。照射光束120可以由至少一个传送装置128准直，并且可以撞击在ATR晶体上。ATR晶体可以被设计成使得照射光束120被包括体液的ATR晶体区反射。ATR晶体可以是生物相容的。ATR晶体可以包括生物相容材料（例如硅或金刚石）或可以由生物相容材料制造。ATR晶体可以被适配为反射光束，使得它（例如在被至少一个另外的传送装置128准直之后）照射光学检测器132。在图3中示出了其中至少一个超滤膜元件160可以布置在ATR晶体上的实施例，其中在图4中示出了没有附加膜元件160的实施例。
参考标号列表
110 传感器元件
112 套件
114 测量室板
116 扩散方向
118 照射源
120 照射光束
122 脉冲发生器装置
124 可再充电的能量存储装置
126 控制单元
128 传送装置
130 反射光束
132 光学检测器
134 评估装置
136 放大器电路
138 存储器单元
140 壳体
142 另外的装置
144 通信单元
146 室壁
148 第一室壁
150 第一红外窗口
152 第二室壁
154 毛细管元件
156 间隔元件
158 第二红外窗口
160 膜元件
162 衰减全反射元件。
Claims (18)
1.一种用于检测体液样本中的至少一种分析物的完全可植入传感器元件（110），其中，所述传感器元件（110）包括被适配为接收所述体液样本的至少一个测量室板（114），其中，所述传感器元件（110）包括至少一个照射源（118），所述至少一个照射源（118）被设计成在至少一个光谱范围中生成至少一个照射光束（120）并将所述照射光束（120）传输到所述测量室板（114），使得所述照射光束（120）至少部分地照射所述测量室板（114），其中，所述测量室板（114）被设计成响应于所述照射光束（120）的照射而生成至少一个反射光束（130），使得所述反射光束（130）至少部分地照射所述测量室板（114）内的所述体液样本，其中，所述传感器元件（110）包括至少一个光学检测器（132），所述至少一个光学检测器（132）被设计成检测所述反射光束（130）的至少一种性质并且取决于所述分析物的存在而生成至少一个传感器信号，其中，所述传感器元件（110）还包括被设计成评估所述传感器信号的至少一个控制单元（126），其中，所述照射源（118）包括至少一个量子级联激光器，其中所述测量室板包括第一和第二室壁，所述第一和第二室壁形成被适配为接收体液样本的毛细管。
2.根据权利要求1所述的完全可植入传感器元件（110），其中，所述量子级联激光器选自由下列各项组成的组：至少一个固定频率的
量子级联激光器；至少一个可调谐外腔量子级联激光器；至少一个分布式反馈量子级联激光器。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的完全可植入传感器元件（110），其中，所述照射光束（120）具有在红外光谱范围中的波长。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的完全可植入传感器元件（110），其中，测量室板（114）包括至少一个膜元件（160）。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的完全可植入传感器元件（110），其中，所述测量室板（114）包括至少一个室壁（146），其中，所述室壁（146）被适配为接收所述体液样本。
6.根据权利要求5所述的完全可植入传感器元件（110），其中，所述测量室板（114）包括被适配为对所述照射光束（120）而言是至少部分透明的至少一个第一室壁（148），其中，所述第一室壁（148）被设计为至少一个至少部分透明的第一红外窗口（150）。
7.根据权利要求5所述的完全可植入传感器元件（110），其中，所述测量室板（114）包括被适配为至少部分地接收所述体液样本的至少一个第二室壁（152）。
8.根据权利要求7所述的完全可植入传感器元件（110），其中，所述测量室板（114）包括布置在所述第一室壁（148）和所述第二室壁（152）之间的至少一个毛细管元件（154），其中，所述毛细管元件（154）被适配为接收所述体液样本。
9.根据权利要求8所述的完全可植入传感器元件（110），其中，所述第二室壁（152）被设计为至少一个至少部分反射的第二红外窗口（158），其中，所述第二红外窗口（158）被设计成允许将所述分析物输送到所述毛细管元件（154）中。
10.根据权利要求9所述的完全可植入传感器元件（110），其中，所述第二室壁（152）被设计为膜元件（160）。
11.根据权利要求1-2中任一项所述的完全可植入传感器元件（110），其中，所述测量室板（114）包括至少一个衰减全反射元件（162），其中，所述衰减全反射元件（162）包括至少一个ATR晶体，其中，所述ATR晶体被布置成使得所述照射光束（120）至少反射一次。
12.根据权利要求1-2中任一项所述的完全可植入传感器元件（110），其中，所述光学检测器（132）包括至少一个光电检测器，其中，所述光学检测器（132）包括至少一个热电检测器。
13.根据权利要求1-2中任一项所述的完全可植入传感器元件（110），其中，所述控制单元（126）包括被设计成评估所述传感器信号的至少一个评估装置（134），其中，所述评估装置（134）被设计成通过评估所述传感器信号来生成关于所述分析物的至少一个信息。
14.根据权利要求13所述的完全可植入传感器元件（110），其中，所述评估装置（134）被适配为执行温度校正。
15.根据权利要求1-2中任一项所述的完全可植入传感器元件（110），其中，所述传感器元件包括至少一个可再充电的能量存储装置（124），其中，所述可再充电的能量存储装置（124）被适配为以非接触方式充电。
16.一种用于检测体液样本中的至少一种分析物的套件（112），所述套件（112）包括至少一个根据权利要求1-15中任一项所述的完全可植入传感器元件（110）和至少一个另外的装置（142），其中，所述另外的装置（142）被适配为向至少一个可再充电的能量存储装置提供能量。
17.根据权利要求16所述的套件（112），其中，所述至少一个另外的装置（142）被适配为以非接触方式向所述可再充电的能量存储装置（124）提供电能。
18.一种用于检测体液样本中的至少一种分析物的方法，其中，所述方法包括以下各项中的一者或两者的使用：根据权利要求1-15中任一项所述的完全可植入传感器元件（110）或者根据权利要求16-17中任一项的套件（112），所述方法包括以下方法步骤：
- 在至少一个测量室板（114）中接收所述体液样本，
- 通过使用至少一个照射源（118）在至少一个光谱范围中生成至少一个照射光束（120），并且将所述照射光束（120）传输到所述测量室板（114）；
- 利用所述照射光束（120）至少部分地照射所述测量室板（114）；
- 响应于所述照射光束（120）的照射而生成至少一个反射光束（130）；
- 利用所述反射光束（130）来至少部分地照射所述测量室板（114）内的所述体液样本；
- 通过使用至少一个光学检测器（132）来检测所述反射光束（130）的至少一种性质并取决于所述分析物的存在而生成至少一个传感器信号，
- 通过使用至少一个控制单元（126）来评估所述传感器信号，
其中在所述测量室板（114）中接收所述体液样本包括在由第一和第二室壁形成的毛细管中接收体液样本。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP17152684 | 2017-01-23 | ||
| EP17152684.1 | 2017-01-23 | ||
| PCT/EP2018/051405 WO2018134388A2 (en) | 2017-01-23 | 2018-01-22 | Implantable sensor element and method for detecting at least one analyte in a body fluid |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110177503A CN110177503A (zh) | 2019-08-27 |
| CN110177503B true CN110177503B (zh) | 2022-12-06 |
Family
ID=57868170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201880007897.7A Active CN110177503B (zh) | 2017-01-23 | 2018-01-22 | 用于检测体液中的至少一种分析物的可植入传感器元件及方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11224365B2 (zh) |
| EP (1) | EP3570747A2 (zh) |
| CN (1) | CN110177503B (zh) |
| WO (1) | WO2018134388A2 (zh) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019023093A1 (en) | 2017-07-26 | 2019-01-31 | Cardiac Pacemakers, Inc. | SYSTEMS AND METHODS FOR POSTURE DISAMBIGULATION |
| CN109381195B (zh) | 2017-08-10 | 2023-01-10 | 心脏起搏器股份公司 | 包括电解质传感器融合的系统和方法 |
| CN109419515B (zh) | 2017-08-23 | 2023-03-24 | 心脏起搏器股份公司 | 具有分级激活的可植入化学传感器 |
| CN114731199B (zh) * | 2019-10-16 | 2024-04-30 | Wyss生物和神经工程中心 | 可植入系统的光传输 |
| US11333593B2 (en) | 2020-02-14 | 2022-05-17 | Honeywell International Inc. | Fluid composition sensor device and method of using the same |
| US12111257B2 (en) * | 2020-08-26 | 2024-10-08 | Honeywell International Inc. | Fluid composition sensor device and method of using the same |
| US11835432B2 (en) | 2020-10-26 | 2023-12-05 | Honeywell International Inc. | Fluid composition sensor device and method of using the same |
| WO2022093786A1 (en) * | 2020-10-29 | 2022-05-05 | Cardiac Pacemakers, Inc. | Integrated thermo-photonic chemical sensor |
| US20220364973A1 (en) * | 2021-05-13 | 2022-11-17 | Honeywell International Inc. | In situ fluid sampling device and method of using the same |
| EP4265184A1 (en) * | 2022-04-24 | 2023-10-25 | Indigo Diabetes N.V. | Temperature calibration |
| US20230355146A1 (en) * | 2022-05-06 | 2023-11-09 | Joseph John Parsi | System and method of dental implant glucose monitor |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1492735A (zh) * | 2001-02-23 | 2004-04-28 | ������¡���ˡ��������� | 化学物质的无创测量 |
| CN101351153A (zh) * | 2006-03-22 | 2009-01-21 | 松下电器产业株式会社 | 生物传感器和成分浓度测量装置 |
| CN102333478A (zh) * | 2008-12-24 | 2012-01-25 | 葡萄糖传感器公司 | 可植入的光学葡萄糖感测 |
| CN105164534A (zh) * | 2013-03-19 | 2015-12-16 | 豪夫迈·罗氏有限公司 | 用于生成体液样本中分析物浓度的校正值的方法/设备 |
| CN105308438A (zh) * | 2013-06-10 | 2016-02-03 | 豪夫迈·罗氏有限公司 | 用于检测体液中分析物的方法和系统 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6424851B1 (en) * | 1998-10-13 | 2002-07-23 | Medoptix, Inc. | Infrared ATR glucose measurement system (II) |
| US20020016535A1 (en) * | 2000-01-28 | 2002-02-07 | Martin W. Blake | Subcutaneous glucose measurement device |
| US20070004974A1 (en) | 2003-12-29 | 2007-01-04 | Glucon, Inc. | Glucometer comprising an implantable light source |
| US7813801B2 (en) * | 2005-12-15 | 2010-10-12 | Cardiac Pacemakers, Inc. | Implantable medical device powered by rechargeable battery |
| US20110009720A1 (en) * | 2006-11-02 | 2011-01-13 | Kislaya Kunjan | Continuous whole blood glucose monitor |
| US7852490B2 (en) | 2007-02-05 | 2010-12-14 | Palo Alto Research Center Incorporated | Implanting optical cavity structures |
| EP1969997A1 (en) * | 2007-03-12 | 2008-09-17 | Radiometer Basel AG | Sensor system |
| EP2271260A2 (en) | 2008-05-02 | 2011-01-12 | SRI International | Optical microneedle-based spectrometer |
| US20120238837A1 (en) * | 2011-03-16 | 2012-09-20 | Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware | System, devices, and methods for real-time monitoring of cerebrospinal fluid for markers of progressive conditions |
-
2018
- 2018-01-22 EP EP18706389.6A patent/EP3570747A2/en active Pending
- 2018-01-22 CN CN201880007897.7A patent/CN110177503B/zh active Active
- 2018-01-22 WO PCT/EP2018/051405 patent/WO2018134388A2/en active Search and Examination
-
2019
- 2019-07-18 US US16/515,984 patent/US11224365B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1492735A (zh) * | 2001-02-23 | 2004-04-28 | ������¡���ˡ��������� | 化学物质的无创测量 |
| CN101351153A (zh) * | 2006-03-22 | 2009-01-21 | 松下电器产业株式会社 | 生物传感器和成分浓度测量装置 |
| CN102333478A (zh) * | 2008-12-24 | 2012-01-25 | 葡萄糖传感器公司 | 可植入的光学葡萄糖感测 |
| CN105164534A (zh) * | 2013-03-19 | 2015-12-16 | 豪夫迈·罗氏有限公司 | 用于生成体液样本中分析物浓度的校正值的方法/设备 |
| CN105308438A (zh) * | 2013-06-10 | 2016-02-03 | 豪夫迈·罗氏有限公司 | 用于检测体液中分析物的方法和系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11224365B2 (en) | 2022-01-18 |
| EP3570747A2 (en) | 2019-11-27 |
| US20190336050A1 (en) | 2019-11-07 |
| CN110177503A (zh) | 2019-08-27 |
| WO2018134388A3 (en) | 2018-08-30 |
| WO2018134388A2 (en) | 2018-07-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110177503B (zh) | 用于检测体液中的至少一种分析物的可植入传感器元件及方法 | |
| AU711156B2 (en) | Instrument and method for non-invasive monitoring of human tissue analyte by measuring the body's infrared radiation | |
| US7315752B2 (en) | Method and device for determining a light transport parameter in a biological matrix | |
| US20040147034A1 (en) | Method and apparatus for measuring a substance in a biological sample | |
| US8391939B2 (en) | Metering glucose level in pulsing blood | |
| CN111629664A (zh) | 用于检测二氧化碳的装置 | |
| US20080268486A1 (en) | Dual measurement analyte detection system | |
| EP0404562A2 (en) | Method of and apparatus for determining the similarity of a biological analyte from a model constructed from known biological fluids | |
| WO2006040841A1 (ja) | 血糖値の非侵襲測定装置 | |
| JP2004526497A (ja) | 皮下検体センサ | |
| US20110118570A1 (en) | Optic sensor device with sers | |
| Isensee et al. | Towards a quantum cascade laser-based implant for the continuous monitoring of glucose | |
| US12016686B2 (en) | Fully implantable sensor element and method for detecting at least one analyte in a body fluid | |
| US20050203356A1 (en) | Joint-diagnostic in vivo & in vitro apparatus | |
| JP2004313554A (ja) | 血糖値の非侵襲測定装置 | |
| US9770196B2 (en) | Sensing of components in liquids | |
| KR100883153B1 (ko) | 혈당치의 비침습 측정 장치 | |
| Yu et al. | Tunable mid-infrared laser spectroscopy based on fiber-optic sensor for glucose measurement | |
| WO2025016657A1 (en) | Production and testing of a multivariate analysis model in measurement of analyte using spectroscopic techniques | |
| WO2005120335A2 (en) | Assay apparatus comprising an implanted light source | |
| JP2007050111A (ja) | 生体情報計測装置及びそのキャリブレーション方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |